CN106150492B - 带有双截割头的掘进机截割机构 - Google Patents

Abstract

一种带有双截割头的掘进机截割机构，包括截割臂，截割臂的前端设有两个截割头，截割臂中心设有主轴，主轴上固定有第一锥齿轮，第一锥齿轮的一侧设有第二锥齿轮，主轴上于第一锥齿轮的前方套设有第三锥齿轮，第三锥齿轮和第一锥齿轮同时与第二锥齿轮相啮合，第三锥齿轮通过平键连接于转盘，转盘的前端设有第一直齿轮，第一直齿轮套接固定于主轴，第一直齿轮的两侧分别设有第二直齿轮与第一直齿轮相啮合，每个第二直齿轮套接固定于一副轴，副轴的一端通过第一圆锥滚子轴承连接于转盘，每个副轴的另一端安装一个截割头。本发明双截割头绕主轴公转，同时进行同向自转，增大了截割半径，提高了截割能力，能够快速破岩，缩短施工时间，提高截割效率。

Description

带有双截割头的掘进机截割机构

技术领域

本发明涉及地下空间工程的隧道开挖、煤炭与矿产采掘领域，特别是涉及一种掘进机截割机构。

背景技术

在地下空间工程的隧道开挖、煤炭与矿产采掘等领域，巷道的掘进是其中的重要环节，掘进作业往往占据了工程建设的大部分时间。为了进一步缩减掘进作业时间，提高掘进机的破岩掘进能力和工作效率，掘进机研发机构与生产部门往往通过增大电机功率实现效率的提升，但势必将加大整机生产成本与井下运行成本，严重制约我国地下空间工程的高效、高产施工作业。

目前，地下空间工程施工中多采用悬臂式掘进机，该类型掘进机截割部多采用单截割臂、单截割头结构，适用于截割硬度在80MPa以下的岩层。对于高硬度的岩层上述截割机无法截割，且很可能造成截割机的损坏。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提升掘进机工作效率，快速掘进、节约成本的带有双截割头的掘进机截割机构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有双截割头的掘进机截割机构，包括截割臂，所述截割臂的前端设有两个截割头，所述截割臂中心设有主轴，所述主轴上固定有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的一侧设有第二锥齿轮，所述主轴上于所述第一锥齿轮的前方套设有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮和所述第一锥齿轮同时与所述第二锥齿轮相啮合，所述第三锥齿轮通过平键连接于转盘，所述转盘的前端设有第一直齿轮，所述第一直齿轮套接固定于所述主轴，所述第一直齿轮的两侧分别设有第二直齿轮与所述第一直齿轮相啮合，每个所述第二直齿轮套接固定于一副轴，所述副轴的一端通过第一圆锥滚子轴承连接于所述转盘，每个所述副轴的另一端安装一个所述截割头。

进一步，所述截割臂的后端通过螺栓连接于行星齿轮减速器。

进一步，所述截割臂的内侧通过第二圆锥滚子轴承连接于所述主轴。

进一步，所述第一锥齿轮、所述第一直齿轮均通过键连接于所述主轴。

进一步，所述第二锥齿轮一体延伸设有锥齿轮轴，所述截割臂的内侧设有第一通孔供所述锥齿轮轴进入，所述锥齿轮轴通过角接触轴承连接于所述第一通孔的内壁。

进一步，所述转盘包括直径不同的第一圆柱段和第二圆柱段，以及连接所述第一圆柱段和所述第二圆柱段之间的台阶段，所述第一圆柱段通过深沟球轴承套设于所述主轴上，所述第二圆柱段设置于所述第二直齿轮外围，所述第二圆柱段的直径大于所述第一圆柱段的直径。

进一步，所述台阶段设有第二通孔供所述副轴的端部进入，所述副轴的端部通过所述第一圆锥滚子轴承连接于所述第二通孔的内壁，所述副轴的端部设有端盖，所述端盖与所述转盘固定连接。

进一步，所述第一圆柱段的外围设有套筒，所述套筒固定于所述截割臂，所述套筒通过第三圆锥滚子轴承连接于所述第一圆柱段。

进一步，所述第三圆锥滚子轴承设有两列，安装方向相反。

进一步，所述截割头包括固定于所述副轴呈球锥柱形的切割头，所述切割头的顶端球面焊接有截割座，所述切割头侧壁锥柱面焊接有螺旋叶片，所述螺旋叶片朝向所述切割头顶端的一侧均匀布置有多个所述截割座，每一所述截割座上设有截齿。

本发明的有益效果：

通过第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮之间的相互啮合使转盘相对主轴公转，且与主轴的转向相反，同时，主轴带动第一直齿轮转动，第二直齿轮与第一直齿轮相啮合，带动截割头自转，转动方向与主轴转向相反。双截割头绕主轴公转，同时进行同向自转，增大了截割半径和截割面积，提高了截割能力，使得在掘进过程中更加容易破岩，达到快速掘进的目的，能够提高地下空间工程的破岩能力，缩短施工进度时间，提高截割效率。本发明掘进机截割机构整体结构紧凑、机构简单、成本低廉、破岩效果好，有效降低了掘进比能耗。

附图说明

图1为本发明带有双截割头的掘进机截割机构的结构示意图；

图2为图1中锥齿轮变向机构的结构示意图；

图3为图1中截割头加速机构的结构示意图；

图中，1—截割臂、2—行星齿轮减速器、3—主轴、4—第一锥齿轮、5—第二锥齿轮、6—第三锥齿轮、7—锥齿轮轴、8—第一通孔、9—角接触轴承、10—第一端盖、11—平键、12—转盘、13—第一圆柱段、14—第二圆柱段、15—台阶段、16—深沟球轴承、17—第二通孔、18—第一圆锥滚子轴承、19—第二端盖、20—第一直齿轮、21—键、22—第二直齿轮、23—副轴、24—第二圆锥滚子轴承、25—套筒、26—第三圆锥滚子轴承、27—截割头、28—切割头、29—截割座、30—螺旋叶片、31—截齿、32—支撑座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1，本发明提供一种带有双截割头的掘进机截割机构，包括截割臂1，截割臂1通过高强度螺栓连接于行星齿轮减速器2，行星齿轮减速器2后端连接于动力机构，一般为电机，截割臂1的前端设有两个截割头27，用于截割岩壁或煤层等。

截割臂1为圆筒状金属结构，尾部外壁面拥有加强筋，内部贯通，其中心设有主轴3，截割臂1中部有支撑座32，支撑座32通过双列第二圆锥滚子轴承24连接于主轴3，实现截割臂1对主轴3的支承作用。行星齿轮减速器2输出轴与主轴3之间通过联轴器联接，本实施例中行星齿轮减速器2由高速级与低速级两部分组成。

如图1及图2，截割臂1内设有锥齿轮变向机构和截割头加速机构，截割头加速机构设置于锥齿轮变向机构的前方。锥齿轮变向机构包括位于支撑座32前方、套接于主轴3的第一锥齿轮4，第一锥齿轮4通过键21与主轴3连接，两者共同转动。第一锥齿轮4的一侧设有第二锥齿轮5，主轴3上于第一锥齿轮4的前方套设有第三锥齿轮6，第三锥齿轮6和第一锥齿轮4同时与第二锥齿轮5相啮合，通过第一锥齿轮4、第二锥齿轮5和第三锥齿轮6的相互啮合，使得第三锥齿轮6的转向与主轴3的转向相反，实现前端截割头加速机构的换向。第二锥齿轮5一体的延伸设有锥齿轮轴7，截割臂1的内侧设有第一通孔8供锥齿轮轴7进入，锥齿轮轴7通过角接触轴承9连接于第一通孔8的内壁，因此可以将第二锥齿轮5设置在截割臂1上，锥齿轮轴7的外侧设有第一端盖10，第一端盖10固定于截割臂1上，且遮住锥齿轮轴7的端部。第三锥齿轮6通过平键11连接于转盘12，因此转盘12与第三锥齿轮6共同转动。

如图1及图3，截割头加速机构设置于主轴3的前端，主轴3的前端套接有第一直齿轮20，第一直齿轮20通过键21连接于主轴3，第一直齿轮20的两侧分别设有第二直齿轮22，第二直齿轮22与第一直齿轮20相啮合，每个第二直齿轮22套接固定于一副轴23，副轴23的一端通过第一圆锥滚子轴承18连接于转盘12，每个副轴23的另一端安装一个截割头27。在本实施例中，第一直齿轮20的直径是第二直齿轮22直径的2倍，则第一直齿轮20与第二直齿轮22的传动比为1:2，因此第二直齿轮22的转速是第一直齿轮20转速的2倍，即截割头27的转速是主轴3转速的2倍，且转向相反，通过直齿轮的啮合作用使得截割头27的转速增加，提高其破岩能力，能够快速掘进。

转盘12包括直径不同的第一圆柱段13和第二圆柱段14，以及连接第一圆柱段13和第二圆柱段14之间的台阶段15，第一圆柱段13的端部通过深沟球轴承16套设于主轴3上，第二圆柱段14设置于第二直齿轮22外围，第二圆柱段14的直径大于第一圆柱段13的直径。第一圆柱段13的外围设有套筒25，套筒25的外侧固定于截割臂1，套筒25的内侧通过第三圆锥滚子轴承26连接于第一圆柱段13，以对转盘12起到支承作用。在本实施例中，第三圆锥滚子轴承26设有两列，安装方向相反。台阶段15设有第二通孔17供副轴23的端部进入，副轴23的端部通过第一圆锥滚子轴承18连接于第二通孔17的内壁，副轴23的端部设有第二端盖19，第二端盖19与转盘12固定连接。

如图1，截割头27包括固定于副轴23上、呈球锥柱形的切割头28，切割头28的顶端球面焊接有截割座29，切割头28侧壁锥柱面焊接有螺旋叶片30，螺旋叶片30为多段叶片，螺旋叶片30自切割头28的柱面底端向锥面顶端方向、沿切割头28的外周壁面延伸，螺旋叶片30在切割头28柱面外壁呈圆柱螺旋线线型排布焊接，在切割头28锥面外壁呈圆锥螺旋线线型排布焊接。螺旋叶片30朝向切割头28顶端的一侧均匀布置有多个截割座29，每一截割座29上设有截齿31，通过截割头27上设置的多个截齿31可以对煤岩进行截割。

本发明的工作过程是：动力经由行星齿轮减速器2传递到主轴3，通过锥齿轮变向机构使截割头加速机构相对主轴3反向公转，通过截割头加速机构的直齿轮外啮合使两截割头27反向加速自转，从而实现双截割头27绕主轴3公转，同时进行同向自转，截割头27自转转速是公转转速的两倍。

本发明通过在截割臂1前端设置双截割头27，且双截割头27绕主轴3公转，同时进行同向自转，且增加了自转速度，增大了截割半径和截割面积，同时增加了截齿31的截割力，使得在掘进过程中更加容易破岩，达到快速掘进的目的，能够提高地下空间工程的破岩能力，缩短施工进度时间，提高截割效率。本发明掘进机截割机构整体结构紧凑、机构简单、成本低廉、破岩效果好，有效降低了掘进比能耗。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于，包括：截割臂，所述截割臂的前端设有两个截割头，所述截割臂中心设有主轴，所述主轴上固定有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的一侧设有第二锥齿轮，所述主轴上于所述第一锥齿轮的前方套设有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮和所述第一锥齿轮同时与所述第二锥齿轮相啮合，所述第三锥齿轮通过平键连接于转盘，所述转盘的前端设有第一直齿轮，所述第一直齿轮套接固定于所述主轴，所述第一直齿轮的两侧分别设有第二直齿轮与所述第一直齿轮相啮合，每个所述第二直齿轮套接固定于一副轴，所述副轴的一端通过第一圆锥滚子轴承连接于所述转盘，每个所述副轴的另一端安装一个所述截割头。

2.根据权利要求1所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述截割臂的后端通过螺栓连接于行星齿轮减速器。

3.根据权利要求1所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述截割臂的内侧通过第二圆锥滚子轴承连接于所述主轴。

4.根据权利要求1所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述第一锥齿轮、所述第一直齿轮均通过键连接于所述主轴。

5.根据权利要求1所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述第二锥齿轮一体延伸设有锥齿轮轴，所述截割臂的内侧设有第一通孔供所述锥齿轮轴进入，所述锥齿轮轴通过角接触轴承连接于所述第一通孔的内壁。

6.根据权利要求1所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述转盘包括直径不同的第一圆柱段和第二圆柱段，以及连接所述第一圆柱段和所述第二圆柱段之间的台阶段，所述第一圆柱段通过深沟球轴承套设于所述主轴上，所述第二圆柱段设置于所述第二直齿轮外围，所述第二圆柱段的直径大于所述第一圆柱段的直径。

7.根据权利要求6所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述台阶段设有第二通孔供所述副轴的端部进入，所述副轴的端部通过所述第一圆锥滚子轴承连接于所述第二通孔的内壁，所述副轴的端部设有端盖，所述端盖与所述转盘固定连接。

8.根据权利要求6所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述第一圆柱段的外围设有套筒，所述套筒固定于所述截割臂，所述套筒通过第三圆锥滚子轴承连接于所述第一圆柱段。

9.根据权利要求8所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述第三圆锥滚子轴承设有两列，安装方向相反。

10.根据权利要求1所述的带有双截割头的掘进机截割机构，其特征在于：所述截割头包括固定于所述副轴呈球锥柱形的切割头，所述切割头的顶端球面焊接有截割座，所述切割头侧壁锥柱面焊接有螺旋叶片，所述螺旋叶片朝向所述切割头顶端的一侧均匀布置有多个所述截割座，每一所述截割座上设有截齿。