CN103835710A - 硬岩型大坡度掘进机 - Google Patents

硬岩型大坡度掘进机 Download PDF

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CN103835710A CN201310608211.9A CN201310608211A CN103835710A CN 103835710 A CN103835710 A CN 103835710A CN 201310608211 A CN201310608211 A CN 201310608211A CN 103835710 A CN103835710 A CN 103835710A
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曲凯
欧玉金
张庆亮
郑志刚
王艳丹
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Abstract

硬岩型大坡度掘进机,包括本体部、截割部、铲板部、行走部、牵引部、油箱、液压系统、水系统、后支承、电气系统、润滑系统、第一运输机,其特征在于:所述的截割部安装本体部的前上端,所述的铲板部安装在本体部的前下端,所述的本体部位于整机的中心,截割部、铲板部、行走部、后支承及第一运输机分别与本体部相连连接;所述的行走部安装在本体部的下端左右两侧,所述的牵引部安装在左右行走部外侧,本发明具有截割效率高,爬坡能力强,机器稳定性好,操作与维护方便,运行安全可靠等特点。

Description

硬岩型大坡度掘进机
技术领域
本发明涉及一种硬岩型大坡度掘进机,适用于煤巷或半煤岩巷以及全岩巷-25°-+21°坡度范围内的巷道掘进,也可在铁路、公路、水力工程等隧道中使用。其目的是用于保证煤矿大坡度巷道的安全、高效生产。该硬岩型大坡度掘进机具备截割效率高,爬坡能力强,机器稳定性好,操作与维护方便,运行安全可靠等特点。 
背景技术
目前我国的岩巷掘进机系列产品中已有很多机型,如EBZ200(H)到EBZ380等,这些机型均适用于坡度小于16°的巷道,国内外在岩石巷道坡度小于16°的掘进施工基本达到机械化或半机械化作业。但巷道坡度大于16°,国内外还没有同类型的设备来满足生产的需要,巷道掘进主要以炮掘为主,此种方式不仅危险性高、劳动强度大,而且生产效率低。 
为了满足煤炭行业对目前生产的全部要求,充分发挥机械化装备的作用,保证大倾角岩层巷道掘进的安全、高效发展,急需一种截割功率大,生产效率高,适应-25°-+21°坡度范围内作业的岩巷掘进机。 
发明内容
本发明的目的是提供一种硬岩型大坡度掘进机,截割效率高,爬坡能力强,机器稳定性好,操作与维护方便,运行安全可靠。 
本发明的技术方案是: 
一种硬岩型大坡度掘进机,包括本体部、截割部、铲板部、行走部、牵引部、油箱、液压系统、水系统、后支承、电气系统、润滑系统、第一运输机,所述的截割部安装本体部的前上端,截割电机驱动截割头旋转切割煤岩;所述 的铲板部:安装在本体部的前下端,液压马达驱动星轮盘旋转,将切割下来的煤岩拨落到第一运输机内;所述的本体部位于整机的中心,油箱、截割部、铲板部、行走部、后支承、第一运输机均固定在本体部上;所述的行走部:安装在本体部的下端左右两侧,液压马达驱动行走减速器,带动驱动链轮和履带实现整机行走;所述的牵引部:安装在左右行走部外侧,内置油缸带动臂体伸缩,滑靴在底板上形成有效支点,辅助整机牵引;所述的液压系统:主要由油箱、液压泵站、多路阀、行走减速器、液压马达、油缸等组成。油箱安装在本体部的右侧上端,为整机液压系统提供液压油;液压泵站安装在后支承上,是整机的液压动力元件;多路阀安装在操作台内部,是液压系统的控制元件;行走减速器、液压马达安装在行走部左右两侧前后端,是液压系统实现整机行走的执行元件;星轮马达安装在铲板部内,是液压系统实现星轮旋转扒料得执行元件;一运马达安装在第一运输机内,是液压系统实现刮板链运输物料的执行元件;油缸分别安装在截割部、铲板部、本体部、行走部、助推器、后支承、第一运输机上,是液压系统实现机械部件伸缩、升降、回转、涨紧等动作的执行元件;所述的水系统:安装在液压系统操作台与后支承之间,水系统由外喷雾和内喷雾两部分组成,主要起到冷却油温和降尘的作用;所述的后支承:安装在本体部的后端,用来降低切割时机体的振动,以防止机体横向滑动;所述的电气系统:分别安装在截割部、液压系统操作台、后支承上,电气系统主要由截割电机、泵站电机,电控箱、操作箱等组成,与液压系统配合操作,实现整机的各种生产作业;所述的润滑系统:安装在液压系统操作台与后支承之间,为整机机械传动部件润滑,保证其正常工作;所述的第一运输机:安装在本体部内腔中,液压马达驱动链轮,带动刮板链运转,将煤岩运送到转载机上; 
为了防止上山爬坡与下山倒车时设备溜车,本发明的行走部采用履带式四轮驱 动行走机构,同时相对两驱来讲四驱动可以选择略小的行走减速器,这样便可以降低整机高度和重心,加强设备的稳定性,还可以使行走部更加方便拆卸。所述的行走机构,包括履带、前端行走减速机总成、前驱动链轮、外腔体、内腔体、履带涨紧调整板、履带液压涨紧油缸、后驱动链轮、后端行走减速机总成。前端行走减速机总成和后端行走减速机总分别通过螺栓固定在内腔体和外仓体上,外仓体与内腔体间隙配合,驱动平稳,强度高。履带液压涨紧油缸装设在外腔体与内腔体之间,通过履带液压涨紧油缸的伸缩调节来调整履带的松紧程度,使其达到涨紧要求,并且履带涨紧调整板卡设在外腔体与内腔体之间,履带液压涨紧油缸涨紧后履带液压涨紧油缸卸荷不受力,避免了履带液压涨紧油缸的损坏。 
为了避免设备原地打滑无法爬坡行进,本发明为整机增设了获取外力的牵引机构,安装在行走部左右两侧,目的是在行走履带打滑时,通过助推器工作在底板上形成有效的支撑点,来辅助整机牵引。所述的牵引机构包括滑靴、缓冲装置、内伸缩臂、外伸缩臂、主推液压油缸、导槽变位液压油缸、方向限导槽,通过铰接的方式将缓冲装置、外伸缩臂、方向限导槽固定在行走部外腔体上,内伸缩臂和外伸缩臂是间隙配合,主推液压油缸的缸座耳朵用销轴固定在外伸缩臂上,主推液压油缸的缸杆耳朵用销轴固定在内伸缩臂上,通过主推液压油缸的伸缩来实现臂体的伸缩。内伸缩臂与方向限导槽用凸轮轴连接,这样随着导槽变位液压油缸的伸缩,臂体可以实现抬起和扎底两个动作。配备两种滑靴,是为了满足该设备在不同巷道底板条件下的施工要求。缓冲装置包含弹簧、螺杆、螺母及弹簧预紧度调整垫,承担主推与限导间的缓冲保护功能。 
为了避免掘进机工作时行走部反复碾压底板,对底板造成严重破坏,本发明将截割部设计为伸缩式结构,这样在设备切割断面时,行走机构不需要工作, 减少了行走履带对底板的碾压次数,有效地保护底板,同时也可以加强掘进机作业时的稳定性。所述的截割部,包括截割头、截割主轴、伸缩保护筒、伸缩外筒、伸缩内筒、花键套、伸缩油缸等组成。截割头通过花键和螺栓固定在截割主轴上,伸缩外筒与截割减速机法兰连接,花键套套在截割主轴上,并通过定位销轴向固定,伸缩保护筒和伸缩内筒与伸缩外筒是间隙配合,通过伸缩油缸的工作,带动伸缩保护筒、伸缩内筒、截割主轴以及截割头向前推进。 
为了解决传统的油箱结构因油箱吸油口液面随着坡度加大而降低,造成油泵吸空或吸入空气的问题,本发明在传统油箱结构的基础上,除了磁铁棒外,又增加了磁铁块和磁铁条,以增强油箱内部对油液中杂质的吸附、清洁作用。增设可视窗,可从外部直接观察到油箱内部受污染的情况,以尽快对油箱内部进行处理。同时将吸油过滤器加长,保证在作业坡度范围内吸入点始终处于液面以下。并且安装液位传感器,时刻检测油箱内液面高度,保护油泵正常工作。 
掘进机大倾角作业时,随着截割卧底与举升,截割减速机内润滑油液位变化较大,如果设备长时间处于高位或低位截割,就会造成减速机内轴承得不到润滑、磨损。为此我们在截割减速机内部增设储油腔,目的是在截割部高低位截割变化时,放慢润滑油向下的流淌速度,延长轴承润滑时间。同时设置循环润滑泵,对截割减速机进行强制润滑,保证设备大倾角作业时截割减速机高低速端轴承时刻处于润滑状态。本发明中采用两种方案解决高位轴承的润滑问题: 
方案一、在输入轴承、输出轴承端的轴承座分别加焊储油结构形成储油腔,润滑油通过进油孔进入储油腔,当减速机处于大坡度倾角作业时,储油结构的隔油环将进入储油腔的油隔离于储油腔内,润滑油通过过油通道进入处于高位轴承进行润滑,延长处于高位轴承的有效润滑时间,避免干涸现象。 
方案二、在减速机上开吸油口及进油口,外加循环泵不间断的从吸油口吸 油,进油口回油,回油进入高位轴承处润滑轴承,当回油压力过高时,油从泄荷口油路排至中间吸油腔,达到泄荷作用。 
为了解决传统的油箱结构因油箱吸油口液面随着坡度加大而降低,造成油泵吸空或吸入空气的问题,本发明在传统油箱结构的基础上,除了磁铁棒外,又增加了磁铁块和磁铁条,以增强油箱内部对油液中杂质的吸附、清洁作用。增设可视窗,可从外部直接观察到油箱内部受污染的情况,以尽快对油箱内部进行处理。同时将吸油过滤器加长,保证在作业坡度范围内吸入点始终处于液面以下。并且安装液位传感器,时刻检测油箱内液面高度,保护油泵正常工作。 
本发明中增设了螺旋支撑器,用来安装、固定第一运输机,减缓掘进作业时的振动对运输机内元件的损坏,同时保护紧固件的联接强度。所述的螺旋支撑器,包括底座、丝母、锁紧丝母、螺杆、球座等组成。底座法兰用螺栓固定在后支承的连接架上,丝母与底座为间隙配合,穿入底座后锁紧螺钉固定,球座用两块半圆形卡板及螺栓固定在螺杆球头处,螺杆旋入丝母内调整好高度,然后用锁紧丝母将螺杆锁紧固定。 
本发明的有益效果是: 
1、本发明实现了掘进机在-25°-+21°坡度范围内硬岩巷道的掘进作业,结构新颖,爬坡能力强,满足了煤矿硬岩大坡度巷道对掘进机的施工要求。 
2、本发明解决了掘进机在大坡度巷道作业爬坡及倒车困难的问题。 
3、本发明解决了掘进机在大坡度巷道作业机身稳定性差、容易溜车的问题。 
4、本发明解决了掘进机在大坡度巷道作业截割减速机润滑的问题。 
5、本发明解决了掘进机在大坡度巷道作业油泵吸油的问题。 
7、本发明解决了掘进机在大坡度巷道作业迎头积水无法排除的问题。 
8、本发明实现了截割部负载自适应系统,截割升降和回转根据煤岩硬度情况自动调节截割头的进给量和截割速度。 
9、本发明实现了行走驱动负载自适应系统,高速低输出扭矩与低速大输出扭矩的自动无级调节。 
10、本发明的可靠性、可维护性及安全性高。 
11、本发明是结合大坡度巷道实际情况而设计,实用性强。 
附图说明
图1为本发明的整机结构示意图。 
图2为本发明的履带式四轮驱动行走机构示意图。 
图3为本发明的牵引部仅装方向限导槽及其油缸的结构示意图。 
图4是本发明的助推器全伸状态示意图。 
图5是本发明截割部的结构示意图。 
图6为本发明的油箱内部结构示意图。 
图7为本发明的螺旋支撑器结构示意图。 
具体实施方式
一种硬岩型大坡度掘进机,包括本体部3、截割部1、铲板部2、行走部4、牵引部5、油箱6、液压系统7、水系统8、后支承9、电气系统10、润滑系统11、第一运输机12,如图1所示,截割部1安装在本体部3的前上端,截割电机驱动截割头旋转切割煤岩;铲板部2安装在本体部3的前下端,液压马达驱动星轮盘旋转,将切割下来的煤岩拨落到第一运输机内;本体部3位于整机的中心,油箱6、截割部、铲板部2、行走部4、后支承9、第一运输机12均固定在本体部3上。 
行走部4安装在本体部3的下端左右两侧,液压马达驱动行走减速器,带动驱动链轮和履带实现整机行走; 
牵引部5安装在左右行走部4外侧,内置油缸带动臂体伸缩,滑靴在底板上形成有效支点,辅助整机牵引; 
液压系统7,包括油箱、液压泵站、多路阀、行走减速器、液压马达、油缸。油箱安装在本体部3的右侧上端,为整机液压系统提供液压油;液压泵站安装在后支承9上,是整机的液压动力元件;多路阀安装在操作台内部,是液压系统的控制元件;行走减速器、液压马达安装在行走部左右两侧前后端,是液压系统实现整机行走的执行元件;星轮马达安装在铲板部内,是液压系统实现星轮旋转扒料得执行元件;一运马达安装在第一运输机12内,是液压系统实现刮板链运输物料的执行元件;油缸分别安装在截割部1、铲板部2、本体部3、行走部4、牵引部5、后支承9、第一运输机12上,是液压系统实现机械部件伸缩、升降、回转、涨紧等动作的执行元件; 
水系统8安装在液压系统8操作台与后支承9之间,水系统8包括外喷雾和内喷雾两部分,主要起到冷却油温和降尘的作用; 
后支承9安装在本体部3的后端,用来降低切割时机体的振动,以防止机体横向滑动; 
电气系统10安装在截割部1、液压系统7操作台、后支承9上,电气系统主要由截割电机、泵站电机,电控箱、操作箱等组成,与液压系统配合操作,实现整机的各种生产作业; 
润滑系统11安装在液压系统7操作台与后支承9之间,为整机机械传动部件润滑,保证其正常工作; 
第一运输机12安装在本体部3内腔中,液压马达驱动链轮,带动刮板链运 转,将煤岩运送到转载机上; 
行走部4采用履带式四轮驱动行走机构,掘进机大倾角作业时,上山爬坡与下山倒车都需要较大牵引力驱动,并且需要较强的制动能力,来防止设备溜车。为此我们采用行走部四轮驱动的方式来提高整机牵引力和制动力,同时相对两驱来讲四驱动可以选择略小的行走减速器,这样便可以降低整机高度和重心,加强设备的稳定性,还可以使行走部更加方便拆卸。 
行走部4,包括履带13、前端行走减速机总成14、前端驱动链轮15、外腔体16、内腔体17、履带涨紧调整板18、履带液压涨紧油缸19、后端驱动链轮20、后端行走减速机总成21。前端行走减速机总成14和后端行走减速机总成21分别用螺栓固定在内腔体17和外腔体16上,内腔体17与外腔体16间隙配合,驱动平稳,强度高。内腔体17与外腔体16之间装有履带液压涨紧油缸19,通过履带液压涨紧油缸19的伸缩调节的松紧程度,使其达到涨紧要求,并且履带涨紧调整板18卡在内腔体17与外腔体16之间,涨紧后履带液压涨紧油缸19卸荷不受力,避免了履带液压涨紧油缸19的损坏。 
在整机设计过程中,考虑到有些矿井的巷道底板条件非常差,掘进机行走履带不能够有效地抓牢巷道底板,造成设备原地打滑无法爬坡行进。因此为整机增设了获取外力的牵引部5,安装在行走部4左右两侧,目的是在行走履带打滑时,通过牵引部5工作在底板上形成有效的支撑点,来辅助整机牵引(如图3)。牵引部5,包括滑靴22、缓冲装置23、内伸缩臂24、外伸缩臂25、主推液压油缸26、导槽变位液压油缸27、方向限导槽28。通过铰接的方式将缓冲装置23、外伸缩臂25、方向限导槽28固定在行走部4的外腔体16上,内伸缩臂24和外伸缩臂25是间隙配合,26主推液压油缸的缸座耳朵用销轴固定在外伸缩臂23上,主推液压油缸26的缸杆耳朵用销轴固定在内伸缩臂24上,通过主推液压 油缸26的伸缩来实现臂体的伸缩。内伸缩臂24与方向限导槽28用凸轮轴连接,这样随着27导槽变位液压油缸的伸缩,臂体可以实现抬起和扎底两个动作。配备两种滑靴22,是为了满足该设备在不同巷道底板条件下的施工要求。缓冲装置23包含弹簧、螺杆、螺母及弹簧预紧度调整垫,承担主推与限导间的缓冲保护功能。 
掘进机在大倾角上山作业时,靠行走助推截割工作存在较大困难,行走部助推截割工作时需要克服较大的轴向力,同时又要提供整机在大坡度上的牵引力,掘进机工作时行走部反复碾压底板,必定会对底板造成严重破坏,影响掘进机爬坡。为了保护底板,截割部1采用伸缩式结构,这样在设备切割断面时,行走机构不需要工作,减少了行走履带对底板的碾压次数,有效地保护底板,同时也可以加强掘进机作业时的稳定性。 
截割部1包括截割头29、截割主轴30、伸缩保护筒31、伸缩外筒32、伸缩内筒33、花键套34、伸缩油缸35。截割头29通过花键和螺栓固定在截割主轴30上,伸缩外筒32与截割减速机法兰连接,花键套34套在截割主轴30上,并通过定位销轴向固定,伸缩保护筒31和伸缩内筒33与伸缩外筒32是间隙配合,通过伸缩油缸35的工作,带动伸缩保护筒31、伸缩内筒33、截割主轴30以及截割头29向前推进。 
掘进机在上下坡工作时,油箱吸油口液面随着坡度加大而降低,传统的油箱结构,很容易造成油泵吸空或吸入空气,这样不仅会对油泵造成损坏,严重时会由于油泵吸不到液压油而导致整机停止工作。本发明中采用独特的油箱结构设计,将吸油过滤器加长,吸油点接近油箱中部,加大油箱容积至1200L,用液位传感器控制油液液面,保证设备下山掘进油泵正常吸油。 
在传统结构的基础上,在油箱6箱体前侧板上开设有两个人孔,两个人孔 处分别焊接有法兰盘,法兰盘上装设有人孔盖,在人孔处的法兰盘上钻有多个沉头孔,每个沉头孔内分别粘固有磁铁块36,在油箱6箱体的底板上焊固有两块矩形板,每块矩形板上间隔均匀的开设有多个矩形槽,多个矩形槽内分别装设有磁铁条37,在油箱6箱体前侧板的中部开设有可视窗38,在油箱6箱体后板上固定有加长的吸油滤滤芯40,在油箱6箱体内位于中间隔板的中部焊固有两个磁铁棒39。 
在整机设计过程中,考虑到设备在大坡度下山掘进作业时,物料会因为倾角变大而从刮板链中滚落,为此采用加密刮板间距的方式,在单个工作过程内,有效截挡物料滚落,同时采用大包角的二运皮带转载机,减小皮带的物料运输夹角,使皮带与物料之间的摩擦阻力更大,从而有效地防止物料滑落。 
本发明中增设了螺旋支撑器6,用来安装、固定第一运输机,减缓掘进作业时的振动对运输机内元件的损坏,同时保护紧固件的联接强度。 
螺旋支撑器6由底座42、丝母43、锁紧丝母44、螺杆45、球座46组成。底座法兰42用螺栓固定在后支承的连接架上,丝母43与底座42为间隙配合,穿入底座42后锁紧螺钉固定,球座46用两块半圆形卡板及螺栓固定在螺杆45球头处,螺杆45旋入43丝母内调整好高度,然后用锁紧丝母44将螺杆45锁紧固定。 

Claims (5)

1.一种硬岩型大坡度掘进机,包括本体部、截割部、铲板部、行走部、牵引部、油箱、液压系统、水系统、后支承、电气系统、润滑系统、第一运输机,其特征在于:所述的截割部安装本体部的前上端,所述的铲板部安装在本体部的前下端,所述的本体部位于整机的中心,截割部、铲板部、行走部、后支承及第一运输机分别与本体部相连连接;所述的行走部安装在本体部的下端左右两侧,所述的牵引部安装在左右行走部外侧,所述的液压系统包括油箱、液压泵站、多路阀、行走减速器,油箱安装在本体部的右侧上端,液压泵站安装在后支承上,多路阀安装在操作台内部,行走减速器安装在行走部左右两侧前后端,所述的水系统安装在液压系统操作台与后支承之间,水系统由外喷雾和内喷雾两部分组成,所述的后支承安装在本体部的后端,所述的电气系统分别对应安装在截割部、液压系统操作台、后支承上,电气系统主要由截割电机、泵站电机,电控箱、操作箱等组成,所述的润滑系统:安装在液压系统操作台与后支承之间,所述的第一运输机安装在本体部内腔中。
2.根据权利要求1所述的硬岩型大坡度掘进机,其特征在于所述的行走机构,包括履带、前端行走减速机总成、前驱动链轮、外腔体、内腔体、履带涨紧调整板、履带液压涨紧油缸、后驱动链轮、后端行走减速机总成,前端行走减速机总成和后端行走减速机总分别通过螺栓固定在内腔体和外仓体上,外仓体与内腔体间隙配合,履带液压涨紧油缸装设在外腔体与内腔体之间,履带涨紧调整板卡设在外腔体与内腔体之间。
3.根据权利要求1所述的硬岩型大坡度掘进机,其特征在于所述的牵引机构包括滑靴、缓冲装置、内伸缩臂、外伸缩臂、主推液压油缸、导槽变位液压油缸、方向限导槽,通过铰接的方式将缓冲装置、外伸缩臂、方向限导槽固定在行走部外腔体上,内伸缩臂和外伸缩臂是间隙配合,主推液压油缸的缸座铰接在外伸缩臂上,主推液压油缸的缸杆铰接在内伸缩臂上,内伸缩臂与方向限导槽用凸轮轴连接,所述的缓冲装置包括弹簧、螺杆、螺母;螺杆与导槽变位液压油缸均铰接于摆动架上,弹簧的一端活动连接在摆动架上,螺杆设置在弹簧内,螺杆上套装有多个预紧调节卡板,螺母旋紧在螺杆上,并抵顶在多个预紧调节卡板上。
4.根据权利要求1所述的硬岩型大坡度掘进机,其特征在于所述的截割部,包括截割头、截割主轴、伸缩保护筒、伸缩外筒、伸缩内筒、花键套,截割头通过花键和螺栓固定在截割主轴上,伸缩外筒与截割减速机法兰连接,花键套套在截割主轴上,并通过定位销轴向固定,伸缩保护筒和伸缩内筒与伸缩外筒是间隙配合。
5.根据权利要求1所述的硬岩型大坡度掘进机,其特征是在油箱箱体前侧板上开设有两个人孔,两个人孔处分别焊接有法兰盘,法兰盘上装设有人孔盖,在人孔处的法兰盘上钻有多个沉头孔,每个沉头孔内分别粘固有磁铁块,在油箱箱体的底板上焊固有两块矩形板,每块矩形板上间隔均匀的开设有多个矩形槽,多个矩形槽内分别装设有磁铁条,在油箱箱体前侧板的中部开设有可视窗,在油箱箱体后板上固定有加长的吸油滤滤芯,在油箱箱体内位于中间隔板的中部焊固有两个磁铁棒。
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