CN113027447A - 一种煤矿开采机电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种煤矿开采机电设备,包括钻头本体和叶片,所述钻头本体内设冲击头,所述叶片上以及冲击头前端面设置大截齿,侧面设置小截齿,所述冲击头外周设置盘块一和盘块二,所述钻头本体内设环形的盘块三,所述冲击头后侧中心依次设置固定块和挡块,所述钻头本体后侧内设置活塞头和与之连接的活塞杆,所述活塞杆穿过挡块的一端与固定块固定连接,所述活塞杆上设置弹簧,所述钻头本体与冲击头之间设置耐磨密封垫,所述钻头本体内被活塞头分为腔室一和腔室二,所述钻头本体上分别设置与腔室一和腔室二连通的气孔一和气孔二。该设备采煤效率高,使用寿命长。

Description

一种煤矿开采机电设备
技术领域
本发明涉及煤矿机械技术领域,尤其是涉及一种煤矿开采机电设备。
背景技术
煤炭是我国国民经济生产和消费的主要的一次能源,我国的煤炭产量大,因此煤矿开采工业规模也很大,而煤矿开采机电设备比如采、掘、运、洗选等设备在煤矿生产和安全中占据重要地位,加强对煤矿开采机电设备的研发能够使采煤工艺更加高效、安全和环保。
煤矿采煤机一般采用截齿合金头,其在采煤时与煤层、岩石等不断摩擦碰撞,其磨损和破损很严重,会大大影响采煤效率和平稳性。中国专利文献(申请号2020107638273)公开一种煤矿开采用采煤机,包括滚筒,滚筒的外圈固定安装有螺旋叶片,滚筒的正面固定安装有大端盘,所述滚筒的内圈活动套接有内筒,所述内筒的正面固定安装有小端盘,所述内筒外圈的正面均匀固定安装有中截齿座,所述中截齿座的外端部固定安装有中截齿,所述小端盘正面的外圈呈环状开设有气孔,所述内筒的内壁固定安装有轴承,所述轴承的内圈固定安装有液压杆,所述滚筒内圈的中部开设有滑动限位槽,所述内筒的外圈位于滑动限位槽的位置固定安装有压缩气室,所述压缩气室的外侧活动套接有压缩块,通过液压杆可以实现内筒伸缩进行采煤,压缩气室和气孔连通,将振动力转变为吹气动力。但是该专利没考虑到叶片和截齿长时间使用受热问题以及煤层比较复杂时的采煤效果。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种煤矿开采机电设备,采煤效率高,使用寿命长。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种煤矿开采机电设备,包括钻头本体和叶片,所述钻头本体内设冲击头,所述叶片上以及冲击头前端面设置大截齿,侧面设置小截齿,所述冲击头外周设置盘块一和盘块二,所述钻头本体内设环形的盘块三,所述冲击头后侧中心依次设置固定块和挡块,所述钻头本体后侧内设置活塞头和与之连接的活塞杆,所述活塞杆穿过挡块的一端与固定块固定连接,所述活塞杆上设置弹簧,所述钻头本体与冲击头之间设置耐磨密封垫,所述钻头本体内被活塞头分为腔室一和腔室二,所述钻头本体上分别设置与腔室一和腔室二连通的气孔一和气孔二。
进一步的,所述盘块二和盘块三之间形成储水腔,所述钻头本体侧壁设置与储水腔连通的导水管一,所述冲击头上设置导水管二。
进一步的,所述冲击头前端面和侧端面均设置与导水管二连通的喷头。
进一步的,所述叶片上设置齿座,截齿与齿座活动连接,相邻截齿的方向不同。
进一步的,所述截齿与齿座之间通过销轴连接,所述截齿两侧设置耐磨橡胶垫。
进一步的,所述耐磨橡胶垫由以下重量份数的原料制成:丁苯橡胶40-45份、氟橡胶30-35份、改性白炭黑30-35份、铝粉3-8份、碳化硅3-5份、硬脂酸1-1.5份、氧化锌晶须1-3份、玄武岩纤维1-3份、聚乙烯蜡1-1.5份、硫磺2-2.5份、促进剂1-1.8份、防老剂1-1.8份。
进一步的,所述促进剂为DM或CZ,所述防老剂为防老剂4010NA和防老剂445按重量比1:1混合而成。
进一步的,所述改性白炭黑的制备方法为:将氧化钇溶于盐酸中,将白炭黑和水按重量比1:20混合成悬浮液,然后将上述酸液加入悬浮液中,调节体系pH为8-9,搅拌1-2h,加入絮凝剂搅拌,然后过滤除去水,洗涤至中性,干燥得产品,所述氧化钇与白炭黑的重量比为1:20-25。
进一步的,所述耐磨橡胶垫的制备方法包括以下步骤:
(1)将丁苯橡胶、氟橡胶在开炼机塑炼3min,再依次加入硬脂酸、促进剂、防老剂混炼5-8min,之后再加入其他成分混炼5-10min;
(2)打三角包,薄通10次后出片,停放24h,然后在平板硫化机上硫化成型。
本发明的有益效果是:
1、本发明一种煤矿开采机电设备,在钻头本体内设置冲击头,一方面冲击头与钻头本体一起旋转采煤,而且冲击头后侧设置伸缩气缸,能够带动冲击头循环振动,实现高效采煤。
2、冲击头和钻头本体之间还设置有储水腔,通过导水管一向储水腔注水,在冲击头循环往复运动时,在压力的作用下,储水腔内的水经导水管二向外喷洒,能够对本申请进行降温,增加本申请使用寿命。
3、本申请钻头本体和冲击头之间设置有耐磨密封垫,一方面起减震作用,另一方面还能实现密封,因此要求耐磨密封垫有优异的耐磨性能和机械性能,才能够确保本申请的正常运转,因此本申请对耐磨密封垫的配方进行调整,本是由丁苯橡胶和氟橡胶混炼而成,其中丁苯橡胶耐磨、耐寒、耐老化,而且生热低,收缩性能好;而氟橡胶耐高温性能优异,而且弹性好,化学稳定性高,将其进行混炼,能够进一步改善橡胶垫的改善耐磨性和耐高温性能。其中添加有铝粉,铝粉粉末表面能高,其周围的橡胶吸附在表面,在外力的作用下能够在铝粉表面滑动,从而避免应力集中,提高耐磨性能;另外原料中少量的聚乙烯蜡,会在橡胶表面成膜,也能增加界面的耐磨性能。而且本申请的煤矿开采机电设备长时间使用,耐磨橡胶垫与钻头本体和冲击头接触的界面会产生高温摩擦热,因此耐磨橡胶垫接触界面会产生熔融层,铝粉的熔点低,分散在橡胶熔融层中,具有润滑作用,另外其金属的延伸性好,还能进一步减少磨损。
耐磨橡胶垫的补强材料为白炭黑,使用量很大,因此为了改善其分散性能,对其表面进行改性,负载稀土元素钇,由于稀土元素的空轨道会对高分子C-C双键以及一些极性集团具有络合作用,因此稀土元素改性能够改善白炭黑的分散性能,再者氧化钇分散在橡胶中,还能形成交联点,增加橡胶的机械性能。
还添加有玄武岩纤维和氧化锌晶须,其直径和长度不一,分散的橡胶中,高分子熔体能够挤压进纤维体孔隙内部,形成局部嵌入结构,能够提高材料机械性能,另外纤维还能阻止裂纹的产生和发展,从而减少磨损。最终制备的产品的抗拉强度为25-28MPa,磨损体积为0.15-0.18cm3/1.61km,耐高温耐老化,能大大增加本申请的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图;
图2为实施例2中截齿的结构示意图。
图中:1-钻头本体,2-叶片,3-大截齿,4-冲击头,5-小截齿,6-盘块一,7-盘块二,8-盘块三,9-储水腔,10-固定块,11-挡块,12-腔室一,13-活塞头,14-活塞杆,15-弹簧,16-耐磨密封垫,17-气孔一,18-气孔二,19-排屑槽,20-导水管一,21-导水管二,22-喷头,23-齿座,24-腔室二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。本发明中,为了便于描述, 各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图 1 的布图方式来进行描述的,比如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
实施例1
如图1所示,一种煤矿开采机电设备,包括钻头本体1和焊接再钻头本体1上叶片2,其中钻头本体1内部中空,套接有冲击头4,叶片2上以及冲击头4前端面设置大截齿3,叶片2侧面设置小截齿5,其中叶片与截齿的连接方式是:叶片2上焊接有齿座23,截齿3与齿座23螺纹连接,方便对损坏的截齿进行更换,相邻截齿3的方向不同,增加采煤效率。
冲击头4外周依次焊接环形的盘块一6和盘块二7,钻头本体1内设环形的盘块三8,冲击头4后侧中心依次设置固定块10和挡块11,钻头本体1后侧内设置活塞头13和与之连接的活塞杆14,活塞杆14穿过挡块11的一端与固定块10固定连接,活塞杆14上处于活塞头和挡块之间的位置套接弹簧15,钻头本体1与冲击头4之间盘块二7外周以及盘块三8内周均设置耐磨密封垫16,因此盘块二7和盘块三8之间形成密闭的储水腔9,而钻头本体1侧壁设置与储水腔9连通的导水管一20,冲击头4上设置导水管二21,冲击头4前端面和侧端面均设置与导水管二21连通的喷头22。
钻头本体1内被活塞头13分为腔室一12和腔室二24,钻头本体1上分别设置与腔室一12和腔室二24连通的气孔一17和气孔二18。
启动本发明的煤矿开采机电设备时,电机带动本申请旋转,对煤层进行切削、截割和振动,叶片上的粉末物质顺着排屑槽下溜;当煤层比较厚或硬度较大时,通过外接动力源通过气孔二18向腔室二24充气,高压气体推动活塞头13带动活塞杆14以及固定块10、冲击头4向右移动,此时弹簧15被压缩,腔室二24气压降低之后,在弹簧的作用下活塞杆14带动冲击头4向左移动,依次循环,冲击头4对煤层起到连续冲击振动的作用,增加采煤效率。
同时,当冲击头4向右移动向右移动时,储水腔9内的水受到挤压进入导水管二21经过喷头22向外喷洒,对钻头本体1和冲击头4进行降温。储水腔9内可以通过导水管二21向内注水,而且导水管二21与储水腔9连通的进水口可以设置单向阀,防止水倒流。
本申请为了确保钻头本体1和冲击头4的密封性和减震性能,在盘块二7外周以及盘块三8内周均套设耐磨密封垫,由于钻头本体1和冲击头4受到的振动比较大,因此要求耐磨密封垫一方面具有很高的耐磨性,还需要耐高温,因此本申请对耐磨密封垫的配方进行调整,耐磨橡胶垫由以下重量份数的原料制成:丁苯橡胶40份、氟橡胶35份、改性白炭黑30份、铝粉3份、碳化硅粉5份、硬脂酸1份、氧化锌晶须1份、玄武岩纤维3份、聚乙烯蜡1份、硫磺2份、促进剂1份、防老剂1.8份。
其中促进剂为DM,防老剂为防老剂4010NA和防老剂445按重量比1:1混合而成;玄武岩纤维的直径为1-3μm,长度为0.5-1mm;氧化锌晶须直径为0.5-0.8μm,长度为10-12μm。
改性白炭黑的制备方法包括以下步骤:将氧化钇溶于盐酸中,将白炭黑和水按重量比1:20混合成悬浮液,然后将上述酸液加入悬浮液中,调节体系pH为8-9,搅拌2h,加入絮凝剂聚合氧化铝搅拌,然后过滤除去水,洗涤至中性,干燥得产品,所述氧化钇与白炭黑的重量比为1:20。
耐磨橡胶垫的制备方法包括以下步骤:
(1)将丁苯橡胶、氟橡胶在开炼机塑炼3min,再依次加入硬脂酸、促进剂、防老剂混炼8min,之后再加入其他成分混炼8min;
(2)打三角包,薄通10次后出片,停放24h,然后在平板硫化机上硫化成型,硫化温度150℃,压力10MPa,时间20min。
检测本实施例制备的耐磨橡胶垫的拉伸强度为25MPa、磨损体积0.135cm3/1.61km,热空气老化150℃×500h,其拉伸强度变化率为-6.2%。
实施例2
实施例2与实施例1不同之处在于:如图2所示,截齿3与齿座23之间通过销轴27连接,因此截齿3在外力作用下会有小范围的转动,在截齿3外周设置耐磨橡胶垫16,一方面限制截齿3转动的范围,另一方面当截齿3转动时会有一定的弹性形变,能够起到一定的缓冲作用,避免截齿冲击受损,增加截齿的使用寿命。
耐磨橡胶垫由以下重量份数的原料制成:丁苯橡胶42份、氟橡胶32份、改性白炭黑32份、铝粉5份、碳化硅4份、硬脂酸1.2份、氧化锌晶须2份、玄武岩纤维2份、聚乙烯蜡1.2份、硫磺2.2份、促进剂1.5份、防老剂1.5份。
其中促进剂CZ,所述防老剂为防老剂4010NA和防老剂445按重量比1:1混合而成。
改性白炭黑的制备方法包括以下步骤:将氧化钇溶于盐酸中,将白炭黑和水按重量比1:20混合成悬浮液,然后将上述酸液加入悬浮液中,调节体系pH为8-9,搅拌1-2h,加入絮凝剂搅拌,然后过滤除去水,洗涤至中性,干燥得产品,所述氧化钇与白炭黑的重量比为1:22。
耐磨橡胶垫的制备方法包括以下步骤:
(1)将丁苯橡胶、氟橡胶在开炼机塑炼3min,再依次加入硬脂酸、促进剂、防老剂混炼5min,之后再加入其他成分混炼10min;
(2)打三角包,薄通10次后出片,停放24h,然后在平板硫化机上硫化成型。
检测本实施例制备的耐磨橡胶垫的拉伸强度28MPa、磨损体积0.11cm3/1.61km,热空气老化150℃×500h,其拉伸强度变化率为-6.5%。
实施例3
本实施例中耐磨橡胶垫由以下重量份数的原料制成:丁苯橡胶45份、氟橡胶30份、改性白炭黑35份、铝粉8份、碳化硅3份、硬脂酸1.5份、氧化锌晶须3份、玄武岩纤维1份、聚乙烯蜡1.5份、硫磺2.5份、促进剂1.8份、防老剂1份。
其中促进剂为DM,所述防老剂为防老剂4010NA和防老剂445按重量比1:1混合而成。
改性白炭黑的制备方法包括以下步骤:将氧化钇溶于盐酸中,将白炭黑和水按重量比1:20混合成悬浮液,然后将上述酸液加入悬浮液中,调节体系pH为8-9,搅拌1-2h,加入絮凝剂搅拌,然后过滤除去水,洗涤至中性,干燥得产品,所述氧化钇与白炭黑的重量比为1:25。
耐磨橡胶垫的制备方法包括以下步骤:
(1)将丁苯橡胶、氟橡胶在开炼机塑炼3min,再依次加入硬脂酸、促进剂、防老剂混炼5min,之后再加入其他成分混炼10min;
(2)打三角包,薄通10次后出片,停放24h,然后在平板硫化机上硫化成型。
检测本实施例制备的耐磨橡胶垫的拉伸强度27MPa、磨损体积0.12cm3/1.61km,热空气老化150℃×500h,其拉伸强度变化率为-7.0%。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换,只要不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种煤矿开采机电设备,其特征在于:包括钻头本体(1)和叶片(2),所述钻头本体(1)内设冲击头(4),所述叶片(2)上以及冲击头(4)前端面设置大截齿(3),侧面设置小截齿(5),所述冲击头(4)外周设置盘块一(6)和盘块二(7),所述钻头本体(1)内设环形的盘块三(8),所述冲击头(4)后侧中心依次设置固定块(10)和挡块(11),所述钻头本体(1)后侧内设置活塞头(13)和与之连接的活塞杆(14),所述活塞杆(14)穿过挡块(11)的一端与固定块(10)固定连接,所述活塞杆(14)上设置弹簧(15),所述钻头本体(1)与冲击头(4)之间设置耐磨密封垫(16),所述钻头本体(1)内被活塞头(13)分为腔室一(12)和腔室二(24),所述钻头本体(1)上分别设置与腔室一(12)和腔室二(24)连通的气孔一(17)和气孔二(18)。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述盘块二(7)和盘块三(8)之间形成储水腔(9),所述钻头本体(1)侧壁设置与储水腔(9)连通的导水管一(20),所述冲击头(4)上设置导水管二(21)。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述冲击头(4)前端面和侧端面均设置与导水管二(21)连通的喷头(22)。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述叶片(2)上设置齿座(23),截齿(3)与齿座(23)活动连接,相邻截齿(3)的方向不同。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述截齿(3)与齿座(23)之间通过销轴(27)连接,所述截齿(3)外周设置耐磨橡胶垫(16)。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述耐磨橡胶垫由以下重量份数的原料制成:丁苯橡胶40-45份、氟橡胶30-35份、改性白炭黑30-35份、铝粉3-8份、碳化硅3-5份、硬脂酸1-1.5份、氧化锌晶须1-3份、玄武岩纤维1-3份、聚乙烯蜡1-1.5份、硫磺2-2.5份、促进剂1-1.8份、防老剂1-1.8份。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述促进剂为DM或CZ,所述防老剂为防老剂4010和防老剂445按重量比1:1混合而成。
8.根据权利要求6所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述改性白炭黑的制备方法为:将氧化钇溶于盐酸中,将白炭黑和水按重量比1:20混合成悬浮液,然后将上述酸液加入悬浮液中,调节体系pH为8-9,搅拌1-2h,加入絮凝剂搅拌,然后过滤除去水,洗涤至中性,干燥得产品,所述氧化钇与白炭黑的重量比为1:20-25。
9.根据根据权利要求6所述的一种煤矿开采机电设备,其特征在于:所述耐磨橡胶垫的制备方法包括以下步骤:
(1)将丁苯橡胶、氟橡胶在开炼机塑炼3min,再加入硬脂酸、促进剂、防老剂混炼5-8min,之后再加入其他成分混炼5-10min;
(2)打三角包,薄通10次后出片,停放24h,然后在平板硫化机上硫化成型。
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