CN113969787A - 一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头及机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头及机构，属于悬臂式掘进机截割机构的技术领域，截割头包括截割头体、齿座、复合耐磨板Ⅰ、复合耐磨板Ⅱ和复合耐磨块；截割头体包括主头体和内花键套；主头体外焊接齿座，齿座中安装有截齿；内花键套焊接在主头体内，顶部开设有3个沉孔，3个沉孔呈等边三角形布置，每个沉孔内穿设有1根与截割主轴连接的螺钉；复合耐磨板Ⅰ和复合耐磨块均布在主头体圆柱形的圆周面上且交错设置；复合耐磨板Ⅱ均布在主头体圆柱形的环形端面上。采用3根内六角圆柱头螺钉将截割头和悬臂段内的截割主轴连接，降低了截割头因震动导致的和截割主轴松动甚至掉落的概率。
Description
技术领域
本发明属于悬臂式掘进机截割机构的技术领域，具体公开了一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头及机构。
背景技术
纵轴悬臂式掘进机截割头连接方式一般可分为平键连接、花键连接、方孔连接和其他连接，不同的连接方式有着各自的优势和不足。以花键连接截割头为例，以往的单孔式花键连接截割头在破岩落煤过程中产生的震动易导致螺栓松动，从而增加截割头掉落的概率，同时还存在截割头大端处易磨损以及截割头内侧易进煤尘等问题。
发明内容
本发明提供一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头及机构，以改善背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，包括截割头体、齿座、复合耐磨板Ⅰ、复合耐磨板Ⅱ和复合耐磨块；截割头体包括主头体和内花键套；主头体的外形自底部至顶部依次为圆柱形、圆台形和半球形，主头体外按照多条螺旋线的方式焊接齿座，每条螺旋线上设置有多个齿座，齿座中安装有截齿；内花键套焊接在主头体内，中心轴与主头体的中心轴共线，顶部开设有3个沉孔，3个沉孔呈等边三角形布置，每个沉孔内穿设有1根与截割主轴连接的螺钉；复合耐磨板Ⅰ为弧形板状结构，包括基层和耐磨层，均布在主头体圆柱形的圆周面上，基层与主头体焊接；复合耐磨板Ⅱ为扇环形板状结构，包括基层和耐磨层，均布在主头体圆柱形的环形端面上，基层与主头体焊接；复合耐磨块包括三角块状结构的基层以及设置在基层外的耐磨层，基层设置有弧形面，弧形面与主头体焊接，基层的厚度自弧形面与主头体焊接的端部向端部所对的面逐渐减小，耐磨层位于基层朝向主头体底部开口的侧面以及与弧形面相对的外侧面，复合耐磨块均布在主头体圆柱形的圆周面上且与复合耐磨板Ⅰ交错设置。
进一步地，主头体的内壁设置有与内花键套焊接的环形凸台，环形凸台朝向主头体底部开口的侧面焊接有两个连接板Ⅰ，两个连接板Ⅰ沿着主头体的直径布置。
进一步地，主头体上设置有标记孔，标记孔与两个连接板Ⅰ同直径设置。
进一步地，三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，还包括防尘装置，防尘装置包括圆环形连接板、两个半环和防尘环；圆环形连接板焊接在主头体内侧，与主头体的中心轴垂直；两个半环可拆卸的安装在圆环形连接板朝向主头体底部开口的侧面，半环内径处的沟槽安装防尘环。
进一步地，两个半环通过螺栓和垫圈安装在圆环形连接板上。
进一步地，防尘环由毛毡或盘根制成。
进一步地，内花键套与环形凸台焊接而成的密闭空间为水腔，主头体上设置有与水腔贯通的水孔，水孔中安装有线状喷嘴和组合垫圈。
进一步地，主头体外焊接有导流板，导流板从主头体底部每条螺旋线的第一个齿座侧面自下而上焊接至预设齿座处。
进一步地，主头体上设置有注油孔Ⅰ，注油孔Ⅰ中安装有螺塞。
本发明还提供一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割机构，包括悬臂段，悬臂段的前端安装有上述三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头；悬臂段的前端设置有连接板Ⅱ，连接板Ⅱ与连接板Ⅰ贴合，且两个连接板Ⅱ分别位于两个连接板Ⅰ的异侧，悬臂段上还设置有注油孔Ⅱ，注油孔Ⅱ与注油孔Ⅰ同心设置。
本发明具有以下有益效果。
1.在内花键套顶部的开设三个沉孔，采用3根内六角圆柱头螺钉将截割头和悬臂段内的截割主轴连接，相比单孔圆柱头螺钉连接的方式，在避免螺帽外漏易磨损的同时也有效提高了截割头和截割主轴连接的可靠性，降低了截割头因震动导致的和截割主轴松动甚至掉落的概率。同时，采用等边三角形稳定性最佳的原理，区别于两孔螺栓形成的直线联接或者四孔螺栓形成的四边形联接，能够有更好的稳定性。
2.针对截割头大端处易磨损的情况设计了新型耐磨结构，首次设计的三角块状结构的复合耐磨块，复合耐磨块除了与主头体连接的部分不设置耐磨层，其余部分均包裹耐磨层，在截割头扫底作业时可提高清除和引流浮煤碎岩的效率，减少截割头大端处和煤岩碎屑接触面积。
3.通过可拆卸式半环的防尘装置，增大了替换半环沟槽内毛毡或盘根等防尘材质的便捷性，提高了截割头和截割主轴形成的内部空间防尘性，避免因进煤泥导致的注油孔堵塞和截割旋转的可靠性。
附图说明
图1为三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割机构的结构示意图；
图2为截割头的俯视图；
图3为截割头的剖视图；
图4为截割头体的俯视图；
图5为截割头体的仰视图；
图6为复合耐磨板Ⅰ的结构示意图；
图7为复合耐磨板Ⅱ的结构示意图；
图8为复合耐磨块的结构示意图；
图9为半环的结构示意图；
图10为半环的剖视图；
图11为齿座的结构示意图；
图12为齿座的剖视图。
图中：1-截割头；2-截齿；3-挡圈；4-内六角圆柱头螺钉；5-线性喷嘴；6-组合垫圈；7-截割主轴；8-悬臂段；9-注油孔Ⅱ；10-齿座；11-导流板；12-截割头体；12-1-内花键套；12-2-主头体；13-螺塞；14-复合耐磨板Ⅰ；15-复合耐磨板Ⅱ；16-1-螺栓；16-2-垫圈；16-3-圆环形连接板；16-4-防尘环；16-5-半环；17-复合耐磨块；18-连接板Ⅰ；19-连接板Ⅱ；A-基层；B-耐磨层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头1，包括截割头体12、齿座10、截齿2、复合耐磨板Ⅰ14、复合耐磨板Ⅱ15和复合耐磨块17；截割头体12包括主头体12-2和内花键套12-1；主头体12-2的外形自底部至顶部依次为圆柱形、圆台形和半球形，主头体12-2外按照多条螺旋线的方式焊接齿座10，每条螺旋线上设置有多个齿座10，齿座10中安装有截齿2，截齿2通过挡圈3防止脱落；内花键套12-1焊接在主头体12-2内，中心轴与主头体12-2的中心轴共线，顶部开设有3个沉孔，3个沉孔呈等边三角形布置，每个沉孔内穿设有1根与截割主轴7连接的内六角圆柱头螺钉4；复合耐磨板Ⅰ14为弧形板状结构，包括基层A和耐磨层B，均布在主头体12-2圆柱形的圆周面上，基层与主头体12-2焊接；复合耐磨板Ⅱ15为扇环形板状结构，包括基层A和耐磨层B，均布在主头体12-2圆柱形的环形端面上，基层与主头体12-2焊接；复合耐磨块17包括三角块状结构的基层A以及设置在基层A外的耐磨层B，基层A设置有弧形面，弧形面与主头体12-2焊接，基层A的厚度自弧形面与主头体12-2焊接的端部向端部所对的面逐渐减小（厚度按照图8中箭头方向逐渐减小），形成倾角，耐磨层B位于基层A朝向主头体12-2底部开口的侧面以及与弧形面相对的外侧面，复合耐磨块17均布在主头体12-2圆柱形的圆周面上且与复合耐磨板Ⅰ14交错设置。
采用三根内六角圆柱头螺钉连接截割头1和截割主轴7，形成稳定性最高的等边三角形状，提高截割头1和截割主轴7的连接稳定性和可靠性，降低了截割头1因震动导致的和截割主轴7松动甚至掉落的概率。
采用三种不同外形尺寸的复合耐磨板Ⅰ14、复合耐磨板Ⅱ15、复合耐磨块17，均布焊接在截割头1大端处底面和圆周面上，提高截割头1大端处的耐磨性。特别是复合耐磨块17，首次设计成倾角式三角状外形，可提高清除和引流浮煤碎岩的效率，减少截割头1大端处和煤岩碎屑接触面积。基层A和主头体12-2接触，可提高焊接牢固性；耐磨层B朝外，提高和煤岩接触的耐磨性。
进一步地，主头体12-2的内壁设置有与内花键套12-1焊接的环形凸台，环形凸台朝向主头体12-2底部开口的侧面焊接有两个连接板Ⅰ18，两个连接板Ⅰ18沿着主头体12-2的直径布置。截割头1与截割主轴7连接时，两个连接板Ⅰ18与悬臂段8的前端设置的连接板Ⅱ19贴合，且两个连接板Ⅱ19分别位于两个连接板Ⅰ18的异侧，减少内花键套12-1和截割主轴7外花键连接后截割转动产生的扭矩，增加花键配合的可靠性和耐久性。
进一步地，主头体12-2上设置有标记孔，标记孔与两个连接板Ⅰ18同直径设置，以便安装时与连接板Ⅱ19配合。
进一步地，三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头1，还包括防尘装置，防尘装置包括圆环形连接板16-3、两个半环16-5和防尘环16-4；圆环形连接板16-3焊接在主头体12-2内侧，与主头体12-2的中心轴垂直；两个半环16-5可拆卸的安装在圆环形连接板16-3朝向主头体12-2底部开口的侧面，半环16-5内径处的沟槽安装防尘环16-4。防尘环16-4与悬臂段8紧密接触，可提高防尘性。
进一步地，两个半环16-5通过螺栓16-1和垫圈16-2安装在圆环形连接板16-3上。通过可拆卸式半环的方式，便于及时更换防尘环16-4，提高截割头1和截割主轴7内部防尘性。
进一步地，防尘环16-4由毛毡或盘根制成。
进一步地，内花键套12-1与环形凸台焊接而成的密闭空间为水腔，主头体12-2上设置有与水腔贯通的水孔，水孔中安装有线状喷嘴5和组合垫圈6。水腔内的水从水孔流至线状喷嘴5，及时降低截割作业时截齿2的温度，有效减少截齿2磨损，提高使用寿命。
进一步地，主头体12-2外焊接有导流板11，导流板11从主头体12-2底部每条螺旋线的第一个齿座侧面自下而上焊接至预设齿座处。导流板11目的是为了便于截割头1在掏槽等截割煤岩过程中导出碎屑，提高截割效率。
进一步地，主头体12-2上设置有注油孔Ⅰ，注油孔Ⅰ中安装有螺塞13。注油孔Ⅰ与悬臂段8上的注油孔Ⅱ9同心设置，可通过注油孔Ⅰ对悬臂段8进行注油。
进一步地，齿座10的排布按照一定约束条件采用3条螺旋线设计，采用一线一齿的形式排列，每条螺旋线13个齿座10，每个截割头1含有39个齿座，齿座10采用21CrNiMo6材料锻造而成，具备较好的抗冲击性和耐磨性，齿座10底部均开J型坡口，增加焊接强度，降低截割过程中齿座10后端的开焊率，提高齿座10的有效寿命。导流板11从每条螺旋线的第一个齿座侧面自下而上焊接至第11个齿座。
进一步地，截齿2为镐型截齿。
本实施例还提供一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割机构，包括悬臂段8，悬臂段8的前端安装有上述三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头1；悬臂段8的前端设置有连接板Ⅱ19，连接板Ⅱ19与连接板Ⅰ18贴合，且两个连接板Ⅱ19分别位于两个连接板Ⅰ18的异侧，悬臂段8上还设置有注油孔Ⅱ9，注油孔Ⅱ9与注油孔Ⅰ同心设置。
上述三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割机构的工作过程如下所述：
截割电机启动后，通过减速器驱动截割主轴7按规定转速旋转，通过截割主轴7的外花键和主头体12-2的内花键套12-1配合，同时通过悬臂段8前端的两个连接板Ⅱ19和主头体12-2内部的两个连接板Ⅰ18配合（可减少内花键套12-1和截割主轴7花键配合时旋转扭矩对花键产生的磨损，从而提高截割头截割作业时的可靠性），从而带动截割头进行旋转，进而对煤岩巷道进行切割作业；
内喷雾首先从悬臂段8外侧通过截割主轴7内部的水孔进入截割头内部水腔，并经水孔通过线状喷嘴5将水雾状喷出至截割头中部区域截齿齿尖处，实现对截齿2的及时降温，有效减少截齿2磨损，提高使用寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，包括截割头体、齿座、截齿、复合耐磨板Ⅰ、复合耐磨板Ⅱ和复合耐磨块；
截割头体包括主头体和内花键套；
主头体的外形自底部至顶部依次为圆柱形、圆台形和半球形，主头体外按照多条螺旋线的方式焊接齿座，每条螺旋线上设置有多个齿座，齿座中安装有截齿；
内花键套焊接在主头体内，中心轴与主头体的中心轴共线，顶部开设有3个沉孔，3个沉孔呈等边三角形布置，每个沉孔内穿设有1根与截割主轴连接的螺钉；
复合耐磨板Ⅰ为弧形板状结构，包括基层和耐磨层，均布在主头体圆柱形的圆周面上，基层与主头体焊接；
复合耐磨板Ⅱ为扇环形板状结构，包括基层和耐磨层，均布在主头体圆柱形的环形端面上，基层与主头体焊接；
复合耐磨块包括三角块状结构的基层以及设置在基层外的耐磨层，基层设置有弧形面，弧形面与主头体焊接，基层的厚度自弧形面与主头体焊接的端部向端部所对的面逐渐减小，耐磨层位于基层朝向主头体底部开口的侧面以及与弧形面相对的外侧面，复合耐磨块均布在主头体圆柱形的圆周面上且与复合耐磨板Ⅰ交错设置。
2.根据权利要求1所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，主头体的内壁设置有与内花键套焊接的环形凸台，环形凸台朝向主头体底部开口的侧面焊接有两个连接板Ⅰ，两个连接板Ⅰ沿着主头体的直径布置。
3.根据权利要求2所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，主头体上设置有标记孔，标记孔与两个连接板Ⅰ同直径设置。
4.根据权利要求3所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，还包括防尘装置，防尘装置包括圆环形连接板、两个半环和防尘环；
圆环形连接板焊接在主头体内侧，与主头体的中心轴垂直；
两个半环可拆卸的安装在圆环形连接板朝向主头体底部开口的侧面，半环内径处的沟槽安装防尘环。
5.根据权利要求4所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，两个半环通过螺栓和垫圈安装在圆环形连接板上。
6.根据权利要求4或5所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，防尘环由毛毡或盘根制成。
7.根据权利要求6所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，内花键套与环形凸台焊接而成的密闭空间为水腔，主头体上设置有与水腔贯通的水孔，水孔中安装有线状喷嘴和组合垫圈。
8.根据权利要求7所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，主头体外焊接有导流板，导流板从主头体底部每条螺旋线的第一个齿座侧面自下而上焊接至预设齿座处。
9.根据权利要求8所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头，其特征在于，主头体上设置有注油孔Ⅰ，注油孔Ⅰ中安装有螺塞。
10.一种三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割机构，其特征在于，包括悬臂段，悬臂段的前端安装有权利要求1-9任一项所述的三孔式花键连接的内喷雾纵轴悬臂式掘进机截割头；
悬臂段的前端设置有连接板Ⅱ，连接板Ⅱ与连接板Ⅰ贴合，且两个连接板Ⅱ分别位于两个连接板Ⅰ的异侧，悬臂段上还设置有注油孔Ⅱ，注油孔Ⅱ与注油孔Ⅰ同心设置。
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