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一种煤岩掘进机截割部及其应用
申请号	CN201710479961.9	申请日	2017-06-22	公开(公告)号	CN107130961A	公开(公告)日	2017-09-05
申请人	山东科技大学;			发明人	曾庆良; 王志文; 万丽荣; 逯振国; 尹广俊; 杨扬; 李旭; 李勇庆; 赵森庆; 邱志伟; 胡延清; 于鹏飞;
摘要	本发明涉及一种煤岩掘进机截割部及其应用，包括一连接座，所述连接座的前端设置有导轨，导轨上设置有一个以上的金刚石锯片切割部，所述连接座的一侧设置有旋转座，旋转座上设置有可伸缩机械臂，可伸缩机械臂的前端设置有截割头。本发明煤岩掘进机截割部，改变了传统的截割头物理结构，采用了全新设计的切割加截割的工作模式，利用多种破碎方式协同破碎，可以提高破碎效率。使改进后的煤岩掘进机截割部设计更先进，工作效果更优越，工作效率得到了极大提高，具有良好的经济效益和市场价值，相比传统的截割头具有不可比拟的优势，市场应用前景广阔，值得推广应用。
权利要求	1.一种煤岩掘进机截割部，其特征在于，包括一连接座，所述连接座的前端设置有导轨，导轨上设置有一个以上的金刚石锯片切割部，所述连接座的一侧设置有旋转座，旋转座上设置有可伸缩机械臂，可伸缩机械臂的前端设置有截割头。 2.如权利要求1所述的煤岩掘进机截割部，其特征在于，所述金刚石锯片切割部包括固定座、液压马达、挡板、第一金刚石锯片和第二金刚石锯片，所述第一金刚石锯片和第二金刚石锯片对称设置在固定座前端两侧并分别半隐藏式位于挡板内，所述液压马达设置在固定座内且液压马达与固定座两侧的第一金刚石锯片和第二金刚石锯片传动连接，所述固定座尾端位于导轨内。 3.如权利要求2所述的煤岩掘进机截割部，其特征在于，所述导轨内设置有液压缸，液压缸的活塞杆与固定座尾端连接用于固定座在导轨上滑动升降。 4.如权利要求2所述的煤岩掘进机截割部，其特征在于，所述第一金刚石锯片和第二金刚石锯片的旋转方向相反。 5.如权利要求3所述的煤岩掘进机截割部，其特征在于，所述导轨上并排设置有三个金刚石锯片切割部，中间位置的金刚石锯片切割部固定设置在导轨的中心位置处，两侧位置的金刚石锯片切割部通过液压缸滑动连接在导轨上。 6.如权利要求2所述的煤岩掘进机截割部，其特征在于，所述挡板上设置有至少一个高压喷嘴。 7.如权利要求6所述的煤岩掘进机截割部，其特征在于，所述挡板上设置有三个高压喷嘴，三个高压喷嘴等间距设置在挡板上。 8.一种煤岩掘进机，包括旋转平台、第一液压缸、第二液压缸、第一机械臂、第二机械臂、第三液压缸、第三机械臂和第四机械臂，还包括权利要求1-7任一项所述的煤岩掘进机截割部；第一机械臂尾端铰接在旋转平台上，第一液压缸一端固定、另一端与旋转平台铰接，第二液压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，第三机械臂的前端依次连接第四机械臂、连接座，第三液压缸分别与第二机械臂、法兰盘铰接。 9.一种如权利要求8所述的煤岩掘进机的工作方法，包括以下步骤： (1)当掘进机行进至预定位置后，通过第一液压缸的伸缩调节金刚石锯片切割部的左右位置，通过第二液压缸的伸缩调节金刚石锯片切割部的上下位置，通过第二机械臂的伸缩调节金刚石锯片切割部的前后位置，通过第三液压缸的伸缩调节金刚石锯片垂直于工作面； (2)启动液压马达，使金刚石锯片对工作面切割，同一金刚石锯片切割部的两个金刚石锯片做相反方向的旋转，同时高压喷嘴向工作面喷射水流； (3)当金刚石锯片对工作面切割的深度达到预设要求后，通过可伸缩机械臂将截割头伸出，截割头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。
说明书全文	一种煤岩掘进机截割部及其应用技术领域 [0001] 本发明涉及一种煤岩掘进机截割部及其应用，属于掘进机技术领域。背景技术 [0002] 现在的煤岩截割，主要是通过截割头进行煤岩破碎，但是截割头的破碎效率较低，尤其是在硬质煤岩破碎时，破碎效率更低，煤岩破碎效果差。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。 [0003] 中国专利文献CN106677774A公开了一种煤岩预裂与截齿联合破碎系统，该系统包括设置于采煤机电控箱内的计算机电控部分，以及设置于采煤机滚筒内部及采煤机截齿上的动作执行部分，计算机电控部分通过相关传感器实时监测计算相关压力、流量及柱塞位移等数据，控制动作执行部分阀门的开闭，使液压系统对液压冲击油缸供油，从而驱动液压冲击截齿冲击和收回，液压冲击截齿的冲击频率、冲击压力及系统补油等由计算机电控部分实现智能控制，液压冲击截齿可以在截割煤层表面前迅速在预接触区给予一定深度的冲击孔，从而形成局部卸荷区，与原来滚筒上的固定截齿联合破碎岩层，有效保护截齿，降低截齿磨损，并能实现高效率截割煤岩。该系统利用计算机电控系统，根据采集到的煤岩破碎区相关实时数据，由计算机电控系统精确控制液压冲击截齿的冲击频率和冲击压力，虽然提高了截割效率，但是该破碎系统结构复杂、精密度高、造价成本高，后期的维护成本较高。 [0004] 因此，如何提高煤岩破碎效率成为本领域亟待解决的技术问题之一。发明内容 [0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种煤岩掘进机截割部，该截割部改变传统的截割头结构形式，提供了一种全新的液压破岩装置，该截割部结构设计合理、造价成本低、操作方便、效果显著。 [0006] 本发明还提供上述一种煤岩掘进机截割部的工作方法。 [0007] 本发明的技术方案如下： [0008] 一种煤岩掘进机截割部，包括一连接座，所述连接座的前端设置有导轨，导轨上设置有一个以上的金刚石锯片切割部，所述连接座的一侧设置有旋转座，旋转座上设置有可伸缩机械臂，可伸缩机械臂的前端设置有截割头。 [0009] 优选的，所述金刚石锯片切割部包括固定座、液压马达、挡板、第一金刚石锯片和第二金刚石锯片，所述第一金刚石锯片和第二金刚石锯片对称设置在固定座前端两侧并分别半隐藏式位于挡板内，所述液压马达设置在固定座内且液压马达与固定座两侧的第一金刚石锯片和第二金刚石锯片传动连接，所述固定座尾端位于导轨内。 [0010] 优选的，所述导轨内设置有液压缸，液压缸的活塞杆与固定座尾端连接用于固定座在导轨上滑动升降。 [0011] 优选的，所述第一金刚石锯片和第二金刚石锯片的旋转方向相反。 [0012] 优选的，所述导轨上并排设置有三个金刚石锯片切割部，中间位置的金刚石锯片切割部固定设置在导轨的中心位置处，两侧位置的金刚石锯片切割部通过液压缸滑动连接在导轨上。 [0013] 优选的，所述挡板上设置有至少一个高压喷嘴。 [0014] 优选的，所述挡板上设置有三个高压喷嘴，三个高压喷嘴等间距设置在挡板上。 [0015] 一种煤岩掘进机，包括旋转平台、第一液压缸、第二液压缸、第一机械臂、第二机械臂、第三液压缸、第三机械臂和第四机械臂，还包括上述的煤岩掘进机截割部；第一机械臂尾端铰接在旋转平台上，第一液压缸一端固定、另一端与旋转平台铰接，第二液压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，第三机械臂的前端依次连接第四机械臂、连接座，第三液压缸分别与第二机械臂、法兰盘铰接。 [0016] 一种煤岩掘进机的工作方法，包括以下步骤： [0017] (1)当掘进机行进至预定位置后，通过第一液压缸的伸缩调节金刚石锯片切割部的左右位置，通过第二液压缸的伸缩调节金刚石锯片切割部的上下位置，通过第二机械臂的伸缩调节金刚石锯片切割部的前后位置，通过第三液压缸的伸缩调节金刚石锯片垂直于工作面； [0018] (2)启动液压马达，使金刚石锯片对工作面切割，同一金刚石锯片切割部的两个金刚石锯片做相反方向的旋转，同时高压喷嘴向工作面喷射水流； [0019] (3)当金刚石锯片对工作面切割的深度达到预设要求后，通过可伸缩机械臂将截割头伸出，截割头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。 [0020] 本发明的有益效果在于： [0021] 本发明煤岩掘进机截割部，改变了传统的截割头物理结构，采用了全新设计的切割加截割的工作模式，利用多种破碎方式协同破碎，可以提高破碎效率。使改进后的煤岩掘进机截割部设计更先进，工作效果更优越，工作效率得到了极大提高，具有良好的经济效益和市场价值，相比传统的截割头具有不可比拟的优势，市场应用前景广阔，值得推广应用。附图说明 [0022] 图1为本发明煤岩掘进机截割部安装后的结构示意图； [0023] 图2为本发明煤岩掘进机截割部的立体图； [0024] 图3为本发明中金刚石锯片切割部的传动关系示意图； [0025] 其中：1、第一液压缸；2、旋转平台；3、第一机械臂；4、第二液压缸；5、第二机械臂；6、第三液压缸；7、第三机械臂；8、第四机械臂；9、连接座；10、导轨；11、截割头；12、可伸缩机械臂；13、旋转座；14、液压缸；15、高压喷嘴；16、挡板；17、金刚石锯片；18-22、直齿轮。具体实施方式 [0026] 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。 [0027] 实施例1： [0028] 如图1至图3所示，本实施例提供一种煤岩掘进机截割部，包括一连接座9，连接座9的前端安装有一竖直导轨10，导轨10上设置有一个以上的金刚石锯片切割部，连接座9的一侧安装有旋转座13，旋转座13上连接有可伸缩机械臂12，可伸缩机械臂12的前端安装有截割头11。 [0029] 导轨10为一T形导轨，导轨上开设有滑道，导轨一侧有凹槽。金刚石锯片切割部包括固定座、液压马达、挡板16、第一金刚石锯片和第二金刚石锯片，第一金刚石锯片和第二金刚石锯片对称设置在固定座前端两侧并分别半隐藏式位于挡板16内，挡板16为半圆形，金刚石锯片17有一半位于挡板16内，液压马达(图中未示出)安装在固定座内且液压马达与固定座两侧的第一金刚石锯片和第二金刚石锯片传动连接，固定座尾端位于导轨10内。其中，液压马达的输出轴通过齿轮传动连接金刚石锯片的中心轴，并通过不同的齿轮传动连接关系使第一金刚石锯片和第二金刚石锯片在旋转作业时保持反方向、同速率旋转。齿轮传动关系如图3所示，液压马达通过锥形齿轮组实现传动的变向，并且通过固定在同一齿轮轴上的锥形齿轮和两个直齿轮18、20，然后直齿轮18与直齿轮19啮合，并驱动第一金刚石锯片；直齿轮20、21和22啮合传动，直齿轮20和直齿轮22齿数相同，如此可以保证第一金刚石锯片和第二金刚石锯片转速相同，转向相反。 [0030] 导轨10上并排设置有三个金刚石锯片切割部，中间位置的金刚石锯片切割部通过螺栓固定安装在导轨的中心位置处，中间位置的金刚石锯片切割部固定不动。两侧位置的金刚石锯片切割部通过液压缸14滑动连接在导轨10上，其固定座尾端嵌入滑道后的凹槽内并与液压缸14的活塞杆固定连接，通过液压缸14的伸缩带动两侧位置的金刚石锯片切割部在导轨上滑动升降，进而调节两侧位置的金刚石锯片切割部与中间位置的金刚石锯片切割部的间距。 [0031] 实施例2： [0032] 一种煤岩掘进机截割部，结构如实施例1所述，其不同之处在于：挡板16上设置有三个高压喷嘴15，三个高压喷嘴15等间距设置在挡板16上。高压喷嘴15可以喷射水流，当金刚石锯片进行切割作业时，可以向切割位置喷射水流，高压水流会与煤岩壁发生冲击产生大量水雾，大量水雾可以提高金刚石锯片的散热，以及达到除尘效果。 [0033] 实施例3： [0034] 一种煤岩掘进机，包括旋转平台2、第一液压缸1、第二液压缸4、第一机械臂3、第二机械臂5、第三液压缸6、第三机械臂7和第四机械臂8，还包括实施例2所述的煤岩掘进机截割部；第一机械臂3尾端铰接在旋转平台2上，第一液压缸1一端固定、另一端与旋转平台2铰接，旋转平台两侧铰接有两个第一液压缸1(其中一个第一液压缸伸出、另一个第一液压缸收缩使旋转平台旋转)，第二液压缸4的两端分别与旋转平台2、第一机械臂3铰接，第二机械臂5套接在第一机械臂3的前端且第二机械臂5的前端通过法兰盘与第三机械臂7固定连接，第三机械臂7的前端依次连接第四机械臂8、连接座9，第四机械臂8为旋转机械臂，即可绕第三机械臂7旋转进而带动连接座9旋转一定的角度，第三液压缸6分别与第二机械臂5、法兰盘铰接。 [0035] 实施例4： [0036] 一种煤岩掘进机的工作方法，利用实施例3所述的煤岩掘进机，包括以下步骤： [0037] (1)当掘进机行进至预定位置后，通过第一液压缸1的伸缩调节金刚石锯片切割部的左右位置，通过第二液压缸4的伸缩调节金刚石锯片切割部的上下位置，通过第二机械臂5的伸缩调节金刚石锯片切割部的前后位置，通过第三液压缸6的伸缩调节金刚石锯片垂直于工作面；并事先调节好两侧位置的金刚石锯片切割部与中间位置的金刚石锯片切割部的间距。 [0038] (2)启动液压马达，使金刚石锯片17对工作面切割，同一金刚石锯片切割部的两个金刚石锯片做相反方向的旋转，同时高压喷嘴15向工作面喷射水流；高压水流通过高压喷嘴15射出，高压水流向金刚石锯片和煤岩之间的缝隙进行喷射，高压水流可以扩大煤岩锯缝损伤，高压水流会与煤岩壁发生冲击产生大量水雾，大量水雾可以提高金刚石锯片17的散热，以及达到除尘的作用，高压水流可以沿锯缝快速流动，对后续截割头11截割煤岩除尘以及截割头11的散热都具有良好的效果； [0039] (3)当金刚石锯片17对工作面切割的深度达到预设要求后，通过可伸缩机械臂12将截割头11伸出，截割头11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。 [0040] 对于工作面边缘的部位可以先通过第四机械臂8带动连接座9旋转，使连接座9旋转90度后，金刚石锯片切割部在上，截割头在下实现自下而上煤岩破碎；连接座9旋转后，通过第一液压缸1伸缩调整机械臂位置，第二机械臂5伸长，同时第三液压缸6通过伸缩调整位置，使金刚石锯片垂直于工作面，第二机械臂5继续伸长，达到金刚石锯片切割深度后，液第二压缸4伸长使工作部上升，同时调整第二机械臂5的伸缩量保证金刚石锯片的锯切深度，然后截割头11工作，将已经锯切好的煤岩进行破碎，可以保证机械安全的基础上提高煤岩的破碎效率。 [0041] 所有的动力都是通过液压系统提供。整体的旋转、机械臂的伸缩、金刚石锯片的转动等均依靠液压系统提供。金刚石锯片采用叶片式液压马达驱动，可伸缩机械臂12在旋转座13的上下摆动，通过摆动液压马达实现；金刚石锯片切割部间距的调节，通过液压缸伸缩实现。截割头11的伸缩通过液压缸的伸缩实现，同时截割头的旋转通过液压马达驱动。