CN108952706A - 一种横轴式掘进机截割模拟实验台 - Google Patents

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Abstract

一种横轴式掘进机截割模拟实验台，包括横向摆动控制装置、俯仰控制装置、截深控制装置和截割头驱动装置，本发明通过截深控制装置、俯仰控制装置和横向摆动控制装置可便捷的实现对横轴式截割头截深、俯仰截割与横向截割的控制，为实现模拟真实工况做了充分的还原；通过截割头驱动装置的动力输出实现了横轴式掘进机截割头的截割实验，并通过改变电机的转速调节截割头的转动频率，从而为实验室开展横轴式掘进机截割实验提供了一种方便可行的实验设备；具有结构简单，方便加工制造，且操作简单，易于实现实验数据采集的特点。

Description

一种横轴式掘进机截割模拟实验台
技术领域
本发明属于掘进机械截割实验技术领域，具体涉及一种横轴式掘进机截割模拟实验台。
背景技术
掘进机作为开采的重要机械，广泛应用于各类煤矿开采中。截割头作为掘进机的直接工作部分，其使用效率、截割寿命等均是影响掘进机好坏的重要指标，一些科研院所和掘进机的相关生产单位需要获取掘进机工作过程中的受力、受热等实验信息为更好的生产掘进设备做前期准备。
为了提升掘进设备的工作效率，各类研究单位与生产单位均需要进行掘进机截割实验及掘进性能评估，并通过实验对掘进设备进行改进，但由于大型矿用设备生产环境的极端性与实验资金的限制，在实际生产中很难进行实验数据的获取。现有的掘进机截割实验设备主要在纵轴式掘进机方面进行研究，并且无法模拟掘进设备的掘进横向与纵向运动，不具备实时截深进给的功能，因此实验效果具有局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种横轴式掘进机截割模拟实验台，以解决现有的掘进机截割实验设备无法模拟掘进设备的掘进横向与纵向运动，不具备实时截深进给的功能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种横轴式掘进机截割模拟实验台，包括横向摆动控制装置、俯仰控制装置、截深控制装置和截割头驱动装置；
所述截深控制装置包括推移支撑支架、推移液压缸，推移支撑支架与截割头驱动装置滑动装配，推移液压缸的活塞杆与截割头驱动装置铰接，推移液压缸的后端与推移支撑支架铰接；
所述俯仰控制装置包括俯仰液压缸、第一铰接架和滑块，俯仰液压缸的活塞杆与所述推移支撑支架的底部铰接，俯仰液压缸的后端与滑块铰接，第一铰接架与所述推移支撑支架的后端铰接；
所述横向摆动控制装置包底座和摆动驱动机构，底座转动装配有摆动轴，摆动轴顶部固定装配有转盘，转盘与所述第一铰接架固定连接，摆动驱动机构包括摆动控制液压缸、第二铰接架，第二铰接架固定装配在摆动轴的外表面，摆动控制液压缸的活塞杆与第二铰接架铰接，摆动控制液压缸的后端与底座铰接，摆动控制液压缸与摆动轴垂直设置，底座顶部设置有弧形导轨，弧形导轨的轴心与摆动轴的轴心重合，所述滑块与弧形导轨滑动连接。
作为一种优选的方案，所述截割头驱动装置包括电机、减速机和截割头，减速机包括上箱体和与上箱体扣合的下箱体，上箱体和下箱体的前端设有防护箱体，下箱体的后端转动装配有第一锥齿轮，下箱体内壁分别转动装配有第一转轴、第二转轴和第三转轴，第一转轴分别固定装配有第二锥齿轮和第一直齿轮，第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合，第二转轴分别固定装配有第二直齿轮和第三直齿轮，第二直齿轮与第一直齿轮啮合，第三转轴固定装配有第四直齿轮，第四直齿轮与第三直齿轮啮合，防护箱体转动装配有第四转轴，第四转轴固定装配有第五直齿轮，第五直齿轮与第四直齿轮啮合，所述截割头设有两个，两个截割头分别固定装配在第四转轴的两端；
所述电机的输出轴与第一锥齿轮固定连接，所述电机的壳体与推移液压缸的活塞杆铰接，所述第四转轴与电机的输出轴垂直设置。
作为一种优选的方案，所述下箱体底部开设有梯形导轨槽，所述推移支撑支架设有与梯形导轨槽相适配的梯形滑轨，梯形导轨槽与梯形滑轨滑动连接。
作为一种优选的方案，所述底座包括底座上部和底座下部，底座上部与底座下部固定连接，摆动轴贯穿底座上部延伸至底座上部的上方，底座上部开设有环形导轨槽，转盘底部设有与环形导轨槽相适配的弧形凸台，弧形凸台与环形导轨槽滑动连接。
作为一种优选的方案，所述弧形导轨的截面呈T形，所述滑块底部开设有与弧形导轨相适配的T形滑道。
作为一种优选的方案，所述摆动驱动机构设置有两个，两个摆动驱动机构以摆动轴为中心对称设置。
作为一种优选的方案，所述第一锥齿轮通过轴承装配在下箱体上，所述第一转轴、第二转轴和第三转轴分别通过轴承装配在下箱体上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过截深控制装置、俯仰控制装置和横向摆动控制装置可便捷的实现对横轴式截割头截深、俯仰截割与横向截割的控制，为实现模拟真实工况做了充分的还原。
2、通过截割头驱动装置的动力输出实现了横轴式掘进机截割头的截割实验，并通过改变电机的转速调节截割头的转动频率，从而为实验室开展横轴式掘进机截割实验提供了一种方便可行的实验设备。
3、本发明结构简单，方便加工制造，且操作简单，易于实现实验数据采集。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明截割头驱动装置的结构示意图；
图3为本发明截深控制装置结构示意图；
图4为本发明转盘的结构示意图；
图5为本发明底座上部的结构示意图；
图6为本发明横向摆动控制装置的结构示意图；
其中：推移支撑支架1；推移液压缸2；俯仰液压缸3；第一铰接架4；滑块5；底座6；摆动轴7；转盘8；摆动控制液压缸9；第二铰接架10；弧形导轨11；电机12；减速机13截割头14；上箱体15；下箱体16；防护箱体17；第一锥齿轮18；第一转轴19；第二转轴20；第三转轴21；第二锥齿轮22；第一直齿轮23；第二直齿轮24；第三直齿轮25；第四直齿轮26；第四转轴27；第五直齿轮28；梯形导轨槽29；梯形滑轨30；底座上部31；底座下部32；环形导轨槽33；弧形凸台34。
具体实施方式
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。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图6所示，本发明提供了一种横轴式掘进机截割模拟实验台，包括横向摆动控制装置、俯仰控制装置、截深控制装置和截割头驱动装置。
截深控制装置包括推移支撑支架1、推移液压缸2，推移支撑支架1与截割头驱动装置滑动装配，推移液压缸2的活塞杆与截割头驱动装置铰接，推移液压缸2的后端与推移支撑支架1铰接。
通过推移液压缸2的伸长、缩短实现截割头驱动装置的位移，从而实现截割头14截深的控制。
俯仰控制装置包括俯仰液压缸3、第一铰接架4和滑块5，俯仰液压缸3的活塞杆与推移支撑支架1的底部铰接，俯仰液压缸3的后端与滑块5铰接，第一铰接架4与推移支撑支架1的后端铰接。
通过俯仰液压缸3的伸长、缩短，带动与其活塞杆铰接的推移支撑支架1绕第一铰接架4的铰接处转动，从而驱动截割头驱动装置俯仰角度的变化，从而实现截割头14俯仰截割的控制。
横向摆动控制装置包底座6和摆动驱动机构，底座6转动装配有摆动轴7，摆动轴7顶部固定装配有转盘8，转盘8与第一铰接架4固定连接，摆动驱动机构包括摆动控制液压缸9、第二铰接架10，第二铰接架10固定装配在摆动轴7的外表面，摆动控制液压缸9的活塞杆与第二铰接架10铰接，摆动控制液压缸9的后端与底座6铰接，摆动控制液压缸9与摆动轴7垂直设置，底座6顶部设置有弧形导轨11，弧形导轨11的轴心与摆动轴7的轴心重合，滑块5与弧形导轨11滑动连接。
通过摆动驱动机构将摆动控制液压缸9的直线运动转化为转盘8的转动，同时滑块5受力沿着底座6上的弧形导轨11滑动，从而带动截割头14左右摆动，实现截割头14横向摆动的控制。
具体而言，截割头驱动装置包括电机12、减速机13和截割头14，减速机13包括上箱体15和与上箱体15扣合的下箱体16，上箱体15和下箱体16的前端设有防护箱体17，下箱体16的后端转动装配有第一锥齿轮18，下箱体16内壁分别转动装配有第一转轴19、第二转轴20和第三转轴21，第一转轴19分别固定装配有第二锥齿轮22和第一直齿轮23，第二锥齿轮22和第一锥齿轮18啮合，第二转轴20分别固定装配有第二直齿轮24和第三直齿轮25，第二直齿轮24与第一直齿轮23啮合，第三转轴21固定装配有第四直齿轮26，第四直齿轮26与第三直齿轮25啮合，防护箱体17转动装配有第四转轴27，第四转轴27固定装配有第五直齿轮28，第五直齿轮28与第四直齿轮26啮合，截割头14设有两个，两个截割头14分别固定装配在第四转轴27的两端。
电机12为带有控制开关的驱动电机，与外部电源电连接，外部电源驱动电机12转动经减速机13减速后将动力传输至第四转轴27，从而驱动两个截割头14转动。
电机12的输出轴与第一锥齿轮18固定连接，电机12的壳体与推移液压缸2的活塞杆铰接，第四转轴27与电机12的输出轴垂直设置。
具体而言，下箱体16底部开设有梯形导轨槽29，推移支撑支架1设有与梯形导轨槽29相适配的梯形滑轨30，梯形导轨槽29与梯形滑轨30滑动连接。
采用梯形导轨槽29和梯形滑轨30相配合，在实现滑动的基础上可避免减速机13从推移支撑支架1上脱落，提高了本发明运行时的稳定性与安全性。
具体而言，底座6包括底座上部31和底座下部32，底座上部31与底座下部32固定连接，摆动轴7贯穿底座上部31延伸至底座上部31的上方，底座上部31开设有环形导轨槽33，转盘8底部设有与环形导轨槽33相适配的弧形凸台34，弧形凸台34与环形导轨槽33滑动连接。
在本实施例中弧形凸台34具体设有两个，两个弧形凸台34沿转盘8中心对称设置，弧形凸台34与环形导轨槽33的设置，为转盘8与底座6之间的转动起到了导向作用。
具体而言，弧形导轨11的截面呈T形，滑块5底部开设有与弧形导轨11相适配的T形滑道，在实现滑动连接的基础上，可避免本发明运行时滑块5与弧形导轨11脱离，提高了本发明的稳定性。
具体而言，摆动驱动机构设置有两个，两个摆动驱动机构以摆动轴7为中心对称设置。通过两个摆动机构同时驱动，可进一步提高本发明运行时的稳定性和可靠性，当一个摆动机构的摆动控制液压缸9伸出时，另一个摆动机构的摆动控制液压缸9回缩，且二者的行进速度、距离相等。
具体而言，第一锥齿轮18通过轴承装配在下箱体16上，第一转轴19、第二转轴20和第三转轴21分别通过轴承装配在下箱体16上。
本发明的工作原理如下：
打开控制开关启动电机12，通过第一锥齿轮18和第二锥齿轮22的啮合将电机12的动力传输至第一转轴19，再依次通过第一直齿轮23、第二直齿轮24、第三直齿轮25和第四直齿轮26将动力传输至第五直齿轮28，从而驱动第四转轴27转动，从而驱动两个截割头14共同转动截割煤岩。
当需要调节掘进机截割头14截深时，保持其他工况的前提下，启动截深控制装置中的推移液压缸2，推移液压缸2通过伸长与缩短带动截割头驱动装置沿着梯形滑轨30与梯形导轨槽29伸缩运动，从而实现横轴式掘进机截割头14的截深变化。
当需要实现掘进机截割头14的俯仰运动时，保持其他工况的前提下，启动俯仰液压缸3，通过俯仰液压缸3的伸长或者缩短，带动与其活塞杆铰接的推移支撑支架1绕第一铰接架4的铰接处纵向转动，掘进机截割头14即随之作俯仰运动，从而实现纵向截割。
当需要实现掘进机截割头14横向摆动时，保持其他工况的前提下，启动两个摆动控制液压缸9，两个摆动控制液压缸9协同配合，驱动摆动轴7轴向转动，摆动轴7上端与转盘8固定连接从而实现转盘8的转动，转盘8转动带动与其铰接的推移支撑支架1的转动，从而带动截割头驱动装置横向摆动，掘进机截割头14即随之横向摆动截割。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种横轴式掘进机截割模拟实验台，其特征在于，包括横向摆动控制装置、俯仰控制装置、截深控制装置和截割头驱动装置；
所述截深控制装置包括推移支撑支架、推移液压缸，推移支撑支架与截割头驱动装置滑动装配，推移液压缸的活塞杆与截割头驱动装置铰接，推移液压缸的后端与推移支撑支架铰接；
所述俯仰控制装置包括俯仰液压缸、第一铰接架和滑块，俯仰液压缸的活塞杆与所述推移支撑支架的底部铰接，俯仰液压缸的后端与滑块铰接，第一铰接架与所述推移支撑支架的后端铰接；
所述横向摆动控制装置包底座和摆动驱动机构，底座转动装配有摆动轴，摆动轴顶部固定装配有转盘，转盘与所述第一铰接架固定连接，摆动驱动机构包括摆动控制液压缸、第二铰接架，第二铰接架固定装配在摆动轴的外表面，摆动控制液压缸的活塞杆与第二铰接架铰接，摆动控制液压缸的后端与底座铰接，摆动控制液压缸与摆动轴垂直设置，底座顶部设置有弧形导轨，弧形导轨的轴心与摆动轴的轴心重合，所述滑块与弧形导轨滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种横轴式掘进机截割模拟实验台，其特征在于，所述截割头驱动装置包括电机、减速机和截割头，减速机包括上箱体和与上箱体扣合的下箱体，上箱体和下箱体的前端设有防护箱体，下箱体的后端转动装配有第一锥齿轮，下箱体内壁分别转动装配有第一转轴、第二转轴和第三转轴，第一转轴分别固定装配有第二锥齿轮和第一直齿轮，第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合，第二转轴分别固定装配有第二直齿轮和第三直齿轮，第二直齿轮与第一直齿轮啮合，第三转轴固定装配有第四直齿轮，第四直齿轮与第三直齿轮啮合，防护箱体转动装配有第四转轴，第四转轴固定装配有第五直齿轮，第五直齿轮与第四直齿轮啮合，所述截割头设有两个，两个截割头分别固定装配在第四转轴的两端；
所述电机的输出轴与第一锥齿轮固定连接，所述电机的壳体与推移液压缸的活塞杆铰接，所述第四转轴与电机的输出轴垂直设置。
3.根据权利要求2所述的一种横轴式掘进机截割模拟实验台，其特征在于，所述下箱体底部开设有梯形导轨槽，所述推移支撑支架设有与梯形导轨槽相适配的梯形滑轨，梯形导轨槽与梯形滑轨滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种横轴式掘进机截割模拟实验台，其特征在于，所述底座包括底座上部和底座下部，底座上部与底座下部固定连接，摆动轴贯穿底座上部延伸至底座上部的上方，底座上部开设有环形导轨槽，转盘底部设有与环形导轨槽相适配的弧形凸台，弧形凸台与环形导轨槽滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种横轴式掘进机截割模拟实验台，其特征在于，所述弧形导轨的截面呈T形，所述滑块底部开设有与弧形导轨相适配的T形滑道。
6.根据权利要求5所述的一种横轴式掘进机截割模拟实验台，其特征在于，所述摆动驱动机构设置有两个，两个摆动驱动机构以摆动轴为中心对称设置。
7.根据权利要求6所述的一种横轴式掘进机截割模拟实验台，其特征在于，所述第一锥齿轮通过轴承装配在下箱体上，所述第一转轴、第二转轴和第三转轴分别通过轴承装配在下箱体上。
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