CN110023585B - 支撑岩石切割装置的机械 - Google Patents

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Abstract

一种用于采掘岩石的机械，包括框架、切割装置和悬臂。切割装置包括具有切割边缘的切割盘，所述切割盘可围绕切割装置轴线进行旋转。所述悬臂支撑所述切割装置，并包括第一端、第二端和基本平行于切割装置轴线的悬臂轴。悬臂还包括第一部分和第二部分。所述第一部分连接到框架，用于在升高位置和降低位置之间围绕第一枢转轴线旋转。第二部分连接到切割装置，并且第二部分可在升高位置和降低位置之间围绕第二枢转轴线枢轴旋转。

Description

支撑岩石切割装置的机械
相关申请的交叉引用
本申请要求先前提交的、共同待决的2016年9月23日提交的美国临时申请62/398,744，2016年9月23日提交的美国临时申请62/398,717和2016年9月23日提交的美国临时申请62/398,834的优先权。这些文档的全部内容在此通过引用而并入本文。
发明领域
本公开内容涉及采掘和挖掘机械，具体地，涉及用于采掘或挖掘机械的切割装置。
背景技术
硬岩采掘和挖掘通常需要在岩石表面的一部分上施加大的能量以引起岩石的破裂。一种传统技术包括操作具有多个采掘截齿的切割头。由于岩石的硬度，必须经常更换截齿，导致机械和采矿作业的大量停机时间。另一种技术包括在岩面上钻多个孔，将爆破装置插入孔中，以及引爆该爆破装置。爆破力使岩石破裂，然后岩石残留物被移除，并且岩石面准备好进行另一次钻孔操作。该技术很耗时，并且由于爆破物的使用和周围岩石结构的削弱而使操作者暴露于显著的受伤风险。另一种技术利用滚子切割元件，该滚子切割元件围绕平行于岩石面的轴线滚动或旋转，从而在岩石上施加大的力以引起破裂。
发明内容
一方面，一种用于采掘岩石的机械，包括：框架、切割装置和悬臂。切割装置包括具有切割边缘的切割盘，所述切割盘可围绕切割装置轴线进行旋转。所述悬臂支撑所述切割装置，并包括第一端、第二端和基本平行于切割装置轴线的悬臂轴。悬臂还包括第一部分和第二部分。所述第一部分连接到框架，用于在升高位置和降低位置之间围绕第一枢转轴线旋转。第二部分连接到切割装置，并且第二部分可在升高位置和降低位置之间围绕第二枢转轴线枢轴旋转。
另一方面，一种用于采掘岩石的机械，包括：底盘、由所述底盘支撑的悬臂、由所述悬臂支撑的切割装置，以及稳定器。所述底盘包括至少一个牵引驱动装置。所述切割装置包括具有切割边缘的切割盘，所述切割盘能够围绕所述切割装置轴线进行旋转。所述稳定器相对于矿井表面支撑所述底盘。所述稳定器包括垫、致动器和支撑构件。所述垫配置成接合所述矿井表面，所述致动器包括连接到所述底盘的第一端和连接到所述垫的第二端。所述支撑构件包括连接到所述底盘的第一端和连接到所述垫和所述致动器中的至少一个的第二端。
通过考虑详细说明和附图，其它方面将变得更清楚。
附图说明
图1A是采掘机械的透视图。
图1B是图1A的采掘机械的底盘和进刀框架的透视图。
图1C是图1A的采掘机械的透视图，其中稳定器处于第一位置。
图1D是图1A的采掘机械的透视图，其中稳定器处于第二位置。
图1E是悬臂和切割头的侧视图。
图1F是图1A的采掘机械的侧视图，其中悬臂处于升起位置。
图1G是图1A的采掘机械的侧视图，其中悬臂处于对齐位置。
图1H是图1A的采掘机械的侧视图，其中悬臂处于降低位置。
图1I是图1A的采掘机械的侧视图，其中腕部处于第一下部位置。
图1J是图1A的采掘机械的侧视图。其中腕部处于第二下部位置。
图1K是根据另一实施例的、具有稳定器的底盘的透视图。
图2是切割头的侧视图。
图3是沿1A所示的截面3-3观看的、图2的切割头的横截面图。
图4是图2的切割头的分解图。
图5是图4的切割头的一部分的分解图。
图6是图2的切割头的一部分的分解图。
图7是图6的切割头的一部分的分解图。
图8是图2的切割头接触岩面的分解图。
图9是根据另一实施例的切割头的透视图。
图10是沿截面10-10观看的、图9的切割头的横截面图。
图11是图9的切割头和根据一个实施例的悬臂的侧面截面图。
图12是根据另一实施例的切割头的透视图。
图13是沿截面13-13观看的、图12的切割头的侧面截面图。
图14是根据另一实施例的切割头的透视图。
图15是沿截面15-15观看的、图12的切割头的侧面截面图。
图16是沿截面15-15观看的、图12的切割头的侧面截面图。
具体实施方式
在详细解释任何实施例之前，应当看到，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或在以下附图中示出的配置细节和部件布置。本公开内容能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。而且，应当看到，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应该被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“耦接”被广义地使用并且包括直接和间接的安装、连接和耦接。此外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械的连接或耦合，还可以包括电学或流体的连接或耦接，无论其是直接的还是间接的连接或耦接。而且，电子通信和通知可以使用任何已知的手段来执行，包括直接连接、无线连接等。
另外，应当看到，本发明的实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，上述内容被展示或描述成好像大多数组件仅在硬件中实现。然而，本领域普通技术人员基于对该详细描述的阅读，将认识到，在至少一个实施例中，本发明的各方面可以用可由一个或多个处理单元(例如微处理器、专用集成电路(“ASIC”)或其他电子设备)执行的软件(例如，被存储在非瞬变计算机可读介质)实现。因此，应该指出，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实现本发明。例如，说明书中描述的“控制器”可以包括一个或多个电子处理器或处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口以及连接组件的各种连接(例如，系统总线)。
图1A示出了岩石挖掘机械或采掘机械10(例如，入口开发机)，其包括底盘14、悬臂18、用于接合岩面30(图1G)的岩石挖掘装置或切割装置或切割头22、以及物料处理系统34。在所示的实施例中，底盘14被支撑在牵引驱动装置(例如，履带38)上，以相对于地面(未示出)移动。在所示的实施例中，履带38包括滚子式履带42，以分配机器重量并使牵引力和磨损最小化。沿着履带42的下部行程的滚轮产生下部的阻力并在机器10移动时支撑机器10。在一些实施例中，可以控制履带38以使机械10以每分钟约20米的行进速度移动。在其他实施例中，履带38可以以更低或更高的速度移动机械。底盘14包括第一或前端和第二或后端，并且纵向底盘轴线50在前端和后端之间延伸。
在所示实施例中，悬臂18被支撑在转台或转盘或旋转接头54上，以相对于底盘14枢转。旋转接头54被支撑以便围绕垂直于底盘轴线50的旋转轴线58(例如，旋转轴线58垂直于支撑表面)旋转(例如，通过旋转轴承，未示出)，以使悬臂18在大致平行于底盘轴线50的平面(例如，平行于底盘轴线50的平面)中枢转。在所示实施例中，回转致动器或气缸66延伸和缩回以使旋转接头54和悬臂18绕旋转轴58枢转。
如图1B所示，旋转接头54、悬臂18、切割头22和物料处理系统34被支撑在可相对于底盘14移动的共同的进刀框架52上。在所示的实施例中，进刀框架52包括被接纳在底盘14的槽60内的侧向的延伸凸起56。凸起56可在槽60内移动(例如，滚动或滑动)，并且流体致动器(例如，气缸40)连接在底盘14和进刀框架52之间以移动进刀框架52。在其他实施例中，可以以另一种方式完成进刀框架52的移动。进刀框架52的移动允许切割头22和物料处理系统34平行于底盘轴线50移动并朝向岩面30前进，同时底盘14保持相对于地面固定的位置。在一些实施例中，在底盘14必须前进/重新定位之前，进刀框架52允许切割头22相对于底盘14前进总共1米；在其他实施例中，总的进刀距离可以更大或更小。在一些实施例中，当机械10在履带38上移动时缩回进刀框架52将为行进活动提供有利的重心。
旋转接头54被支撑在凹槽框架52上减少了对悬臂18后面的附加辅助部件和支撑结构的需求，这可能是其他类型的悬臂配置所需要的。因此，电动和液压马达、泵、阀和导管可以直接支撑在悬臂18上，从而提供更简单、紧凑和更可靠的机械。
如图1C和1D所示，稳定装置连接到底盘14，以相对于矿井表面(例如，矿井地板或矿井顶板)选择性地固定底盘14。稳定装置可以提升底盘14以卸载履带38并在切割操作期间保持底盘14大致稳定，从而支撑底盘14抵抗由切割头22施加切削力引起的载荷(图1A)。在所示实施例中，稳定装置包括千斤顶62和稳定器64。千斤顶62从底盘14向下延伸以接合支撑表面或地板，并且千斤顶62定位在底盘14的四个角的每一个角附近。可以独立地致动千斤顶62以使底盘14水平或将其定位在期望的方向上。在其他实施例中，千斤顶可以在不同的方向上延伸，并且更少或更多的千斤顶62可以连接到底盘14。
稳定器64从底盘14向上延伸以接合顶板表面或顶壁表面。每个稳定器64包括用于接合该表面的垫68、液压缸72和支撑连杆或支架76。液压缸72包括可枢转地连接到垫68的一端和可枢转地连接到底盘14的另一端。支架76包括可枢转地连接到垫68和流体缸72一端的一端，以及可枢转地连接到底盘14的另一端。在所示实施例中，每个支架76是伸缩的并且可以在液压缸72提升垫68时在长度上延伸。通过在加载垫68抵靠表面之前调节伸缩支架76的长度，可以避免顶板表面的异常或缺陷。液压缸72的致动使得相关联的垫68接合顶板表面并向顶板表面施加载荷，从而增加由千斤顶62沿相反方向(相对于地面)施加的反作用力。支架76提供稳定性并将一部分反作用力分配到底盘14的另一部分。
现在参考图1K，在另一个实施例中，液压缸472的下端可在不同的位置可枢转地连接到底盘14，从而提供期望的与千斤顶62的稳定负载配置的共享。此外，可伸缩连杆或横向构件478(例如，液压缸)连接在稳定器464的垫468之间，以防止垫468在垫468被加载抵靠矿表面时横向移动。此外，每个支架476可通过球形连接器可枢转地连接到相关联的垫468，并且横向构件478可通过球形连接器可枢转地连接到垫468和支架476。每个支架476可包括扭转柔性部分480(例如，以允许支架476的预定范围的扭转运动)。即使表面不平，稳定器464也可以被独立致动以接合顶板表面。
在操作中，履带38将机械10移动到期望位置，并且千斤顶62和稳定器64被致动以使底盘14保持水平，并将机械夹紧或固定在地面和/或顶板上。进刀框架52可以在平行于底盘轴线50(图1)的方向上朝向岩壁或岩层前进或进刀(例如，通过气缸40)。在每次切割过程之后，进刀框架52可以前进大约等于一个切削深度(例如，50mm，100mm)的距离。切割负载可以经由稳定装置被传递到地面。
再次参考图1A，物料处理系统34包括铲斗或收集头42和输送机44。收集头42包括挡板或甲板46和旋转臂48。随着采掘操作的前进，切割的物料被推到甲板46上，并且旋转臂48将切割物料移动到输送机44上，以用于将物料传送到机械10的后端。在其他实施例中，所述臂可以滑动或扫过甲板46的一部分(而不是旋转)，以便将切割物料引导到输送机44。输送机44可以是由一个或多个链轮驱动的链式输送机。在所示的实施例中，输送机44连接到收集头42，并且被支撑成与收集头42一起相对于底盘14移动。
如图1A所示，悬臂18包括第一部分或基部70、支撑切割头22的第二部分或腕部74、以及位于基部70和腕部74之间的中间部分78。在所示实施例中，基部70可枢转地连接到旋转接头54(例如，通过销接头)，并且基部70通过第一致动器80(例如，液压缸)相对于旋转接头54进行枢轴旋转或“变幅”。第一致动器80的伸展和缩回使基部70围绕变幅轴线或第一枢转轴线82枢转。第一枢转轴线82可以横向于旋转轴线54，使得第一致动器80的伸展和缩回导致基部70在上部位置与下部位置之间移动。另外，中间部分78可枢转地连接到基部70(例如，通过销接头)，并且中间部分78通过第二致动器84(例如，第二液压缸)相对于基部70枢转。第二致动器84的伸展和缩回使中间部分78围绕偏离第一枢转轴线82的第三枢转轴线86枢转。在对于如图所示定向的悬臂单元的所示实施例中，第三枢转轴线86基本垂直于变幅轴线或第一枢转轴线82。
在其他实施例(未示出)中，悬臂的基部可以替代地连接到框架并且被支撑以围绕横向轴线或变幅轴线枢转运动，并且旋转接头可以被形成在悬臂的一部分上。应当看到，其他实施例可包括用于悬臂的铰接部分的各种配置。
此外，腕部74包括凸耳90(图2)，凸耳90可枢转地连接到中间部分78(例如，通过销接头)。腕部74通过腕部致动器92(例如，液压缸)相对于中间部分78进行枢转。腕部致动器92的伸展和缩回使腕部74围绕偏离第一枢转轴线82和第三枢转轴线86的腕部轴线或第二枢转轴线94枢转。在所示实施例中，第三枢转轴线86基本垂直于第一枢转轴线82并且基本垂直于腕部轴线94。
如图1E-1H所示，在一些实施例中，悬臂18可被定位成与基部70、中间部分78和腕部74对齐。悬臂18可保持在该对齐的或直线的配置，用于切割操作的重要部分，并且切割头22的位置可以主要通过回转致动器66(图1F)和变幅致动器80的致动来控制。如图1I和1J所示，当在低于直线悬臂配置的下限进行切割时，可以将回转角(即，基部70相对于旋转接头54的取向)保持在其下限，同时腕部74通过腕部致动器92铰接或变幅。在一些实施例中，即使当基部70高于直线悬臂配置的下限时，腕部74也可以铰接或变幅。在一些实施例中，基部70可围绕第一枢转轴线82在水平面下方约11度和水平面上方约35度之间枢转。在一些实施例中，腕部74可以相对于中间部分78绕腕部轴线94枢转高达约50度，从而提供大量的额外铰接。
如图1E所示，在所示的实施例中，第一枢转轴线82和腕部轴线94可以沿着与切割头22对齐的直线96定位，从而允许在经由变幅致动器80的致动进行切割和经由腕部致动器92的致动进行切割之间转换。在其他实施例中，可以使用悬臂和腕部变幅控制的组合。而且，悬臂18的腕部74和中间部分78及其相关的致动器提供弹性或偏置功能，以便在切割期间用作悬挂机构。致动器80、84、92可以铰接悬臂部分以提供期望的切割轮廓，并且还可以用作弹簧以便对施加在悬臂18上的切割力作出反应。
如图1J所示，在所示实施例中，远侧腕部74可以向下弯成一个角度，以便将切割头22定位在地面附近，同时还拖拉切割盘102靠近铲斗42的前缘。悬臂18的下表面也保持相对于铲斗42很大的间隙，帮助物料流过铲斗42并流到输送机44上(图1A)。腕部74的陡峭枢转角度及其在切割元件和铲斗甲板46的前缘之间的紧密接近有助于将切割物料装载到甲板46上。陡峭的枢转角度提供类似于大半径倒角的、切割面到地面的轮廓,以防止物料卡在铲斗42的前边缘和切割面30之间。例如，通过进一步降低基部70并减小腕部74的倾斜度，地面可以被底切。悬臂18是紧凑的，同时还具有高度通用性和可铰接性，以使得切割头22能够穿透被沉积在地面上的先前切割的物料，以便将物料从切割面30移开并清理空间。而且，因为铲斗42和悬臂18都安装在进刀框架52上，所以无论进刀框架52的位置如何，都保持了部件之间的相对几何形状。
如图2所示，切割头22包括被支撑在腕部74的一端的壳体98，并且与中间部分78(图1)间隔开。在所示实施例中，壳体98被形成为单独的结构，其可拆卸地连接到腕部74(例如，通过紧固件)。切割头22位于悬臂18的远端附近(图1)。如图2和3所示，切割头22包括具有外围边缘106的切割构件或钻头或切割盘102，并且多个切割钻头110沿外围边缘106定位。外围边缘106可具有圆的(例如，圆形)轮廓，其中切割钻头110在共同的平面或切割平面114中定向。
现在参考图3，切割盘102刚性地连接到被支撑在轴126上的托架122。轴126包括第一部分138和第二部分140。第一部分138通过一个或多个轴承134(例如，圆锥滚子轴承)支撑来相对于壳体98旋转，并且第一部分138绕第一轴线142旋转。轴126的第二部分140沿着倾斜于或不平行于第一轴线142的第二轴线144延伸。在所示实施例中，第二轴线144相对于第一轴线142形成锐角146。
在一些实施例中，角度146大于约0度且小于约25度。在一些实施例中，角度146在大约1度和大约15度之间。在一些实施例中，角度146在大约1度和大约10度之间。在一些实施例中，角度146在大约1度和大约7度之间。在一些实施例中，角度146约为3度。
第二部分140支撑托架122和切割盘102，以绕第二轴线144旋转。具体地，托架122通过托架轴承148(例如，圆锥滚子轴承)被支撑以相对于轴126旋转。在所示实施例中，第二轴线144代表切割盘102旋转围绕的切割轴线，并且第二轴线144垂直于切割平面114。此外，在所示实施例中，第二轴线144与第一轴线142相交于切割盘102的前表面的中心处，或相交于由切割钻头110限定的切割平面114的中心处。
激励元件150定位在壳体98中靠近轴126的第一部分138。激励元件150包括激励器轴154和被布置在激励器轴154上的偏心质量块158。激励器轴154和偏心质量块158可以被支撑在激励器壳体162中。激励器轴154通过激励器轴承166(例如，滚子轴承，例如球面滚子轴承、紧凑的对准滚子轴承和/或圆环滚子轴承)支撑以相对于激励器壳体162旋转。激励器轴154连接到激励器电动机170，并且激励器轴154被驱动以围绕激励器轴线174旋转。偏心质量块158偏离激励器轴线174。在所示实施例中，激励器轴174与第一轴线142对准。在其他实施例中，激励器轴线174可以平行于第一轴线142定向并且偏离第一轴线142。在其他实施例中，激励器轴线174可以相对于第一轴线142倾斜，或以倾斜角度定向。激励器轴174也可以相对于第一轴线142偏离和倾斜地定位。
在所示的实施例中，激励器电动机170被支撑在腕部74上，并且激励器轴154通过在激励器轴154的一端和激励器电动机170之间延伸的连接器178被连接到激励器电动机170的输出轴。此外，在所示的实施例中，激励器壳体162包括彼此固定的且被固定到轴126的多个部分(162a、162b、162c)。也就是说，激励器壳体162随轴126旋转，并且被支撑成相对于壳体98旋转。在其他实施例中，激励器壳体162可以与轴126一体形成。
偏心质量块158围绕激励器轴线174的旋转引起壳体98、轴126、托架122和切割盘102的偏心振荡。在一些实施例中，激励元件150和切割头22类似于2014年3月20日公开的美国公开号2014/0077578中描述的激励器构件和切割钻头，其全部内容通过引用而并入本文。在所示实施例中，托架122和切割盘102可相对于轴126自由旋转；也就是说，除了由激励元件150引起的感应振动和/或由岩面30施加在切割盘102上的反作用力之外，既不阻止切割盘102旋转也不主动驱动切割盘102旋转。在激励器轴线174相对于第一轴线142偏移和/或倾斜的实施例中，偏心质量块158的旋转将引起径向(垂直于第一轴线142)和轴向(平行于第一轴线142)的激励或振荡。
在以上相对于图1E描述的对齐悬臂配置中，激励器轴线174被对齐以延伸穿过腕部轴线94和第一枢转轴线82。切割盘102可以提供相对于岩面30的间隙，不管悬臂18是在对齐配置中绕第一枢转轴线82枢转，还是基部70被锁定并且腕部74被枢转。
参考图6和7，激励器壳体162的一端固定到齿轮表面190(例如，正齿轮、齿形带等)。另外，切割头22包括邻近激励器壳体162的端部被支撑的第二电动机194。第二电动机194包括连接到小齿轮198的输出轴(未示出)，小齿轮198与齿轮表面190咬合或啮合。第二电动机194的运转驱动小齿轮198，从而使齿轮表面190旋转。齿轮表面190的旋转使激励器壳体162和轴126绕第一轴线142旋转。结果，轴126的第二部分140也旋转，从而改变第二轴线144(切割盘102围绕第二轴线144旋转)的定向。例如，图3中的切割盘102被定向成向下方向切割；为了调整切割器间隙以改变切割方向(例如，向上方向)，轴126可以旋转180度。
在所示实施例中，第二轴线144在切割盘102的前表面的中心处(即，在所示实施例中由外围边缘106限定的切割平面114的中心)或非常接近于平面114的中心处与第一轴线142相交。结果，当轴126旋转时，切割盘102的中心保持在固定的(或几乎固定的)相对位置，从而在轴126旋转时避免切割盘102平移。在其他实施例中，轴142、144之间可存在小的偏移。
而且，在所示实施例中，切割头22包括旋转接头或液压旋转头206，用于在流体源和切割头22中的部件之间提供流体连通。旋转头206可以传输各种类型的流体，包括润滑剂、液压流体、水，或者用于冲洗切割岩石和/或冷却切割盘102的其他介质。在一些实施例中，旋转头206位于激励器电机170和激励器轴154之间，并且连接器178延伸穿过旋转头206。在其他实施例中，部件可以以不同的方式定位。
图8示出了切割头22以底切方式接合岩面30的示意图。切割盘102沿切割方向214横穿岩面30的长度。切割盘102的前部218在接触点处接触岩面30。垂直于第二轴线144定向的切割平面114相对于岩面30的切线大致形成锐角222，使得切割盘102的后部226(即，相对于切割方向214定位在前部218后面的盘的一部分)与岩面30间隔开。角度222在岩面30和尾部226之间提供间隙。
通过旋转所述轴126，操作者可以修改第二轴线144的定向并因此改变切割盘102的定向。包含第一轴线142和第二轴线144的平面(例如，图3的横截面的平面)还包含外围边缘106的宽度或直径202。直径202在切割盘102上相对于第一轴线142最靠近面30的点(即，前部218)和切割盘102上相对于第一轴线142离表面30最远的点(即，尾部226)之间延伸。为了沿期望的方向切割，操作者旋转所述轴126，使得包含第一轴线142和第二轴线144的平面与期望的切割方向对齐。
切割头22是全向的，能够在任何方向上有效地切割并改变切割方向。控制器可以在切割方向改变期间协调切割盘102在面30上的平移和轴126的第二部分140的旋转，以防止切割盘102和面30之间的轴向干扰。此外，具有多个枢转轴线的悬臂18的结构紧凑且通用，简化了腕部74的悬挂和控制，并降低了必须重新配置切割头22的位置和方向的频率。
尽管第一轴线142和第二轴线144的交点已经在上面描述为位于切割平面114的中心，但也有可能轴线142、144的交点可以与切割平面114偏移一个小的距离。在这种情况下，切割平面114的中心将随着轴126的旋转而移动，导致切割盘102小的平移。切割盘102仍然可以在这样的情况下切割岩石，并且切割特性可以根据交叉点和切割平面114之间的偏移距离以及要切割的岩石的特征(例如，挖掘单位体积岩石所需的比能量或能量)而改变。
图9和10示出了与悬臂分开的切割头22。如图10所示，激励器壳体562可以具有与上面参照图3描述的激励器壳体162不同的形状和结构。另外，图11示出了根据另一实施例的、连接到腕部474的切割头422。腕部474不包括凸耳，而是包括被支撑以相对于固定部分492枢转运动的轴490。连接器574比上面参照图3描述连接器174长，以便适应在激励器电动机170和激励器轴154之间的附加距离。
图12和13示出了根据又一个实施例的切割头822。切割头822的许多方面类似于切割头22，并且类似的特征用类似的附图标记加上800进行标识。切割头822包括激励器电动机970，其被支撑在壳体898上而不是支撑在悬臂的一部分上。另外，第二电动机994位于壳体898的外部，而不是位于壳体898的一端附近。
图14和15示出了根据又一实施例的切割头1222。切割头1222的许多方面类似于切割头22，并且类似的特征用类似的附图标记加上1200进行标识。
如图15所示，切割头1222包括单个电动机1370，用于驱动激励器轴1354以使偏心质量块1358绕激励器轴线1374旋转。切割头1222还包括支撑切割盘1302的轴1326。具体地，轴1326包括第一部分1338和第二部分1340。第一部分1338被支撑以相对于壳体1298旋转(例如，通过轴承1334)。第一部分1338沿第一轴线1342延伸，第二部分1340沿着相对于第一轴线1342倾斜或不平行的第二轴线1344延伸。在所示实施例中，第二轴线1344相对于第一轴线1342形成锐角1346。切割盘1302连接到被支撑而在第二部分1340上旋转的托架1322。在所示的实施例中，托架1322不是直接被驱动旋转而是被支撑以相对于第二部分1340自由旋转(例如，通过承载轴承1348)。
在所示实施例中，壳体1298可以连接到激励器壳体1362(例如，通过适配器板1364)，但是轴1326的第一部分1338(例如，轴1326的第一端或近端)没有直接固定以与激励器壳体1362一起旋转。轴1326不是直接被驱动旋转而是被支撑以相对于壳体1298和相对于激励器壳体1362自由旋转。在所示实施例中，轴1326围绕与激励器轴线1374同心的轴线(例如，第一轴线1342)旋转。在其他实施例中，轴1326的旋转轴线可相对于激励器轴线1374偏移和/或倾斜。此外，在所示实施例中，轴1326的第二部分1340和被支撑在其上的部件(例如，切割盘1302、托架1322、承载轴承1348等)的组合重心位于与第一轴线1342同心的轴线上。
切割头1222不包括用于驱动所述轴1326的旋转的第二电动机。支撑切割盘1302的轴1326的部分(即，第二部分1340)是相对于第一部分1338倾斜或不平行的。如图16所示，因为切割盘1302可绕第二轴线1344自由旋转，所以切割反作用力F的径向分量在第二轴线1344与盘1302的切割平面1314相交的点处作用在第二部分1340上。结果，施加到切割盘1302的任何径向载荷，例如由切割盘1302撞击岩层所引起的反作用力，将在轴1326上产生力矩并使轴1326绕第一轴线1342旋转，以使得第二部分1340定向为远离施加的力。力矩的大小等于切割力F的径向分量乘以在切割力F的作用线(即，第二轴1344与切割平面1314的交点)和第一轴线1342与切割平面1314的交点之间的距离D。径向分量和距离D的乘积产生转向扭矩T。因此，即使在切割头1222的行进方向改变的情况下，切割盘1302的前部1418(即，盘1302在平行于第一轴线1342的方向上突出最远的部分)也能自动定向成接合岩石。应当看到，反作用力的径向分量可能始终也不与行进方向精确对齐，但两者基本对齐。轴承1334还可能产生一些摩擦力以抵抗行进方向的微小变化。轴承1334还响应于切割力F而在轴1326上施加反作用力R1、R2。
再次参考图15，切割头1222还包括一个或多个喷嘴1404、液压旋转头1406和延伸穿过轴1326的流体通道1408。在所示实施例中，液压旋转头1406接收来自流体源(例如，泵-未示出)的喷射流体，例如水。流体通道1408提供在旋转头1406和位于轴1326上与切割盘1302相邻的喷嘴1404之间的流体连通。加压的流体从喷嘴1404喷射。在所示实施例中，喷嘴1404被固定到轴1326的一端，并且被定向为朝向盘1302的前部1418。当轴1326旋转时，喷嘴1404将保持方向，以朝向撞击的方向发射流体。
切割头1222避免了对于第二电动机和伴随的液压部件的需求，并且还包括简单的机械部件以实现“转向”功能。另外，可以使用较小直径的切割盘1302，并且对于支撑切割头1222的悬臂(图1)的控制也不太复杂。
尽管上面已经就采掘机械(例如，入口开发机)描述了切割装置，但是应当看到，切割装置和/或其他部件的一个或多个独立方面可以被合并到另一种类型的机器，或可以被支撑在另一种类型的机械的悬臂上。其他类型的机器的示例可包括(但不限于)钻机、掘进机、隧道掘进机或钻孔机、连续采掘机、长壁采掘机和挖掘机。
尽管已经参考某些实施例详细描述了各个方面，但是在所描述的一个或多个独立方面的范围和精神内可以存在变化和修改。在以下权利要求中阐述了各种特征和优点。

Claims (11)

1.一种用于采掘岩石的机械，其特征在于，所述机械包括：
框架；
切割装置，其包括轴和具有切割边缘的切割盘，所述切割盘被支撑以围绕切割装置轴线相对于所述轴自由旋转；
悬臂，其支撑所述切割装置，所述悬臂包括第一端、第二端和悬臂轴线，所述悬臂还包括第一部分和第二部分，所述第一部分连接到所述框架，用于在升高位置和降低位置之间围绕第一枢转轴线旋转，所述第二部分连接到所述切割装置，所述第二部分能够在升高位置和降低位置之间围绕第二枢转轴线枢轴旋转；以及
激励器装置，其包括激励器轴和偏心质量块，所述偏心质量块定位在所述切割装置的所述轴的端部附近并围绕激励器轴线旋转，所述激励器轴和所述偏心质量块的旋转引起所述切割装置的所述轴和所述切割盘的振荡。
2.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述悬臂的第一部分包括基部和被连接在所述基部与所述第二部分之间的中间部分，所述中间部分能够相对于所述基部围绕第三枢转轴线进行枢轴旋转，所述第三枢转轴线相对于所述第一枢转轴线以一个倾斜角度定向。
3.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述机械还包括底盘，所述底盘包括用于接合支撑表面的牵引驱动装置，所述底盘包括前端和后端，并且底盘轴线在所述前端和后端之间延伸，所述框架被支撑在所述底盘上，用于在平行于所述底盘轴线的方向上移动。
4.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述机械还包括物料处理装置，所述物料处理装置包括相对于前进方向从所述框架前方的空间接收切割物料的铲斗，所述铲斗包括前缘，其中所述切割装置能够被定位在所述铲斗的前缘附近。
5.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述悬臂的第一端通过回转连接器连接到所述框架，所述回转连接器能够绕轴线枢轴旋转，以使所述悬臂在横向方向上移动。
6.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述第一部分能够围绕所述第一枢转轴线枢转至少30度的角度，其中所述第二部分能够围绕所述第二枢转轴线枢转至少45度的角度并且能够独立于所述第一部分的枢转运动而枢轴旋转。
7.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，其中所述轴被支撑在所述悬臂的所述第二部分上，以便围绕所述轴的轴线旋转，其中所述悬臂轴线与所述第一枢转轴线和所述第二枢转轴线相交，当所述悬臂处于直线配置时，所述悬臂轴线与所述轴的轴线对齐。
8.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述机械还包括用于使所述悬臂围绕所述第一枢转轴线进行枢轴旋转的第一致动器，和用于使所述第二部分围绕所述第二枢转轴线枢轴旋转的第二致动器，其中第二致动器可被控制成当所述第一致动器达到最大或最小延伸时使所述第二部分枢轴旋转。
9.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述轴包括第一部分和连接到所述第一部分的一端的第二部分，所述第一部分能够绕轴的轴线旋转，所述第二部分沿着相对于所述轴的轴线倾斜的第二轴线延伸，所述切割盘被支撑在所述第二部分上，用于围绕所述切割装置轴线旋转。
10.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述机械还包括用于使所述悬臂围绕所述第一枢转轴线进行枢轴旋转的第一致动器，和用于使所述第二部分围绕所述第二枢转轴线枢轴旋转的第二致动器，其中所述第一致动器和所述第二致动器包括液压缸，用于偏移所述悬臂的第一部分和第二部分以对抗由所述岩石施加在所述悬臂上的反作用力。
11.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述轴被支撑以相对于所述悬臂自由旋转。
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