CN107597242B - 一种大采高采煤机煤壁侧破碎装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其中的破碎机构(100)包括主架(110)、大摆动油缸(120)、小摆动油缸(130)、悬臂(140)和破碎锤(150)，大摆动油缸的输出法兰I(121)连接在主架的下端，悬臂连接在主架的右端，小摆动油缸安装在悬臂的右侧，破碎锤与小摆动油缸的输出法兰II(131)相连；还包括挡矸装置(200)和调高油缸(300)，所述挡矸装置通过法兰(122)连接在大摆动油缸的缸壁上，调高油缸的活塞杆(310)与挡矸装置铰接，调高油缸的缸筒(320)与采煤机机架上端的固定座机构(400)铰接，挡矸装置的底部与固定座机构铰接。本发明可以对煤岩侧壁上垮落的大块煤岩进行高效破碎；破碎范围大，破碎位置精确，调整简单。

Description

一种大采高采煤机煤壁侧破碎装置

技术领域

本发明涉及一种采煤机，具体涉及一种大采高采煤机煤臂侧破碎装置，属于井下采煤设备技术领域。

背景技术

采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一，主要分为锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种，根据不同的地质情况选择不同种类的采煤机。近年来，在各地陆续勘探出了厚煤层、特厚煤层的煤矿，这种煤矿必须利用大采高采煤技术，相比于普采，大采高单次采煤产量高、纯煤采出率高、要求低、成本低、采煤工艺简单、巷道挖掘长度短且维护量小；相比于综采工作面，大采高采出煤粉颗粒细、矸石占比低、出煤量大。

但是大采高采煤技术同样具有很多局限性，由于大采高采煤工作面范围大，利用采煤机进行截割的煤岩散落范围广，且大采高采煤机的运动空间也比一般采煤机大上许多，支撑梁距开采工作面距离较远，因此导致冒顶、片帮问题严重，液压支架难以保证支撑面的稳定性。发生冒顶、片帮之后，会有大块煤岩垮落压向采煤机机身，从而造成采煤机无法正常运行，且对于一些超大块煤也无法由机身下的刮板输送机转运，需对其进行合理破碎后方可进行运输；为了解决上述问题，现有的一些采煤机会在前端安装滚筒式破碎机构，根据煤块或岩石的大小调节破碎滚筒的高度，但是这种破碎机只能针对采煤机前方冒落的煤岩进行破碎，而对于在采煤机中部煤壁侧垮塌的大块煤岩却无能为力，导致煤壁侧的大块垮塌煤岩造成工作面的堵塞，影响采煤机工作效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种大采高采煤机煤壁侧破碎装置，可以在大采高采煤机采煤过程中破碎煤壁侧垮落的大块煤岩，保证工作面的顺利推进。

本发明一种大采高采煤机煤壁侧破碎装置，所述大采高采煤机煤壁侧破碎装置A安装在采煤机主机架B的上端，其中的破碎机构包括主架、大摆动油缸、小摆动油缸、悬臂和破碎锤，大摆动油缸的输出法兰I连接在主架的下端，悬臂连接在主架的右端，小摆动油缸安装在悬臂的右侧，破碎锤与小摆动油缸的输出法兰II相连；还包括挡矸装置和调高油缸，所述挡矸装置通过法兰连接在大摆动油缸的缸壁上，调高油缸的活塞杆与挡矸装置铰接，调高油缸的缸筒与采煤机机架上端的固定座机构铰接，挡矸装置的底部与固定座机构铰接。

当煤岩侧壁有大块的煤岩坍塌时，通过控制调高油缸的活塞杆伸缩量来调节挡矸装置的转动角度，从而来调整破碎装置的工作角度，然后由安装在挡矸装置上的大摆动油缸输出转矩，大摆动油缸的输出法兰I带动所述破碎机构的悬臂绕其输出法兰盘中心旋转，使破碎锤伸向工作面，并由所述小摆动油缸的输出法兰II带动破碎锤调整角度，找到最佳破碎位置；破岩完成后，调高油缸的活塞杆缩回，小摆动油缸带动破碎锤转到折叠位置，大摆动油缸带动悬臂收回，动作结束。挡矸装置可以防止破碎途中煤岩碎石从煤壁砸落至采空区，保证井下人员和设备的安全，使采煤机顺利运行；通过设置的摆动油缸来调整破碎锤的破碎位置，摆动油缸结构紧凑、占用的空间小，动力强劲且定位精准，可以保证破碎位置的精确，且在不进行破碎工作时破碎机构可以折叠在挡矸装置上，不占据额外空间，不影响采煤机的正常采煤工作。

进一步的，所述悬臂为空心结构，其内部设有伸缩油缸和伸缩臂，伸缩油缸的缸筒铰接在悬臂的内壁上，伸缩油缸的活塞杆端连接有联接块，伸缩臂为套装在伸缩油缸外端的空心筒，其底部与联接块固定，小摆动油缸通过联接块固定在悬臂右侧。

为了节约空间以及基于力学考虑，悬臂结构不宜过长，因此当大块岩石位置较低，可将悬臂中的伸缩油缸活塞杆伸出，从而推动伸缩臂以及连接在伸缩臂下端的破碎锤向下移动，从而加大其破碎的工作范围；所述伸缩臂的最大伸长量即伸缩油缸活塞杆的行程，伸缩油缸的缸筒头部为双耳环结构形式，通过铰制孔用螺栓与悬臂内壁铰接在一起，伸缩油缸活塞杆右端采用大螺栓头形式与联接块相连。

进一步的，所述固定座机构包括滑块、推板、压板和推板油缸，采煤机主机架B上具有导轨，滑块上开有与推板油缸的缸筒相适应的安装孔，推板油缸设在滑块的安装孔内，推板油缸一端与采煤机主机架B相连，另一端与滑块安装孔中间的固定板相连，推板固定在滑块上端，压板为两个固定在采煤机主机架上的倒L型板，且对称地装在推板两侧，调高油缸的缸筒铰接在推板的上端。

由于挡矸装置的转动角度有限，且伸缩臂的长度不宜过长，因此在采煤机机架上端设有一与挡矸装置长度相当的可移动的推板，通过推板油缸带动滑块以及固定在滑块上的推板沿着导轨向工作移动一段距离，由于挡矸装置、调高油缸和破碎机构均设在推板上，因此可以带动破碎机构移动，从而进一步扩大破碎锤的破岩范围，以适应不同的工况；其中压板限制推板的上下位置，滑块内的安装孔限制推板油缸的位置，防止油缸晃动，保证推板沿着水平直线稳定移动。

进一步的，主架的左端安装有配重箱，箱体上端具有开口以及与开口相配合的盖板。

配重箱减小了大摆动油缸承受的轴向弯矩，使破碎装置更可靠，为了便于调整配重的重量，所述配重箱上端设置有开口，所述开口上设置有通过螺栓与其配合的盖板。

优选的，每个主架配置两个小摆动油缸、两个破碎锤以及两组联接块，两个小摆动油缸分别通过一组联接块与伸缩臂相连，两个破碎锤对称地的设在两个小摆动油缸的两侧。

每组破碎机构上配置两个破碎锤，提高破碎力度和破碎效率。两个摆动油缸可以同步摆动，亦可不同步转动。

优选的，破碎机构具有两组，对称地安装在挡矸装置的中心线两侧；导轨、滑块和推板油缸具有两组，对称地安装在挡矸装置的中心线两侧；调高油缸具有若干组，均匀地铰接在挡矸装置上。

破碎机构可以设置多组，基于挡矸装置的长度限制，本发明优选配置两组破碎机构，两组破碎机构可以同时破碎两个大块煤岩，进一步提高了破碎效率。由于挡矸装置较长，因此设置多组调高油缸。

进一步的，悬臂的内壁与伸缩臂之间配置有尼龙材质的导向条。所述导向条可使伸缩臂伸缩平稳，减少冲击，消除干摩擦。

优选的，大摆动油缸和小摆动油缸均采用螺旋式摆动油缸。摆动油缸可以选用齿轮齿条式或者螺旋式，本发明优选螺旋式摆动油缸，体积小，力矩大，无泄露，可以实现360度旋转。

进一步的，滑块为长条形，并与导轨配合形成矩形直线平导轨，滑块下方镶嵌有两块钢板。

这种形式的导轨制造简单，承载能力大，但是不能自动补偿磨损，因此在所述滑块下端镶装两块钢板，人工定期添加润滑油，减少磨损，降低震颤。

进一步的，所述推板和挡矸装置采用空心板结构，且空心板内部焊接有纵横肋板。

所述推板和挡矸装置均为三段板材拼装而成，且其两侧都留有摇臂调高油缸的安装空间，避免推板移动时和摇臂调高油缸发生干涉；所述板材均为空心板结构，且空心板内部焊接有纵横肋板。由于推板和挡矸装置需承受两套破碎装置的负载，因此要比一般的挡板厚一些，在保证其结构刚度的同时，为了减少其承载重量，因此采用空心板内焊接肋板的结构。

本发明在不影响采煤机正常采煤工作的情况下，设置了折叠在挡矸装置上的破碎装置，可以对煤岩侧壁上垮落的大块煤岩进行高效破碎；且破碎范围大，破碎位置精确，调整简单。

附图说明

图1是本发明在采煤机上安装位置示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是图2中A-A向剖视图；

图4是图2中破碎机构结构示意图；

图5是图4中B-B向剖视图；

图6为推板和挡矸装置的结构示意图；

图中：A、大采高采煤机煤壁侧破碎装置；B、采煤机主机架；

100、破碎机构；110、主架；120、大摆动油缸；121、输出法兰I；122、法兰；130、小摆动油缸；131、输出法兰II；140、悬臂；141、导向条；150、破碎锤；160、伸缩油缸；161、伸缩油缸的缸筒；162、伸缩油缸的活塞杆端；170、伸缩臂；180、联接块；190、配重箱；191、盖板；200、挡矸装置；300、调高油缸；310、调高油缸的活塞杆；320、调高油缸的缸筒；410、滑块；411、安装孔；412、固定板；420、推板；430、压板；440、推板油缸；450、导轨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至5所示，一种大采高采煤机煤壁侧破碎装置，所述大采高采煤机煤壁侧破碎装置A安装在采煤机主机架B的上端，其中的破碎机构100包括主架110、大摆动油缸120、小摆动油缸130、悬臂140和破碎锤150，大摆动油缸120的输出法兰I121连接在主架110的下端，悬臂140连接在主架110的右端，小摆动油缸130安装在悬臂140的右侧，破碎锤150与小摆动油缸130的输出法兰II131相连；还包括挡矸装置200和调高油缸300，所述挡矸装置200通过法兰122连接在大摆动油缸120的缸壁上，调高油缸的活塞杆310与挡矸装置200铰接，调高油缸的缸筒320与采煤机机架上端的固定座机构铰接，挡矸装置200的底部与固定座机构铰接。

当煤岩侧壁有大块的煤岩坍塌时，通过控制调高油缸的活塞杆310伸缩量来调节挡矸装置200的转动角度，从而来调整破碎机构100的工作角度，然后由安装在挡矸装置上的大摆动油缸120输出转矩，大摆动油缸的输出法兰I121带动所述破碎机构的悬臂140绕其输出法兰盘中心旋转，使破碎锤伸向工作面，并由所述小摆动油缸130的输出法兰II131带动破碎锤150调整角度，找到最佳破碎位置；破岩完成后，调高油缸的活塞杆310缩回，小摆动油缸130带动破碎锤150转到折叠位置，大摆动油缸120带动悬臂140收回，动作结束。挡矸装置200可以防止破碎途中煤岩碎石从煤壁砸落至采空区，保证井下人员和设备的安全，使采煤机顺利运行；通过设置的摆动油缸来调整破碎锤的破碎位置，摆动油缸结构紧凑、占用的空间小，动力强劲且定位精准，可以保证破碎位置的精确，且在不进行破碎工作时破碎机构可以折叠在挡矸装置上，不占据额外空间，不影响采煤机的正常采煤工作。

如图3和图5所示，所述悬臂140为空心结构，其内部设有伸缩油缸160和伸缩臂170，伸缩油缸的缸筒161铰接在悬臂140的内壁上，伸缩油缸的活塞杆端162连接有联接块180，伸缩臂170为套装在伸缩油缸160外端的空心筒状，其底部与联接块180固定，小摆动油缸130通过联接块180固定在悬臂140右侧。

为了节约空间以及基于力学考虑，悬臂结构不宜过长，因此当大块岩石位置较低，可将悬臂中的伸缩油缸160的活塞杆伸出，从而推动伸缩臂170以及连接在伸缩臂下端的破碎锤150向下移动，从而加大其破碎的工作范围；所述伸缩臂170的最大伸长量即伸缩油缸160活塞杆的行程，伸缩油缸的缸筒头部为双耳环结构形式，通过铰制孔用螺栓与悬臂内壁铰接在一起，伸缩油缸活塞杆右端采用大螺栓头形式与联接块180相连。

如图2和图3所示，所述固定座机构包括滑块410、推板420、压板430和推板油缸440，采煤机主机架B上具有导轨450，滑块410上开有与推板油缸440的缸筒相适应的安装孔411，推板油缸440设在滑块的安装孔411内，推板油缸一端与采煤机主机架B相连，另一端与滑块安装孔411中间的固定板412相连，推板420固定在滑块410上端，压板430为两个固定在采煤机主机架上的倒L型板，且对称地装在推板420两侧，调高油缸的缸筒320铰接在推板420的上端。

由于挡矸装置的转动角度有限，且伸缩臂的长度不宜过长，因此在采煤机机架上端设有一与挡矸装置200长度相当的可移动的推板420，通过推板油缸440带动滑块410以及固定在滑块上的推板420沿着导轨450向工作面移动一段距离，由于挡矸装置200、调高油缸300和破碎机构100均设在推板420上，因此可以带动破碎机构移动，从而进一步扩大破碎锤的破岩范围，以适应不同的工况；其中压板430限制推板420的上下位置，滑块内的安装孔411限制推板油缸440的位置，防止油缸晃动，保证推板沿着水平直线稳定移动。

如图3至图5所示，主架110的左端安装有配重箱190，箱体上端具有开口以及与开口相配合的盖板191。

配重箱190减小了大摆动油缸120承受的轴向弯矩，使破碎装置更可靠，为了便于调整配重的重量，所述配重箱上端设置有开口，所述开口上设置有通过螺栓与其配合的盖板191。

优选的如图4所示，每个主架110配置两个小摆动油缸130、两个破碎锤150以及两组联接块180，两个小摆动油缸130分别通过一组联接块180与伸缩臂170相连，两个破碎锤150对称地的设在两个小摆动油缸130的两侧。

每组破碎机构上配置两个破碎锤，提高破碎力度和破碎效率。两个摆动油缸可以同步摆动，亦可不同步转动。

优选的如图2所示，破碎机构100具有两组，对称地安装在挡矸装置200的中心线两侧；导轨450、滑块410和推板油缸440具有两组，对称地安装在挡矸装置200的中心线两侧；调高油缸300具有若干组，均匀地铰接在挡矸装置200上。

破碎机构100可以设置多组，基于挡矸装置的长度限制，本发明优选配置两组破碎机构，两组破碎机构可以同时破碎两个大块煤岩，进一步提高了破碎效率。由于挡矸装置较长，因此设置多组调高油缸。

进一步的改进如图3和图5所示，悬臂140的内壁与伸缩臂170之间配置有尼龙材质的导向条141。所述导向条可使伸缩臂伸缩平稳，减少冲击，消除干摩擦。

优选的，大摆动油缸120和小摆动油缸130均采用螺旋式摆动油缸。摆动油缸可以选用齿轮齿条式或者螺旋式，本发明优选螺旋式摆动油缸，体积小，力矩大，无泄露，可以实现360度旋转。

进一步的，滑块410为长条形，并与导轨450配合形成矩形直线平导轨，滑块410下方镶嵌有两块钢板。

这种形式的导轨制造简单，承载能力大，但是不能自动补偿磨损，因此在所述滑块下端镶装两块钢板，人工定期添加润滑油，减少磨损，降低震颤。

进一步的，所述推板420和挡矸装置200采用空心板结构，且空心板内部焊接有纵横肋板。

如图6所示，所述推板420和挡矸装置200均为三段板材拼装而成，且其两侧都留有摇臂调高油缸的安装空间，避免推板移动时和摇臂调高油缸发生干涉；所述板材均为空心板结构，且空心板内部焊接有纵横肋板。由于推板和挡矸装置需承受两套破碎装置的负载，因此要比一般的挡板厚一些，在保证其结构刚度的同时，为了减少其承载重量，因此采用空心板内焊接肋板的结构。

工作过程如下：

如图1至5所示，当煤岩侧壁有大块的煤岩坍塌时，通过控制调高油缸的活塞杆310伸缩量来调节挡矸装置200的转动角度，从而来调整破碎机构100的工作角度，然后由安装在挡矸装置上的大摆动油缸120输出转矩，大摆动油缸的输出法兰I121带动所述破碎机构的悬臂140绕其输出法兰盘中心旋转，使破碎锤伸向工作面，并由所述小摆动油缸130的输出法兰II131带动破碎锤150调整角度，找到最佳破碎位置；若大块岩石位置较低，控制悬臂中的伸缩油缸160的活塞杆伸出；若大块岩石位置较远，推板油缸440带动挡矸装置200、调高油缸300和破碎机构100向工作面水平移动；破岩完成后，调高油缸的活塞杆310缩回，小摆动油缸130带动破碎锤150转到折叠位置，大摆动油缸120带动悬臂140收回，动作结束。

Claims (10)

1.一种大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，所述大采高采煤机煤壁侧破碎装置A安装在采煤机主机架B的上端，其中的破碎机构(100)包括主架(110)、大摆动油缸(120)、小摆动油缸(130)、悬臂(140)和破碎锤(150)，大摆动油缸(120)的输出法兰I(121)连接在主架(110)的下端，悬臂(140)连接在主架(110)的右端，小摆动油缸(130)安装在悬臂(140)的右侧，破碎锤(150)与小摆动油缸(130)的输出法兰II(131)相连；还包括挡矸装置(200)和调高油缸(300)，所述挡矸装置(200)通过法兰(122)连接在大摆动油缸(120)的缸壁上，调高油缸的活塞杆(310)与挡矸装置(200)铰接，调高油缸的缸筒(320)与采煤机主机架上端的固定座机构铰接，挡矸装置(200)的底部与固定座机构铰接。

2.如权利要求1所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，所述悬臂(140)为空心结构，其内部设有伸缩油缸(160)和伸缩臂(170)，伸缩油缸的缸筒(161)铰接在悬臂(140)的内壁上，伸缩油缸的活塞杆端(162)连接有联接块(180)，伸缩臂(170)为套装在伸缩油缸(160)外端的空心筒，其底部与联接块(180)固定，小摆动油缸(130)通过联接块(180)固定在悬臂(140)右侧。

3.如权利要求1或2所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，所述固定座机构包括滑块(410)、推板(420)、压板(430)和推板油缸(440)，采煤机主机架B上具有导轨(450)，滑块(410)上开有与推板油缸(440)的缸筒相适应的安装孔(411)，推板油缸(440)设在滑块的安装孔(411)内，推板油缸一端与采煤机主机架B相连，另一端与滑块安装孔(411)中间的固定板(412)相连，推板(420)固定在滑块(410)上端，压板(430)为两个固定在采煤机主机架上的倒L型板，且对称地装在推板(420)两侧，调高油缸的缸筒(320)铰接在推板(420)的上端。

4.如权利要求3所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，主架(110)的左端安装有配重箱(190)，箱体上端具有开口以及与开口相配合的盖板(191)。

5.如权利要求4所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，每个主架(110)配置两个小摆动油缸(130)、两个破碎锤(150)以及两组联接块(180)，两个小摆动油缸(130)分别通过一组联接块(180)与伸缩臂(170)相连，两个破碎锤(150)对称地设在两个小摆动油缸(130)的两侧。

6.如权利要求5所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，破碎机构(100)具有两组，对称地安装在挡矸装置(200)的中心线两侧；导轨(450)、滑块(410)和推板油缸(440)具有两组，对称地安装在挡矸装置(200)中心线两侧；调高油缸(300)具有若干组，均匀地铰接在挡矸装置(200)上。

7.如权利要求6所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，悬臂(140)的内壁与伸缩臂(170)之间配置有尼龙材质的导向条(141)。

8.如权利要求7所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，大摆动油缸(120)和小摆动油缸(130)均采用螺旋式摆动油缸。

9.如权利要求8所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，滑块(410)为长条形，并与导轨(450)配合形成矩形直线平导轨，滑块(410)下方镶嵌有两块钢板。

10.如权利要求9所述的大采高采煤机煤壁侧破碎装置，其特征在于，所述推板(420)和挡矸装置(200)均为三段板材拼装而成，且其两侧都留有摇臂调高油缸的安装空间；所述板材均为空心板结构，且空心板内部焊接有纵横肋板。