切割片式旋轉臂掘進機截割裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及煤礦井下的瓦斯、井巷頂板治理，具體是一種能夠防治煤與瓦斯突出、有效降低井巷頂板破碎的掘進機截割裝置。切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，包括以下部件：截割頭、截割臂、動力傳動系統和動力裝置。截割頭上的旋轉臂通過旋轉臂馬達驅動低速旋轉，安裝在旋轉臂上的切割片在主動力系統的驅動下能夠高速旋轉，兩者同時進行旋轉對煤體截割，高速旋轉的切割片進行切割煤巖體的時候，不會產生振動，消除了產生機械波的振源，有效的保護了工作面的頂板完整性，防止了頂板事故的發生。杜絕了向煤巖體深部傳遞能量，阻止了煤與瓦斯突出條件的形成，煤與瓦斯突出現象得到了遏制，保證了煤礦的安全生產。
【專利說明】切割片式旋轉臂掘進機截割裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦井下的瓦斯、巷道頂板治理，具體是一種能夠防止煤與瓦斯突出、有效降低巷道頂板破碎的掘進機截割裝置，屬于采掘機械領域。
[0002]
【背景技術】
[0003]煤礦在開掘巷道施工中，利用現有的掘進機截割裝置截割煤巖體時，巖體會產生強烈的機械波。圍巖受到機械波影響后，對煤體的壓力發生周期性變化，形成夯搗作用，造成巖層作用與煤體的壓力為原先的幾倍或者十幾倍，使煤體破碎，大量的吸附瓦斯解析成游離狀態。由于煤體遭到破碎，其流動性增高，煤體內的空隙縮小使煤體的體積相對縮小，支撐力降低煤層的頂板下沉，頂板的下沉造成容納瓦斯的空間縮小，進一步提高了解析瓦斯的壓力。工作面不斷的施工造成強烈的機械波，使煤體不斷破碎，煤體解析瓦斯的能力不斷提高。隨著頂板的不斷下沉，解析瓦斯的壓力越大，甚至超過原先解析瓦斯壓力的幾倍到幾十倍，形成含有很高能量具有流動性的煤體，當儲存的能量達到破壞煤層穩定的條件后即發生煤與瓦斯突出。同時現有的掘進機截割裝置截割煤巖體時，產生的強烈的振動使巷道頂板發生破碎，易引發頂板事故，嚴重威脅井巷施工的安全，特別是井下人員的生命財產安全。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決目前煤礦井下煤與瓦斯突出現象防治被動、井巷施工頂板易破碎的局面，提供了一種切割片式旋轉臂掘進機截割裝置。巷道在掘進施工中，掘進機采用該截割裝置能夠達到杜絕煤與瓦斯突出現象的發生，保證井巷頂板的完整有效降低掘進過程中的頂板事故，保證礦井的安全生產。
[0005]本發明是采用以下技術方案實現的:切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，包括以下部件:截割頭、截割臂、動力傳動系統和動力裝置，截割頭的旋轉筒和動力裝置的伸縮筒與截割臂套接，伸縮油缸的一段與截割臂連接，一段與動力箱體連接。
[0006]所述截割頭包含四個切割片、兩個旋轉臂、截割頭動力傳動系統、旋轉臂馬達、截割頭旋轉筒，四個切割片分別固定在兩個旋轉臂動力輸出軸的兩端，旋轉臂嵌裝與截割頭動力傳動箱體上，截割頭動力傳動箱內安裝有旋轉臂馬達，截割頭的旋轉筒上安裝有截割頭轉向齒輪和截割頭鎖緊銷銷孔，四個切割片通過動力傳動系統在動力裝置驅動下進行高速旋轉，旋轉臂在旋轉臂馬達的驅動下進行低速旋轉。
[0007]所述截割臂包含截割臂主體、截割頭轉向馬達、截割頭鎖緊銷和截割頭鎖緊銷油缸，截割頭轉向馬達可以驅動截割頭沿軸線旋轉O?90度，截割頭鎖緊銷和截割頭鎖緊銷油缸與截割頭鎖緊銷銷孔配合，能夠使旋轉臂在水平或垂直旋轉狀態下截割頭都能夠穩定切割。
[0008]所述動力傳動系統包含主動力裝置動力輸出軸、截割頭動力輸入軸、傳遞軸、截割頭動力輸出軸、傳遞軸齒輪、截割頭動力輸入軸齒輪、截割頭動力輸出軸齒輪、旋轉臂齒輪、截割頭轉向齒輪、截割頭轉向馬達齒輪、旋轉臂馬達齒輪。截割頭動力輸入軸為內五邊形，主動力裝置動力輸出軸為外五邊形，兩軸互相套接，截割頭動力輸入軸齒輪與傳遞軸齒輪嚙合，傳遞軸齒輪與動力輸出軸齒輪嚙合，旋轉臂齒輪與旋轉臂馬達齒輪嚙合，截割頭轉向馬達齒輪與截割頭轉向齒輪嚙合，動力傳動系統直接與動力裝置的截割電機連接。
[0009]所述的動力裝置包含截割頭轉向馬達、旋轉臂馬達、主動力裝置，主動力裝置包含截割電機、動力箱體、伸縮筒、主動力裝置動力輸出軸，截割電機與主動力裝置動力輸出軸連接，截割電機安裝在動力箱體內，主動力裝置動力輸出軸安裝在動力箱體上的軸承內。
[0010]本發明的特點是采用高速旋轉的切割片進行截割煤巖體的時候，對煤巖體不會產生振動，消除了產生機械波的振源，有效的保護了工作面的頂板完整性，防止了頂板事故的發生，杜絕了向煤巖體深部傳遞能量，阻止了煤與瓦斯突出條件的形成，煤與瓦斯突出現象得到遏制，保證了煤礦的安全生產。
[0011]本發明的切割片作高速運轉，需要穩定截割臂的力量較小，能夠有效降低掘進機的重量，使掘進機體積縮小操作靈活。通過調整截割頭切割片的切割方向，改變切割方式，能夠增加工作面施工中塊碳的產量，同時降低掘進施工時切割量加快掘進速度減少切割片的消耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的正視圖 圖2為圖1的C-C剖面圖 圖3為圖1的左視圖
圖4為旋轉臂鎖緊裝置(37)結構圖 圖5為圖1的A-A剖面圖 圖6為圖2的B-B剖面圖 圖7為本發明的另外一種工作狀態
圖中:1_截割電機、2-主動力箱體、3-主動力裝置動力輸出軸、4-截割頭動力輸入軸、5-截割臂主體、6-截割頭轉向馬達齒輪、7-切割片a、8-截割頭轉向馬達、9-截割頭旋轉臂齒輪A、10-截割頭動力輸出軸齒輪A、11-傳遞軸齒輪A、12-截割頭動力輸出軸A、13-截割頭旋轉臂箱體A、14-切割片b、15-旋轉臂馬達齒輪a、16-旋轉臂馬達、17-旋轉臂馬達齒輪b、18-切割片C、19-傳遞軸齒輪B、20-傳遞軸、21-傳遞軸齒輪C、22_截割頭動力輸出軸齒輪B、23-截割頭動力輸出軸B、24-截割頭旋轉臂齒輪B、25-截割頭動力輸入軸齒輪、26-切割片d、27-截割頭轉向齒輪、28-伸縮油缸、29-截割頭旋轉臂箱體B、30_截割頭動力傳動箱體、31-截割頭旋轉筒、32-伸縮筒、33-截割部底座鉸接點、34-截割部與升降油缸鉸接點、35-截割頭鎖緊銷、36-截割頭鎖緊銷油缸、37-旋轉臂鎖緊裝置、38-旋轉臂鎖緊裝置制動塊、39-旋轉臂鎖緊裝置伸縮油缸、40-截割頭鎖緊銷銷孔1、41_截割頭鎖緊銷銷孔2。
【具體實施方式】
[0013]如圖1-7所示，本發明提供一種切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，包括以下部件:截割頭、截割臂、動力傳動系統和動力裝置，截割電機(I )、動力箱體(2 )、伸縮筒(32 )組成主動力裝置，伸縮筒(32)、截割電機(I)固定在動力箱體(2)上，動力輸出軸(3)安裝在動力箱體(2)上的軸承內，截割電機(I)與主動力裝置動力輸出軸(3)連接。截割頭動力輸入軸
(4)安裝在截割臂主體(5)上的軸承內，主動力裝置動力輸出軸(3)為內五邊形與外五邊形的截割頭動力輸入軸(4)進行套接，截割頭動力輸入軸齒輪(25)固定在截割頭動力輸入軸
(4)上。截割頭旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)嵌裝與截割頭動力傳動箱體(30)上，傳遞軸(20)、截割頭動力輸出軸A (12)、截割頭動力輸出軸B (23)分別安裝在截割頭旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)上的軸承內，傳遞軸齒輪A (11)、傳遞軸齒輪B (19)、傳遞軸齒輪C (21)固定在傳遞軸(20)上，截割頭動力輸出軸齒輪A(IO)固定在截割頭動力輸出軸A (12)上，截割頭動力輸出軸齒輪B (22)固定在截割頭動力輸出軸B
(23)上。截割頭動力輸入軸齒輪(25)與傳遞軸齒輪B(19)嚙合，傳遞軸齒輪A (11)、傳遞軸齒輪C (21)分別與截割頭動力輸出軸齒輪A(IO)、截割頭動力輸出軸齒輪B (22)嚙合。切割片a (7)、切割片b (14)固定在截割頭動力輸出軸A (12)的兩段，切割片c (18)、切割片d (26)固定在截割頭動力輸出軸B (23)的兩端。旋轉臂馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)、固定在旋轉臂馬達(16)上，截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B
(24)分別固定在截割頭旋轉臂箱體A(13)和截割頭旋轉臂箱體B (29)上，旋轉臂馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)與截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)嚙合。旋轉臂馬達(16)、旋轉臂鎖緊裝置(37)固定在截割頭動力傳動箱體(30)內，截割頭轉向馬達(8)、截割頭鎖緊銷油缸(36)、截割頭鎖緊銷(35)固定截割臂主體(5)上，截割頭轉向馬達齒輪(6)固定在截割頭轉向馬達(8)上，截割頭轉向齒輪(27)固定在截割頭旋轉筒(31)上，截割頭轉向馬達齒輪(6)與截割頭轉向齒輪(27)嚙合。截割臂主體(5)上打有截割頭鎖緊銷銷孔I (40)、截割頭鎖緊銷銷孔2 (41)，截割頭鎖緊銷(35)與截割頭鎖緊銷油缸(36)連接，截割臂主體(5)和主動力箱體(2)由伸縮油缸(28)連接。
[0014]應用時，需要預先將本發明所述的切割片式掘進機截割裝置通過截割裝置底座鉸接點(33)、截割裝置升降油缸鉸接點(34)與掘進機截割裝置的底座和升降油缸鉸接，截割電機與掘進機的電源連接，旋轉臂馬達(16)、截割頭轉向馬達(8)、截割頭鎖緊銷油缸(36)、伸縮油缸(28)、旋轉臂鎖緊裝置(37)與掘進機的液壓系統連接。將掘進機開到工作面就位后，截割頭鎖緊銷油缸(36)把截割頭鎖緊銷(35)推出和截割頭鎖緊銷銷孔I (40)進行鎖緊，截割電機(I)接通電源，截割電機驅動截割裝置主動力裝置動力輸出軸(3)旋轉帶動套接的截割頭動力輸入軸(4)、截割頭動力輸入軸齒輪(25)—起旋轉，截割頭動力輸入軸齒輪(25)與傳遞軸齒輪B (19)嚙合，將動能傳遞給傳遞軸(20)，傳遞軸(20)與固定在傳遞軸(20)上的傳遞軸齒輪A (11)、傳遞軸齒輪C (21) —起旋轉，傳遞軸齒輪A (11)、傳遞軸齒輪C (21)分別與截割頭動力輸出軸齒輪A (10)、截割頭動力輸出軸齒輪B (22)嚙合，把動力傳遞給截割頭動力輸出軸A (12)、截割頭動力輸出軸B (23)，驅動截割頭動力輸出軸A (12)、截割頭動力輸出軸B (23)和固定在截割頭動力輸出軸A (12)、截割頭動力輸出軸B (23)上的切割片a (7)、切割片b (14)、切割片c (18)、切割片(1 (26)進行高速旋轉；啟動旋轉臂馬達(16)，帶動固定在旋轉臂馬達(16)上的旋轉馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)旋轉，旋轉臂馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)分別與截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)嚙合，驅動與截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)分別固定的截割頭旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)—起進行低速旋轉。經掘進機的液壓系統將伸縮油缸(28)緩慢伸長，使低速旋轉的截割臂帶動高速旋轉的切割片切入煤巖體，調整掘進機截割部的升降油缸和截割部底座的左右擺動油缸，使截割頭向上、向下、向左、向右進行割煤，直到割出工作面所需要的進尺。
[0015]為了降低切割片的消耗和提高工作面掘進中煤炭的出塊率，可以先利用上述的截割部工作方式在煤或巖壁上割出一個到幾個橫或豎的切割槽，當切割槽為橫向時，旋轉臂馬達(16)啟動，固定在旋轉馬達上的旋轉馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)與截割頭旋轉臂齒輪(9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)嚙合，驅動與截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)分別固定的截割頭旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)，將旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)調整到如圖7的工作狀態，調節旋轉臂鎖緊裝置(37)內的旋轉臂鎖緊裝置伸縮油缸(39)，讓旋轉臂鎖緊裝置制動塊(38)與截割頭旋轉臂齒輪B (24)鎖緊，使兩個旋轉臂不會轉動，截割頭鎖緊銷(35)仍與截割頭鎖緊銷銷孔I (40)鎖緊保證截割頭穩定運行，對切割槽以外的煤壁進行橫縫切割，橫縫的間距不超過切割片的切割深度，切割縫割好后，調節旋轉臂鎖緊裝置(37)內的旋轉臂鎖緊裝置伸縮油缸(39)，使旋轉臂鎖緊裝置制動塊(38)與截割頭旋轉臂齒輪B (24)脫開，旋轉臂馬達(16)啟動，固定在旋轉馬達上的旋轉馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)與截割頭旋轉臂齒輪(9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)嚙合，驅動與截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)分別固定的截割頭旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)，將旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)調整到圖1的工作狀態，調節旋轉臂鎖緊裝置(37)內的旋轉臂鎖緊裝置伸縮油缸(39)，讓旋轉臂鎖緊裝置制動塊(38)與截割頭旋轉臂齒輪B (24)鎖緊，使兩個旋轉臂不會轉動，截割頭鎖緊銷(35)仍與截割頭鎖緊銷銷孔I (40)鎖緊保證截割頭穩定運行，把切割片伸入預先割好的切割槽，通過截割部的升降油缸使切割片刀口向切割縫的方向切割，切割片與切割縫割通后通過截割部的左右擺動裝置，使切割片沿切割縫的方向切割，將煤體整塊取下，直到將工作面向煤體深部整體推進一定的距離。
[0016]當切割槽為縱向時，調整截割頭鎖緊銷油缸(36)使截割頭鎖緊銷(35)與截割頭鎖緊銷銷孔I (40)脫開，啟動截割臂馬達(8)，調整截割頭，使旋轉臂成水平旋轉狀態，調整截割頭鎖緊銷油缸(36)使截割頭鎖緊銷(35)與截割頭鎖緊銷銷孔2 (41)鎖緊保證截割頭穩定運行。旋轉臂馬達(16)啟動，固定在旋轉馬達上的旋轉馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)與截割頭旋轉臂齒輪(9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)嚙合，驅動與截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)分別固定的截割頭旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)，將旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)調整到與截割部軸線垂直的位置，調節旋轉臂鎖緊裝置(37)內的旋轉臂鎖緊裝置伸縮油缸(39)，讓旋轉臂鎖緊裝置制動塊(38)與截割頭旋轉臂齒輪B (24)鎖緊，保證旋轉臂不會轉動，進行縱縫切割，縱縫的間距不超過切割片的切割深度，切割縫割好后，調節旋轉臂鎖緊裝置(37)內的旋轉臂鎖緊裝置伸縮油缸(39)，讓旋轉臂鎖緊裝置制動塊(38)與截割頭旋轉臂齒輪B (24)脫開，旋轉臂馬達(16)啟動，固定在旋轉馬達上的旋轉馬達齒輪a (15)、旋轉臂馬達齒輪b (17)與截割頭旋轉臂齒輪(9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)嚙合，驅動與截割頭旋轉臂齒輪A (9)、截割頭旋轉臂齒輪B (24)分別固定的截割頭旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)，將旋轉臂箱體A (13)、截割頭旋轉臂箱體B (29)調整到與截割部軸線平行的位置，調節旋轉臂鎖緊裝置(37)內的旋轉臂鎖緊裝置伸縮油缸(39)，使旋轉臂鎖緊裝置制動塊(38)與截割頭旋轉臂齒輪B (24)鎖緊，把切割片伸入預先割好的切割槽，通過截割部左右擺動裝置，使切割片刀口向切割縫的方向切割，切割片與切割縫割通后，通過調整截割部的升降油缸使切割片沿切割縫的方向切割將煤體整塊取下，直到將工作面向煤體深部整體推進一定的距離，工作面煤體切割工作完成。
【權利要求】
1.一種切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，包括截割頭、截割臂、動力傳動系統和動力裝置，截割頭的旋轉筒和動力裝置的伸縮筒與截割臂套接，伸縮油缸的一段與截割臂連接，一段與動力箱體連接，其特征在于: 所述截割頭包含四個切割片、兩個旋轉臂、截割頭動力傳動系統、旋轉臂馬達、截割頭旋轉筒，四個切割片分別固定在兩個旋轉臂動力輸出軸的兩端，旋轉臂嵌裝與截割頭動力傳動箱體上，截割頭動力傳動箱內安裝有旋轉臂馬達，截割頭的旋轉筒上安裝有截割頭轉向齒輪和截割頭鎖緊銷銷孔，四個切割片通過動力傳動系統在動力裝置驅動下進行高速旋轉，旋轉臂在旋轉臂馬達的驅動下進行低速旋轉； 所述截割臂包含截割臂主體、截割頭轉向馬達、截割頭鎖緊銷和截割頭鎖緊銷油缸，截割頭轉向馬達可以驅動截割頭沿軸線旋轉O?90度，截割頭鎖緊銷和截割頭鎖緊銷油缸與截割頭鎖緊銷銷孔配合，能夠使旋轉臂在水平或垂直旋轉狀態下截割頭都能夠穩定運行； 所述動力傳動系統包含主動力裝置動力輸出軸、截割頭動力輸入軸、傳遞軸、截割頭動力輸出軸、傳遞軸齒輪、截割頭動力輸入軸齒輪、截割頭動力輸出軸齒輪、旋轉臂齒輪、截割頭轉向齒輪、截割頭轉向馬達齒輪、旋轉臂馬達齒輪，截割頭動力輸入軸為內五邊形，主動力裝置動力輸出軸為外五邊形，兩軸互相套接，截割頭動力輸入軸齒輪與傳遞軸齒輪嚙合，傳遞軸齒輪與動力輸出軸齒輪嚙合，旋轉臂齒輪與旋轉臂馬達齒輪嚙合，截割頭轉向馬達齒輪與截割頭轉向齒輪嚙合，動力傳動系統直接與動力裝置的截割電機連接； 所述的動力裝置包含截割頭轉向馬達、旋轉臂馬達、主動力裝置，主動力裝置包含截割電機、動力箱體、伸縮筒、主動力裝置動力輸出軸，截割電機與主動力裝置動力輸出軸連接，截割電機安裝在動力箱體內，主動力裝置動力輸出軸安裝在動力箱體上的軸承內。
2.根據權利要求1所述的切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，其特征在于，高速旋轉的切割片為圓形片狀、結構。
3.根據權利要求1所述的切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，其特征在于，高速旋轉的切割片直接對煤(巖)體進行截割。
4.根據權利要求1所述的切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，其特征在于，截割頭的截煤裝置有兩個或兩個以上的旋轉臂組成旋轉機構，每個旋轉臂上安裝兩個或兩個以上高速旋轉的切割片，旋轉臂慢速旋轉，旋轉方向與截割裝置的軸線方向平行，同時切割片進行高速旋轉，對煤體一次性完成截割任務。
5.根據權利要求1所述的切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，其特征在于，截割頭可以沿截割裝置軸線進行轉動，選擇不同的角度通過截割頭鎖緊銷銷孔、截割頭鎖緊銷和截割頭鎖緊銷油缸之間的配合，使切割片沿不同的方向向煤體內切割。
6.根據權利要求1所述的切割片式旋轉臂掘進機截割裝置，其特征在于，旋轉臂可以沿旋轉臂的旋轉方向選擇不同的角度通過鎖緊裝置鎖緊，進行旋轉臂固定切割。
【文檔編號】E21C25/00GK103670397SQ201310584196
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】王慶軍 申請人:王慶軍