CN109296379A - 一种掘进机截割部及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种掘进机截割部及其应用，包括支撑架、截割头截割组和金刚石锯片切割组，支撑架的四个边角设置有固定装置，支撑架的一侧设置有水平移动机构，截割头截割组和金刚石锯片切割组布置在水平移动机构上。本发明采用两组金刚石锯片切割组和两组截割头截割组的组合进行联合破岩，二者能够同步进行，有效提高破岩效率。本发明引入固定装置，采用螺旋钻杆打入岩壁，对截割部整体进行固定，提高截割部工作过程中的稳定性，可以有效避免因为截割头截割破岩的作用力导致截割部发生振动，损伤金刚石锯片的现象。

Description

一种掘进机截割部及其应用

技术领域

本发明涉及一种掘进机，特别是涉及一种掘进机截割部。

背景技术

现在硬岩截割，主要是通过截割头进行破碎，但是截割头在硬岩破碎方面效率较低，并且截齿的磨损严重。尽管有对掘进机截割头截齿排列的研究，从截齿的排列分布进行改进，改进后可使截割头载荷波动明显降低，负载转矩波动减小，一定程度上可提高截割头的工作效率，但仅仅依靠改变截齿的分布排列并不能从根本上提高煤岩破碎效率。

中国专利文献CN207960608U公开了一种分级推进式高效采煤机截割装置，该截割装置包括机身、驱动机构、摇臂、调姿液压缸、变速箱、调平液压缸及三个滚筒，滚筒周向均布有若干截齿，三个滚筒的截齿尺寸依次递减且呈轴向梯度分布；驱动机构与机身相铰接，摇臂与驱动机构相连，调姿液压缸连接在机身与驱动机构之间，变速箱与摇臂相铰接，调平液压缸连接在变速箱与摇臂之间，变速箱共设有三根动力输出轴，依次为低速、中速及高速动力输出轴，三个滚筒分别固装在三根动力输出轴上。其采用三个滚筒以不同截齿及转速实现逐级推进，降低截割阻力、截齿损耗及截割电机能耗；截割后煤块大小均匀，避免大煤块垮落、片帮及卡链现象，降低后续煤块破碎工作量，提高煤炭开采效率和运输效率。

采用不同规格的截齿，虽然在一定程度上可避免小型截齿的损坏和急速磨损，但是大型截齿依然受到同样的硬岩阻力，大型截齿在一定程度上磨损同样会加剧，寿命下降。这种方式并不能从根本上解决问题。因此，如何降低硬岩破碎阻力、提高硬岩破碎效率、降低成本成为本领域亟待解决的关键性技术之一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种掘进机截割部，该截割部引入了金刚石锯片，先将硬岩切割成层片状，无论采用何种截齿，其受到的破碎阻力都会减小，有效减少了硬岩对截齿的磨损，延长了截齿的使用寿命，同时提高了硬岩破碎效率。

本发明的技术方案如下：

一种掘进机截割部，包括支撑架、截割头截割组和金刚石锯片切割组，支撑架的四个边角设置有固定装置，支撑架的一侧设置有水平移动机构，截割头截割组和金刚石锯片切割组布置在水平移动机构上。

优选的，所述固定装置包括角度调整油缸、伸缩油缸、导向滑块、第一液压马达、导轨和螺旋钻杆；角度调整油缸的缸筒与支撑架铰接、活塞杆与导轨端部铰接，导轨一侧与支撑架铰接，第一液压马达安装在导向滑块上且导向滑块与导轨相配合，伸缩油缸的缸筒与导轨端部连接、活塞杆与导向滑块连接，螺旋钻杆的尾端由第一液压马达驱动连接、前端穿过导轨端部。

优选的，所述水平移动机构包括第二液压马达、螺纹杆和移动平台，第二液压马达驱动螺纹杆转动，移动平台与螺纹杆相配合并沿支撑架上的导槽移动。

优选的，所述移动平台上安装有两组截割头截割组和两组金刚石锯片切割组，两组金刚石锯片切割组布置在两组截割头截割组之间，两组金刚石锯片切割组呈错位布置。

优选的，每组金刚石锯片切割组包括第三液压马达及设置在第三液压马达两端的多个金刚石锯片，金刚石锯片安装在第三液压马达的输出轴上且相邻金刚石锯片之间布置有垫圈。此设计的好处是，金刚石锯片之间使用垫圈进行锯片间距的调节以适用不同岩石对锯片间距的不同要求。

优选的，两组金刚石锯片切割组旋转方向相反。此设计的好处是，两组金刚石锯片切割组旋转方向相反，锯片与岩石的相互作用力反作用于截割部时，部分力由于锯片相互作用力可以相互抵消，能够在很大的程度上提高截割部的稳定性。截割部的稳定性能够很大程度上提高金刚石锯片切割过程中的稳定性，减小岩石对金刚石锯片的轴向作用力，提高锯片的使用寿命。

优选的，每组截割头截割组包括多个截割头单元，每一截割头单元包括截割头、伸缩臂和摇臂，摇臂的末端通过旋转轴与移动平台连接，摇臂的前端固连伸缩臂，伸缩臂的前端连接截割头。

优选的，每组截割头截割组包括三个截割头单元，三个截割头单元等间距纵向布置。

一种掘进机，包括旋转平台、旋转油缸、调高油缸、第一机械臂、位姿调整油缸、第二机械臂、第三机械臂，还包括上述的掘进机截割部；第一机械臂尾端铰接在旋转平台上，旋转油缸一端固定、另一端与旋转平台铰接，调高油缸的两端分别与旋转平台、第一机械臂铰接，第二机械臂套接在第一机械臂的前端且第二机械臂的前端通过法兰盘与第三机械臂固定连接，第三机械臂的前端连接支撑架，位姿调整油缸分别与第二机械臂、法兰盘铰接。

一种掘进机的工作方法，包括以下步骤：

(1)当掘进机行进至预定位置后，通过旋转油缸的伸缩调节截割部的左右位置，通过调高油缸的伸缩调节截割部的上下位置，通过第二机械臂的伸缩调节截割部的前后位置，通过位姿调整油缸的伸缩调节截割部平行于工作面；

(2)接着第一液压马达启动，带动螺旋钻杆旋转作业，伸缩油缸推动导向滑块沿导轨前进，使螺旋钻杆旋转钻入岩壁，从而将整个截割部固定；

(3)然后第三液压马达启动，带动金刚石锯片对工作面进行切割成缝，两组金刚石锯片切割组旋转方向相反；

(4)当金刚石锯片对工作面切割的深度达到预设要求后，两组截割头截割组开始对金刚石锯片切割的范围进行截割，从而将已经锯切好的煤岩完成破碎。

本发明的有益效果在于：

1)本发明引入固定装置，采用螺旋钻杆打入岩壁，对截割部整体进行固定，提高截割部工作过程中的稳定性，可以有效避免因为截割头截割破岩的作用力导致截割部发生振动，损伤金刚石锯片的现象。

2)本发明掘进机截割部，在支撑架上设置移动平台，液压马达驱动螺纹杆使移动平台沿导轨移动，锯片切割组与截齿截割组布置在移动平台上，在截割部固定好后，可以保证一次性将截割部对应的工作面进行一次完整的截割。

3)本发明中，采用两组金刚石锯片切割组，进行错位布置，安装液压马达的位置进行错位，有效地保证金刚石锯片在切割过程中，能够一次性完成截割部对应的工作面切割，两组金刚石锯片切割组旋转方向相反，可以在一定程度上将岩石对锯片的作用力抵消掉，提高截割部的稳定性。

4)本发明采用两组金刚石锯片切割组和两组截割头截割组的组合进行联合破岩，二者能够同步进行，有效提高破岩效率。

5)本发明中，在两组金刚石锯片切割组的两侧分别设置一组截齿截割组，不管移动平台沿导轨向哪个方向移动，移动方向前方的截割头截割组收进截割部，移动方向后方的截割头截割组可以对金刚石锯片切割后的岩石进行破岩。

附图说明

图1为本发明掘进机截割部的主视图；

图2为本发明掘进机截割部的右视图；

图3为本发明掘进机截割部的局部立体图；

图4为本发明中固定装置的结构示意图；

其中：1、旋转油缸；2、调高油缸；3、位姿调整油缸；4、支撑架；5、固定装置；6、螺纹杆；7、截割头截割组；8、金刚石锯片切割组；9、旋转轴；10、摇臂；11、伸缩臂；12、截割头；13、角度调整油缸；14、伸缩油缸；15、导向滑块；16、第一液压马达；17、导轨；18、螺旋钻杆；19、第一机械臂；20、第二机械臂；21、第三机械臂；22、旋转平台。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1至图4所示，本实施例提供一种掘进机截割部，其主要包括支撑架4、截割头截割组7和金刚石锯片切割组8，支撑架4的四个边角设置有固定装置，支撑架4的一侧设置有水平移动机构，截割头截割组7和金刚石锯片切割组8布置在水平移动机构上。

本实施例中，为了提高整个截割部工作时的稳定性，在支撑架4的四个边角安装四个固定装置5。具体地，每一固定装置5包括角度调整油缸13、伸缩油缸14、导向滑块15、第一液压马达16、导轨17和螺旋钻杆18，角度调整油缸13的缸筒与支撑架4的侧边铰接、活塞杆与导轨17端部铰接，导轨17一侧与支撑架4铰接，第一液压马达16安装在导向滑块15上且导向滑块15与导轨17相配合，伸缩油缸14的缸筒与导轨17端部的立板固定连接、活塞杆与导向滑块15连接，螺旋钻杆18的尾端由第一液压马达16驱动连接、前端穿过导轨端部立板的通孔。导向滑块15是一个含有变速箱的滑块，兼顾运动滑块与连接第一液压马达和螺旋钻杆的工作模块，伸缩油缸14驱动导向滑块15在导轨17上来回直线移动，导轨17端部的立板起到支撑螺旋钻杆18的作用。

水平移动机构包括第二液压马达、螺纹杆6和移动平台，第二液压马达固定安装在支撑架4上，第二液压马达驱动螺纹杆6转动，移动平台的底端设有螺纹孔，螺纹杆6穿过螺纹孔驱动移动平台移动，移动平台移动过程中沿支撑架4上的导槽移动，导槽起到导向作用，同时可保证移动平台的稳定性。由于作业时，移动平台成竖向状态(面向截割面)，整个移动平台的重量向下，此时支撑架用来承担重量并起到导向作用。

移动平台上安装有两组截割头截割组7和两组金刚石锯片切割组8，两组金刚石锯片切割组8布置在两组截割头截割组7之间，两组金刚石锯片切割组8呈错位布置且两组金刚石锯片切割组8旋转方向相反。两组金刚石锯片切割组旋转方向相反，锯片与岩石的相互作用力反作用于截割部时，部分力由于锯片相互作用力可以相互抵消，能够在很大的程度上提高截割部的稳定性。截割部的稳定性能够很大程度上提高金刚石锯片切割过程中的稳定性，减小岩石对金刚石锯片的轴向作用力，提高锯片的使用寿命。

每组金刚石锯片切割组8包括第三液压马达及设置在第三液压马达两端的十八个金刚石锯片，金刚石锯片安装在第三液压马达的输出轴上且相邻金刚石锯片之间布置有垫圈。金刚石锯片之间使用垫圈进行锯片间距的调节以适用不同岩石对锯片间距的不同要求。

每组截割头截割组7包括三个截割头单元，三个截割头单元等间距纵向布置。每一截割头单元包括截割头12、伸缩臂11和摇臂10，摇臂10的末端通过旋转轴9与移动平台连接，摇臂10的前端固连伸缩臂11，伸缩臂11的前端连接截割头12。截割头12采用独立液压马达进行驱动，伸缩臂11为主动式由独立的液压缸进行驱动。

采用两组金刚石锯片切割组和两组截割头截割组的组合进行联合破岩，在实际工况中锯片前面切割形成锯缝，后面截割头破岩，将这两部分固定在一起，先有锯片工作，然后截割头参与工作，两个工作部分同时工作、同步进行，有效提高破岩效率。

实施例2：

如图1所示，本实施例提供一种掘进机，包括旋转平台22、旋转油缸1、调高油缸2、第一机械臂19、位姿调整油缸3、第二机械臂20、第三机械臂21，还包括上述的掘进机截割部；第一机械臂19尾端铰接在旋转平台22上，旋转油缸1一端固定、另一端与旋转平台22铰接，调高油缸2的两端分别与旋转平台22、第一机械臂19铰接，第二机械臂20套接在第一机械臂19的前端且第二机械臂20的前端通过法兰盘与第三机械臂21固定连接，第三机械臂21的前端连接支撑架4，位姿调整油缸3分别与第二机械臂20、法兰盘铰接。

实施例3：

如实施例2所述的一种掘进机的工作方法，包括以下步骤：

(1)当掘进机行进至预定位置后，通过旋转油缸1的伸缩调节截割部的左右位置，通过调高油缸2的伸缩调节截割部的上下位置，通过第二机械臂20的伸缩调节截割部的前后位置，通过位姿调整油缸3的伸缩调节截割部平行于工作面；

(2)接着第一液压马达16启动，带动螺旋钻杆18旋转作业，伸缩油缸14推动导向滑块15沿导轨17前进，使螺旋钻杆18旋转钻入岩壁，从而将整个截割部固定；

(3)然后第三液压马达启动，带动金刚石锯片对工作面进行切割成缝，两组金刚石锯片切割组旋转方向相反；

(4)当金刚石锯片对工作面切割的深度达到预设要求后，两组截割头截割组开始对金刚石锯片切割的范围进行截割，从而将已经锯切好的煤岩完成破碎。

持续作业过程中，金刚石锯片切割组和截割头截割组二者同步进行，前面锯缝，后面破岩，二者同步进行，大大提高破岩效率。

Claims (10)

1.一种掘进机截割部，其特征在于，包括支撑架、截割头截割组和金刚石锯片切割组，支撑架的四个边角设置有固定装置，支撑架的一侧设置有水平移动机构，截割头截割组和金刚石锯片切割组布置在水平移动机构上。

2.如权利要求1所述的掘进机截割部，其特征在于，所述固定装置包括角度调整油缸、伸缩油缸、导向滑块、第一液压马达、导轨和螺旋钻杆；角度调整油缸的缸筒与支撑架铰接、活塞杆与导轨端部铰接，导轨一侧与支撑架铰接，第一液压马达安装在导向滑块上且导向滑块与导轨相配合，伸缩油缸的缸筒与导轨端部连接、活塞杆与导向滑块连接，螺旋钻杆的尾端由第一液压马达驱动连接、前端穿过导轨端部。

3.如权利要求1所述的掘进机截割部，其特征在于，所述水平移动机构包括第二液压马达、螺纹杆和移动平台，第二液压马达驱动螺纹杆转动，移动平台与螺纹杆相配合并沿支撑架上的导槽移动。

4.如权利要求3所述的掘进机截割部，其特征在于，所述移动平台上安装有两组截割头截割组和两组金刚石锯片切割组，两组金刚石锯片切割组布置在两组截割头截割组之间，两组金刚石锯片切割组呈错位布置。

5.如权利要求4所述的掘进机截割部，其特征在于，每组金刚石锯片切割组包括第三液压马达及设置在第三液压马达两端的多个金刚石锯片，金刚石锯片安装在第三液压马达的输出轴上且相邻金刚石锯片之间布置有垫圈。

6.如权利要求4所述的掘进机截割部，其特征在于，两组金刚石锯片切割组旋转方向相反。

7.如权利要求4所述的掘进机截割部，其特征在于，每组截割头截割组包括多个截割头单元，每一截割头单元包括截割头、伸缩臂和摇臂，摇臂的末端通过旋转轴与移动平台连接，摇臂的前端固连伸缩臂，伸缩臂的前端连接截割头。

8.如权利要求7所述的掘进机截割部，其特征在于，每组截割头截割组包括三个截割头单元，三个截割头单元等间距纵向布置。

9.一种掘进机，包括旋转平台、旋转油缸、调高油缸、第一机械臂、位姿调整油缸、第二机械臂、第三机械臂，还包括权利要求1-8任一项所述的掘进机截割部；第一机械臂尾端铰接在旋转平台上，旋转油缸一端固定、另一端与旋转平台铰接，调高油缸的两端分别与旋转平台、第一机械臂铰接，第二机械臂套接在第一机械臂的前端且第二机械臂的前端通过法兰盘与第三机械臂固定连接，第三机械臂的前端连接支撑架，位姿调整油缸分别与第二机械臂、法兰盘铰接。

10.一种如权利要求9所述的掘进机的工作方法，包括以下步骤：

(1)当掘进机行进至预定位置后，通过旋转油缸的伸缩调节截割部的左右位置，通过调高油缸的伸缩调节截割部的上下位置，通过第二机械臂的伸缩调节截割部的前后位置，通过位姿调整油缸的伸缩调节截割部平行于工作面；

(2)接着第一液压马达启动，带动螺旋钻杆旋转作业，伸缩油缸推动导向滑块沿导轨前进，使螺旋钻杆旋转钻入岩壁，从而将整个截割部固定；

(3)然后第三液压马达启动，带动金刚石锯片对工作面进行切割成缝，两组金刚石锯片切割组旋转方向相反；

(4)当金刚石锯片对工作面切割的深度达到预设要求后，两组截割头截割组开始对金刚石锯片切割的范围进行截割，从而将已经锯切好的煤岩完成破碎。