CN107630699A - 一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，属于采掘装备领域。所述破碎煤岩机构包括定位套，连接轴，轴端挡圈，连接耳板，螺钉堵头，弹簧垫圈，法兰盘，连接螺钉，垫圈，螺母，振动箱外箱体，振动箱体，右弹簧支撑柱，右弹簧，截割头轴滑动轴承，密封圈，截割头，右偏心齿轮，右偏心轮轴，右偏心块，中间偏心齿轮，中间偏心轮轴，中间偏心块，左偏心齿轮，左偏心轮轴，左偏心块，马达法兰盘，法兰盘连接螺钉，销钉，花键轴套，花键轴，连接耳板轴套，截割头轴，左弹簧支撑柱，左弹簧，法兰盘定位销钉。该机构能够截割硬岩，适用于煤矿巷道掘进及岩石隧道掘进等领域，具有掘进效率高和便于维护等特点。

Description

一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构

技术领域

本发明涉及一种采掘装备领域，特别是一种振动冲击加水射流辅助截的复合式破煤方法与机构。

技术背景

在煤炭行业纲领性文件《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中，在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。高效机械化掘进是保证矿井实现高产高效的必要条件之一，也是巷道掘进技术的发展方向。我国煤巷高效掘进方式中最主要的掘进机械为悬臂式掘进机。悬臂式掘进机是集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。现在国内的掘进机设计基本能满足国内的需求，但离国际先进技术还有一定距离。且国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主，重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段。炮掘技术存在安全性低、巷道二次破坏、粉尘大、掘进速度慢、服务年限短、维修费用高等问题。因此，能够胜任截割硬岩的悬臂式掘进机急需技术创新。截割头是掘进机的执行部件，其性能优劣，直接决定了煤炭开采的经济效益。为了加快高效掘进装备的国产化进程，提高煤岩截割效率，对截割头进行结构设计势在必行。

悬臂式部分断面掘进机主要用于煤巷及半煤岩巷道掘进，工作方式灵活、对巷道的形状和煤岩的赋存情况适用性强，可以形成矩形、拱形、梯形等多种断面形状巷道，并能实现选择性截割截割，外形尺寸重量小，生产效率高，便于巷道支护，能耗低。目前悬臂式部分断面掘进机的工作机构采用多截齿配置的截割头，从截割性能上，难以很好地满足截割f>8以上的全岩巷，不仅刀具磨损十分严重，粉尘量大能耗明显增高，机器的振动加剧，每年巷道掘进总长为9000 km，其中全岩巷道为20%～30%，其90%采用炮掘，研制适用于全岩巷道的悬臂式部分断面掘进机工作机构，十分迫切。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，实现机械振动冲击截割与水射流辅助切削复合破碎煤岩，提高煤岩截割效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，所述破碎煤岩机构包括定位套(1)，连接轴（2），轴端挡圈（3），两个连接耳板（4），若干螺钉堵头（5），若干弹簧垫圈（6），法兰盘（7），若干连接螺钉（8），若干垫圈（9），若干螺母（10），振动箱外箱体（11），振动箱体（12），若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14），截割头轴滑动轴承（15），密封圈（16），截割头（17），右偏心齿轮（18），右偏心轮轴（19），右偏心块（20），中间偏心齿轮（21），中间偏心轮轴（22），中间偏心块（23），左偏心齿轮（24），左偏心轮轴（25），左偏心块（26），马达法兰盘（27），若干法兰盘连接螺钉（28），若干销钉（29），花键轴套（30），花键轴（31），两个连接耳板轴套（32），截割头轴（33），若干左弹簧支撑柱（34），若干左弹簧（35），若干法兰盘定位销钉（36）。

进一步地，所述截割头（17）上具有若干孔状结构，用来通高压水。

进一步地，所述截割头轴（33）上具有若干孔状结构，用来通高压水。

进一步地，所述右偏心齿轮（18），右偏心轮轴（19），右偏心块（20），中间偏心齿轮（21），中间偏心轮轴（22），中间偏心块（23），左偏心齿轮（24），左偏心轮轴（25），左偏心块（26）均安装在振动箱体（12）内，马达法兰盘（27）通过若干法兰盘连接螺钉（28）和若干销钉（29）与振动箱体（12）连接，安装在振动箱体（12）外，动力由液压马达传递给左偏心轮轴（25），左偏心齿轮（24）与中间偏心齿轮（21）啮合，中间偏心齿轮（21）同时与右偏心齿轮（18）啮合，从而在截割头轴（33）轴向产生冲击载荷，带动截割头（17）沿着其轴向运动，高压水从A出口进入，B出口喷出，进行振动冲击与水射流辅助切割的复合截割。

进一步地，所述振动箱体（12）与花键轴（31）及截割头轴（33）采用焊接的方式连接，分别位于振动箱体（12）两侧，振动箱体（12）左端面与若干左弹簧支撑柱（34）及若干左弹簧（35）接触，振动箱体（12）右端面与若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14）接触，在振动箱体（12）及其内部零件整体沿着轴向振动过程中，弹簧发生弹性变形，受到压缩，弹簧刚度影响振动频率，压缩量影响振动振幅。

进一步地，所述法兰盘（7）与振动箱外箱体（11）通过若干连接螺钉（8），若干垫圈（9），若干螺母（10），若干法兰盘定位销钉（36）连接在一起，法兰盘（7）上均布若干通孔，通孔上具有螺纹，螺纹长度小于孔深，孔内用来安装若干左弹簧支撑柱（34），若干左弹簧（35），若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14）及若干螺钉堵头（5）。

进一步地，所述两个连接耳板（4）上具有孔状结构，两个连接耳板轴套（32）外孔分别安装在两个连接耳板（4）孔状结构中，内孔分别套在连接轴（2）两侧的圆柱表面，定位套(1)与轴端挡圈（3）安装在连接轴（2）上，实现连接轴（2）的定位与紧固，两个连接耳板（4）与法兰盘（7）焊接在一起。

进一步地，所述花键轴套（30）与花键轴（31）安装在一起，花键轴套（30）安装在法兰盘（7）内。

进一步地，所述振动箱外箱体（11）上具有不通孔，用来安装若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14），振动箱外箱体（11）底部具有圆形通孔，用来安装截割头轴滑动轴承（15），截割头轴滑动轴承（15）安装在截割头轴（33）上，密封圈（16）对截割头轴滑动轴承（15）进行密封。

本发明有益效果：

本发明所述一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构具有：1，本发明所述的一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，实现了机械振动冲击截割与水射流辅助切削复合破碎，破碎效率较现有掘进机提高60%。2，本发明所述的机械振动冲击截割加水射流辅助切削的复合式破碎煤岩机构结构巧妙，连接可靠，便于维护，其截割头可绕着自身回转轴线自由旋转，截割刀具寿命提高40%以上。3，本发明所述的一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，由于使用了水射流辅助切削，大大降低了工作过程中的粉尘，改善了工作环境。4，本发明所述的振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，其振动冲击结构简单、可靠。

附图说明

图1为本发明所述一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤机构示意图。

1，定位套；2，连接轴；3，轴端挡圈；4，两个连接耳板；5，若干螺钉堵头；6，若干弹簧垫圈；7，法兰盘；8，若干连接螺钉；9，若干垫圈；10，若干螺母；11，振动箱外箱体；12，振动箱体；13，若干右弹簧支撑柱；14，若干右弹簧；15，截割头轴滑动轴承；16，密封圈；17，截割头；18，右偏心齿轮；19，右偏心轮轴；20，右偏心块；21，中间偏心齿轮；22，中间偏心轮轴；23，中间偏心块；24，左偏心齿轮；25，左偏心轮轴；26，左偏心块；27，马达法兰盘；28，若干法兰盘连接螺钉；29，若干销钉；30，花键轴套；31，花键轴；32，两个连接耳板轴套；33，截割头轴；34，若干左弹簧支撑柱；35，若干左弹簧；36，若干法兰盘定位销钉。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

如图1所示，一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，所述复合式破碎煤岩方法能够实现振动冲击截割与水射流辅助切削。一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤机构包括定位套1，连接轴2，轴端挡圈3，两个连接耳板4，若干螺钉堵头5，若干弹簧垫圈6，法兰盘7，若干连接螺钉8，若干垫圈9，若干螺母10，振动箱外箱体11，振动箱体12，若干右弹簧支撑柱13，若干右弹簧14，截割头轴滑动轴承15，密封圈16，截割头17，右偏心齿轮18，右偏心轮轴19，右偏心块20，中间偏心齿轮21，中间偏心轮轴22，中间偏心块23，左偏心齿轮24，左偏心轮轴25，左偏心块26，马达法兰盘27，若干法兰盘连接螺钉28，若干销钉29，花键轴套30，花键轴31，两个连接耳板轴套32，截割头轴33，若干左弹簧支撑柱34，若干左弹簧35，若干法兰盘定位销钉36。

所述截割头17及截割头轴33上均具有若干孔状结构，用来通高压水。

所述右偏心齿轮18，右偏心轮轴19，右偏心块20，中间偏心齿轮21，中间偏心轮轴22，中间偏心块23，左偏心齿轮24，左偏心轮轴25，左偏心块26均安装在振动箱体12内，马达法兰盘27通过若干法兰盘连接螺钉28和若干销钉29与振动箱体12连接，安装在振动箱体12外，动力由液压马达传递给左偏心轮轴25，左偏心齿轮24与中间偏心齿轮21啮合，中间偏心齿轮21同时与右偏心齿轮18啮合，从而在截割头轴33轴向产生冲击载荷，带动截割头17沿着其轴向运动，高压水从A出口进入，B出口喷出，进行振动冲击与水射流辅助切割的复合截割。

所述振动箱体12与花键轴31及截割头轴33均采用焊接的方式连接，分别位于振动箱体12两侧，振动箱体12左端面与若干左弹簧支撑柱34及若干左弹簧35接触，振动箱体12右端面与若干右弹簧支撑柱13，若干右弹簧14接触，在振动箱体12及其内部零件整体沿着轴向振动过程中，弹簧发生弹性变形，受到压缩，弹簧刚度影响振动频率，压缩量影响振动振幅。

进一步地，所述法兰盘7与振动箱外箱体11通过若干连接螺钉8，若干垫圈9，若干螺母10，若干法兰盘定位销钉36连接在一起，法兰盘7上均布若干通孔，通孔上具有螺纹，螺纹长度小于孔深，孔内用来安装若干左弹簧支撑柱34，若干左弹簧35，若干右弹簧支撑柱13，若干右弹簧14及若干螺钉堵头5。

所述两个连接耳板4上具有孔状结构，两个连接耳板轴套32外孔分别安装在两个连接耳板4孔状结构中，内孔分别套在连接轴2两侧的圆柱表面，定位套1与轴端挡圈3安装在连接轴2上，实现连接轴2的定位与紧固，两个连接耳板4与法兰盘7焊接在一起。

所述花键轴套30与花键轴31安装在一起，花键轴套30安装在法兰盘7内。

所述振动箱外箱体11上具有不通孔，用来安装若干右弹簧支撑柱13，若干右弹簧14，振动箱外箱体11底部具有圆形通孔，用来安装截割头轴滑动轴承15，截割头轴滑动轴承15安装在截割头轴33上，密封圈16对截割头轴滑动轴承15进行密封。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，其特征在于包括定位套(1)，连接轴（2），轴端挡圈（3），两个连接耳板（4），若干螺钉堵头（5），若干弹簧垫圈（6），法兰盘（7），若干连接螺钉（8），若干垫圈（9），若干螺母（10），振动箱外箱体（11），振动箱体（12），若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14），截割头轴滑动轴承（15），密封圈（16），截割头（17），右偏心齿轮（18），右偏心轮轴（19），右偏心块（20），中间偏心齿轮（21），中间偏心轮轴（22），中间偏心块（23），左偏心齿轮（24），左偏心轮轴（25），左偏心块（26），马达法兰盘（27），若干法兰盘连接螺钉（28），若干销钉（29），花键轴套（30），花键轴（31），两个连接耳板轴套（32），截割头轴（33），若干左弹簧支撑柱（34），若干左弹簧（35），若干法兰盘定位销钉（36）；所述截割头（17）及截割头轴（33）上均具有若干孔状结构，用来通高压水。

2.根据权利要求1所述的一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，其特征在于右偏心齿轮（18），右偏心轮轴（19），右偏心块（20），中间偏心齿轮（21），中间偏心轮轴（22），中间偏心块（23），左偏心齿轮（24），左偏心轮轴（25），左偏心块（26）均安装在振动箱体（12）内，马达法兰盘（27）通过若干法兰盘连接螺钉（28）和若干销钉（29）与振动箱体（12）连接，安装在振动箱体（12）外，动力由液压马达传递给左偏心轮轴（25），左偏心齿轮（24）与中间偏心齿轮（21）啮合，中间偏心齿轮（21）同时与右偏心齿轮（18）啮合，从而在截割头轴（33）轴向产生冲击载荷，带动截割刀盘（172）沿着其轴向运动，高压水从入口进入，从出口喷出，进行振动冲击与水射流辅助切割的复合截割。

3.根据权利要求1所述的一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，其特征在于振动箱体（12）与花键轴（31）及截割头轴（33）采用焊接的方式连接，分别位于振动箱体（12）两侧，振动箱体（12）左端面与若干左弹簧支撑柱（34）及若干左弹簧（35）接触，振动箱体（12）右端面与若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14）接触。

4.根据权利要求1所述的一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，其特征在于法兰盘（7）与振动箱外箱体（11）通过若干连接螺钉（8），若干垫圈（9），若干螺母（10），若干法兰盘定位销钉（36）连接在一起，法兰盘（7）上均布若干通孔，通孔上具有螺纹，螺纹长度小于孔深，孔内用来安装若干左弹簧支撑柱（34），若干左弹簧（35），若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14）及若干螺钉堵头（5）。

5.根据权利要求1所述的一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，其特征在于两个连接耳板（4）上具有孔状结构，两个连接耳板轴套（32）外孔分别安装在两个连接耳板（4）孔状结构中，内孔分别套在连接轴（2）两侧的圆柱表面，定位套(1)与轴端挡圈（3）安装在连接轴（2）上，实现连接轴（2）的定位与紧固，两个连接耳板（4）与法兰盘（7）焊接在一起。

6.根据权利要求1所述的一种机械振动冲击截割加水射流辅助切削的复合式破碎煤岩方法与机构，其特征在于花键轴套（30）与花键轴（31）安装在一起，花键轴套（30）安装在法兰盘（7）内。

7.根据权利要求1所述的一种振动冲击加水射流辅助截割的复合式破煤方法与机构，其特征在于振动箱外箱体（11）上具有不通孔，用来安装若干右弹簧支撑柱（13），若干右弹簧（14），振动箱外箱体（11）底部具有圆形通孔，用来安装截割头轴滑动轴承（15），截割头轴滑动轴承（15）安装在截割头轴（33）上，密封圈（16）对截割头轴滑动轴承（15）进行密封。