CN103615244A - 一种截割头姿态可控悬臂式掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种截割头姿态可控悬臂式掘进机，所述掘进机伸缩臂（1）的前部包括摆动架（2）、旋转液压缸（4）、旋转罩（5）、摆动架控制液压缸（10）及液压驱动截割头（3），旋转液压缸固定在伸缩臂可伸出部分的伸出端，旋转罩固定在旋转液压缸的旋转输出轴，旋转罩的两侧对应设置耳轴（6），摆动架控制液压缸控制摆动架绕耳轴转动，液压驱动截割头与摆动架相连接。本发明的液压截割头整体可以绕垂直于截割臂的轴线转动，从而液压截割头的空间姿态可自由控制，液压截割头与摆动架之间可固定或可拆卸式连接，在可拆缷连接方式下，拆掉液压截割头可在摆动架上安装更换其他作业工具，使掘进机能够实现更多辅助作业功能，提高掘进效率。

Description

一种截割头姿态可控悬臂式掘进机

技术领域

本发明涉及一种悬臂式掘进机，其截割头在旋转液压缸和摆动架组件液压缸作用下可实现空间姿态的灵活调整。

背景技术

悬臂式掘进机是一种广泛应用于隧道、巷道掘进的掘进设备，以悬臂前端安装的截割头的旋转运动带动截割头表面分布安装的截齿进行煤或岩石剥离、破碎，实现掘进施工。现有掘进机的截割头安装方式有沿伸缩臂轴线安装和垂直安装两种方式，截割头的旋转轴线与伸缩臂轴线相对固定，不能自由调整。在掘进机位置固定后，由伸缩臂的上下左右摆动，带动伸缩臂末端固定的旋转截割头运动而形成巷道断面，完成掘进功能。

现有的掘进机仅具有截割臂的上下摆动、截割臂的水平摆动、截割臂的伸缩运动等运动控制能力，属于典型的球坐标运动。由于截割头与截割臂固定连接，所以截割头工作时的空间姿态完全决定于伸缩臂的状态，不能自由调整。由于截割头的旋转轴线姿态无法灵活控制，因而截割头的外包络面很难完全贴合理想巷道设计壁面，掘进机难以截割出平整光滑的巷道壁面，只能形成锯齿状的巷道壁面。严重时可能给支护工作带来麻烦，必须进行表面修整，增加了额外的工作量。同时，因也使得掘进机的辅助功能，如挖排水沟、柱窝等不太理想。

此外，巷道掘进中经常需要进行支护、防突等工作，现有悬臂掘进机只能单一完成掘进截割工作，其他工作则需要另行配置多种施工设备，在狭小的巷道空间多种设备交替施工往往需要大量的搬运、稳固、调整等辅助作业时间，掘进效率低下。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是实现悬臂式掘进机截割头空间姿态的自由控制，使掘进机能够截割出平整光滑的巷道壁面，本发明的另一个目的是使掘进机能够实现更多的辅助作业功能，减少掘进过程中的设备数量和辅助作业时间，提高掘进效率。

本发明为解决上述技术问题所提供的技术方案如下：

一种截割头姿态可控悬臂式掘进机，包括动力系统、行走系统、液压控制系统及辅助支撑系统，所述掘进机伸缩臂的前部包括摆动架、旋转液压缸、旋转罩、摆动架控制液压缸及液压驱动截割头，其中：

旋转液压缸固定安装在伸缩臂可伸出部分的伸出端，旋转液压缸的旋转输出轴轴线与所述伸缩臂的伸缩方向一致；

旋转罩固定安装在旋转液压缸的旋转输出轴，所述旋转罩的两侧对应设置耳轴，耳轴的轴线垂直于旋转液压缸的旋转轴线；

摆动架设置在伸缩臂的前端， 所述摆动架包括左侧板、右侧板及座板，摆动架的左、右侧板分别与耳轴相连接，摆动架通过耳轴与旋转罩相连接；

摆动架控制液压缸的一端与摆动架相连，另一端与旋转罩相连，所述摆动架控制液压缸控制摆动架绕耳轴转动；

所述液压驱动截割头与摆动架相连接。

进一步，所述液压驱动截割头可拆卸地安装于摆动架的座板上。

进一步，所述摆动架的左、右侧板通过旋转轴承或轴套与耳轴连接。

进一步，所述摆动架控制液压缸为两套，在摆动架转动平面两侧对称布置。

再进一步，所述摆动架的座板分别和左侧板、右侧板通过螺栓连接为一体。

由于采用了以上结构，本发明具有以下有益效果：1、掘进过程中，通过旋转液压缸带动旋转罩、摆动架、液压截割头等，液压截割头整体可以绕截割臂的轴线转动，通过摆动架控制液压缸推动摆动架、液压截割头等，液压截割头整体可以绕垂直于截割臂的轴线转动，从而液压截割头的空间姿态可自由控制，使液压截割头的外包络面与巷道设计壁面理想贴合，截割出光滑的巷道壁面，减少辅助修整工作量；2、辅助挖掘动作灵活，可以改善挖排水沟、柱窝等的效果；3、液压截割头与摆动架之间可以采用固定式连接或可拆卸式连接，在可拆缷连接方式下，拆掉液压截割头可以在摆动架上安装更换其他作业工具，使掘进机能够实现更多的辅助作业功能，减少掘进过程中的设备数量和辅助作业时间，提高掘进效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为旋转罩部位的横向断面结构示意图； 

图3为不带螺栓和旋转轴承的旋转罩部位的横向断面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

一种截割头姿态可控悬臂式掘进机，如图1所示，包括动力系统13、行走系统14、液压控制系统12及辅助支撑系统15，所述掘进机伸缩臂1的前部包括摆动架2、旋转液压缸4、旋转罩5、摆动架控制液压缸10及液压驱动截割头3，其中：

旋转液压缸4固定安装在伸缩臂可伸出部分的伸出端，旋转液压缸的旋转输出轴轴线与所述伸缩臂的伸缩方向一致；

旋转罩5固定安装在旋转液压缸4的旋转输出轴，所述旋转罩的两侧对应设置耳轴6，耳轴6的轴线垂直于旋转液压缸的旋转轴线；

摆动架2设置在伸缩臂1的前端， 所述摆动架2包括左侧板7、右侧板8及座板9，摆动架2的左、右侧板分别与耳轴相连接。摆动架2的座板9分别和左侧板7、右侧板8通过螺栓16连接为一体，如图2所示；也可以不通过螺栓而通过现有的其他连接方式进行连接，如图3所示。所述摆动架2的左、右侧板通过旋转轴承11或轴套与耳轴6连接，如图2所示；也可以不通过旋转轴承或轴套而通过现有的其他连接方式进行连接，如图3所示。摆动架2通过耳轴与旋转罩5相连接。

摆动架控制液压缸10的一端与摆动架2相连，另一端与旋转罩5相连，所述摆动架控制液压缸10控制摆动架2绕耳轴6转动，所述摆动架控制液压缸10可以为一套，设置在摆动架2的左侧板或右侧板的外侧；摆动架控制液压缸10也可以为两套，分别设置在摆动架2的左、右侧板的外侧，即在摆动架转动平面的两侧对称布置。

所述液压驱动截割头3与摆动架2的座板9相连接，所述液压驱动截割头3可以是固定式地与摆动架2的座板相连接，也可以是可拆缷式地与座板连接，在拆掉液压驱动截割头3后，座板上还可以安装钻机、夹持工具等其他辅助工具。

图1-3中的附图标记说明：1为伸缩臂，2为摆动架，3为液压驱动截割头，4为旋转液压缸，5为旋转罩，6为耳轴，7为左侧板，8为右侧板，9为座板，10为摆动架控制液压缸，11为旋转轴承，12为液压控制系统，13为动力系统，14为行走系统， 15为辅助支撑系统，16为螺栓。

在一个实施例中，如图1所示，本具体实施方式是采用以下技术方案：一种截割头姿态可控悬臂式掘进机，包括动力系统13、行走系统14、液压控制系统12及辅助支撑系统15、可横向、纵向摆动的伸缩臂装置、液压驱动截割头，还包括旋转液压缸4、旋转罩5、摆动架2、摆动架控制液压缸10等，旋转液压缸4固定安装于伸缩臂可伸出部分的伸出端，旋转液压缸的输出轴旋转轴线与所述伸缩臂的伸缩方向一致。旋转罩5与旋转液压缸4的旋转输出轴相固定，旋转罩5在垂直于旋转液压缸的旋转轴线方向两侧设置有同轴线的耳轴6，所述耳轴的轴线垂直于液压缸旋转轴线，摆动架支承于所述耳轴，摆动架组件可绕所述耳轴轴线转动，摆动架控制液压缸10连接在摆动架上，由摆动架控制液压缸驱动摆动架绕所述耳轴转动，液压驱动截割头固定式地或可拆缷式地与摆动架连接，在拆掉液压驱动截割头后，座板上还可以安装钻机、夹持工具等其他辅助工具。

如图2所示，在一种优选的实施方案中，为了方便摆动架拆装，摆动架包括左侧板7、右侧板8、座板9，所述座板分别和所述左侧板7、右侧板8通过螺栓16连接为一体。

优选地，为使摆动架所受驱动力平衡，摆动架控制液压缸10为两套，在摆动架转动平面两侧对称布置。

优选地，为了减小摆动架摆动时的摩擦阻力，在摆动架和所述耳轴6之间设置有旋转轴承11或轴套。

优选地，为了安装更换其他工具设备，液压驱动截割头3与摆动架2之间为可拆卸式固定连接。

动力系统13为整机功能提供能量来源；液压控制系统控制整机行走动作、辅助支撑动作、伸缩臂的摆动动作、伸缩臂的伸缩动作、旋转液压缸的旋转动作、摆动架的摆动动作、液压截割头的旋转截割动作等；辅助支撑系统15用于扩大整机的支撑面积以增加整机稳定性。

掘进过程中，在液压控制系统12的控制下，旋转液压缸4带动旋转罩5、摆动架2、液压截割头3等，摆动架控制液压缸10推动摆动架2、液压截割头3等，液压截割头整体可以绕垂直于截割臂的轴线转动，从而液压截割头的空间姿态可自由控制，使液压截割头的外包络面与巷道设计壁面或排水沟、柱窝等的设计表面贴合，以便截割出光滑的巷道壁面、理想的排水沟、柱窝形状等，减少辅助修整工作量；液压截割头3与摆动架2之间采用固定式连接或可拆卸式连接，在可拆缷连接方式下，拆掉液压截割头可以在摆动架上安装更换其他作业工具，使掘进机能够实现更多的辅助作业功能，减少掘进过程中的设备数量和辅助作业时间，提高掘进效率，如，安装钻机可以实现钻机姿态的灵活快速调整，提高钻孔效率，安装夹持工具可以辅助搬移U型钢支架，减少工人数量、提高顶板支护速度等。

 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1. 一种截割头姿态可控悬臂式掘进机，包括动力系统、行走系统、液压控制系统及辅助支撑系统，其特征在于，所述掘进机伸缩臂（1）的前部包括摆动架（2）、旋转液压缸（4）、旋转罩（5）、摆动架控制液压缸（10）及液压驱动截割头（3），其中：

旋转液压缸（4）固定安装在伸缩臂可伸出部分的伸出端，旋转液压缸的输出轴旋转轴线与所述伸缩臂的伸缩方向一致；

旋转罩（5）固定安装在旋转液压缸（4）的旋转输出轴，所述旋转罩的两侧对应设置耳轴（6），耳轴（6）的轴线垂直于旋转液压缸的旋转轴线；

摆动架（2）设置在伸缩臂（1）的前端， 所述摆动架（2）包括左侧板（7）、右侧板（8）及座板（9），摆动架（2）的左、右侧板分别与耳轴相连接，摆动架（2）通过耳轴与旋转罩（5）相连接；

摆动架控制液压缸（10）的一端与摆动架（2）相连，另一端与旋转罩（5）相连，所述摆动架控制液压缸（10）控制摆动架（2）绕耳轴（6）转动；

所述液压驱动截割头（3）与摆动架（2）相连接。

2.根据权利要求1所述的截割头姿态可控悬臂式掘进机，其特征在于，所述液压驱动截割头（3）可拆卸地安装于摆动架（2）的座板（9）上。

3.根据权利要求1或2所述的截割头姿态可控悬臂式掘进机，其特征在于，所述摆动架（2）的左、右侧板通过旋转轴承或轴套与耳轴（6）连接。

4.根据权利要求3所述的截割头姿态可控悬臂式掘进机，其特征在于，所述摆动架控制液压缸（10）为两套，在摆动架转动平面两侧对称布置。

5.根据权利要求4所述的截割头姿态可控悬臂式掘进机，其特征在于，所述摆动架（2）的座板（9）分别和左侧板（7）、右侧板（8）通过螺栓连接为一体。

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