CN101021150A - 掘进机的掘进头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机的掘进头，包括一对组锯，该对组锯通过锯夹连接滑轨外壳，滑轨外壳通过组锯摆角转筒的轴与大盖板上的小盖板相连，大盖板轴上套装的截割头转筒与旋转套筒的一端连接，旋转套筒的另一端套在安装于摆动马达套筒内的摆动马达的输出轴上，摆动马达套筒由连接板连接在水平回转套筒上，驱动掘进头俯仰和水平回转的油缸连接水平回转套筒、摆动马达套筒和行走装置的外筒。本发明的优点是采用可内部传水冷却的两片圆形组锯对煤壁进行三维切割，截割功耗比滚筒式截割头大幅下降，工作面块煤率提高至60％以上，粉尘浓度显著降低，可截割岩石硬度增大至80MPa，锯齿耐磨性和硬度较现用截齿有较大提高，经济效益显著。

Description

掘进机的掘进头

一、所属技术领域

本发明涉及一种掘进头，尤其是一种煤矿巷道掘进机或其他矿山巷道掘进机用的掘进头。

二、背景技术

目前，现有掘进机的掘进头截割煤壁使用的是横轴或纵轴滚筒式截割头，截齿材料多为硬质合金，且未形成对每个截齿间内喷水；这种掘进头的截割头存在以下几点不足：第一是使用滚筒式截割头截割煤壁，磨碎了大部分的块煤，块煤率较低，截割功耗较大；第二是使用硬质合金材料的截齿，截割硬矸石时偏软，截齿和齿座磨损较大，第三是截割头上的内喷水的水道和喷头常被堵塞，其原因之一是截割头的截齿是螺旋形排列的，在截割煤壁时截割头前端的截齿间的碎煤不易被排出而产生压力，堵塞了截割头上的内喷水的水道和喷头，这种堵塞是滚筒式截割头不可避免的，进行处理时非常困难且耗费工时，以至许多作业现场掘进机的内喷水被废弃不用，而仅用外部喷水对截齿进行冷却和消尘的效果是非常不充分的。

三、发明内容

1、发明目的：为了克服现有掘进机的掘进头截割功耗大，块煤率低，截齿偏软，耐磨性差，内喷水的水道和喷头常被堵塞等不足，本发明提供一种掘进机的掘进头，该掘进头上有两片可以实现内部传水冷却的圆形组锯及驱动其实现旋转、三维移动的装置，可对煤壁进行三维切割，落下块煤为近似长方体，锯片的锯齿采用金刚石材料，其耐磨性和硬度较现用硬质合金刀头大为增强。

2、技术方案：本发明所述的一种圆锯式掘进机的掘进头，包括一对组锯，该一对组锯对称地安装在相应的锯夹上，且通过安装在锯夹上的组锯马达使组锯旋转，锯夹上设有滑轨，滑轨与连接在滑轨外壳滑槽中的组锯推进油缸相连，组锯推进油缸驱动锯夹并带动组锯沿滑槽移动，滑轨外壳通过组锯摆角转轴与连接在大盖板上的小盖板连接，在大盖板与滑轨外壳之间设有驱动滑轨外壳左右转动的组锯摆角油缸，大盖板的轴孔内装有轴，轴外套装截割头转筒，旋转套筒的一端连接在截割头转筒上，在大盖板和旋转套筒之间连接有驱动大盖板左右转动的截割头摆角油缸，旋转套筒的另一端套装在摆动马达一端的输出轴上，摆动马达安装在摆动马达套筒内的一端，对旋转套筒定位的定位油缸连接在旋转套筒的外圆上，摆动马达套筒的另一端通过连接板连接在水平回转套筒上，驱动掘进头俯仰切割的俯仰油缸连接在水平回转套筒和摆动马达套筒之间，水平回转套筒内的轴的一端安装在外筒的盖板上，驱动掘进头左右转动的水平回转油缸的两端分别连接在水平回转套筒一侧与外筒的盖板上。

为了能使锯片实现内部传输水或冷却液的目的，组锯是由两片或多片圆形锯片单元各自一侧平面涂胶粘剂粘合、再加螺钉或铆钉加强固定复合而成，在锯片单元相邻的表面设有主水槽和喷水槽，喷水槽一端与主水槽相连，另一端分别与两个相间隔的锯齿的齿根相连，两个锯片单元上的主水槽相互对应形成组锯的主水道，在靠近传动轴安装的一个锯片单元上沿轴孔周围设有与主水道相通并最终与锯齿的齿根相通的进水孔。

为了将水或冷却液从外部传入组锯中，锯夹内设有传水通道，该传水通道与组锯中的进水孔相通。

本发明的工作原理是：掘进头前端安装两个可以内喷水的内传水组合圆锯，即组锯，内喷水由组锯内部向各个齿间喷出，对组锯每个径向锯齿进行冷却和消尘。两个组锯由锯夹和组锯马达相连，组锯由组锯马达拖动旋转，并由组锯推进油缸推拉，沿滑轨外壳内的槽确定的平面前后移动，切入和退出煤壁，两个滑轨外壳可由组锯摆角油缸推拉绕各自的组锯摆角转轴各转动45°。两个组锯平面的延展面相互形成直角且两个组锯平面的延展面与巷道底板也形成直角后，两个组锯沿各自的滑轨外壳内的槽确定的平面切入煤壁约350毫米，为防止两个组锯锯齿碰擦，在组锯推进油缸推至最大长度，推进停止时，两个组锯的锯齿尖还有10-15毫米的距离，保持组锯转速和两个组锯的相对位置，由掘进头的俯仰装置使两个组锯同时向上或向下切割至顶板或底板，组锯推进油缸收缩，使两个组锯退出煤壁，由掘进头的回转装置使两个组锯同时向左或向右移动约350毫米，组锯推进油缸伸出，再次推动旋转的组锯切人煤壁约350毫米后继续向上或向下切割至顶板或底板，循还这个过程，两个组锯对煤壁形成竖直方向的交角为90°的二维切割。为使组锯能切割较窄巷道的边角，两个组锯应能共同向左或向右摆动一个角度、由截割头摆角油缸推拉使两个滑轨外壳和连接它们的小盖板、大盖板一同绕截割头转筒中心向左或向右转动各45°，从而带动两个组锯共同向左或向右摆动45°。为使两个组锯可对煤壁进行第三维切割，即形成两个组锯平面与底板平行或近似平行的横向切割，应使两个组锯绕组锯回转中心线旋转90°，把截割头转筒与旋转套筒的一端相连，旋转套筒的另一端与安装在摆动马达套筒内部的摆动马达的输出轴相连，摆动马达输出轴可带动旋转套筒绕组锯回转中心线旋转90°，从而使两个组锯绕组锯回转中心线旋转90°，为使组锯对煤壁顶、地板间的纵向切割或对巷道两侧间的横向切割连续进行，把摆动马达套筒由连接板和水平回转套筒相连，水平回转套筒上连接俯仰油缸的一端，摆动马达套筒上连接俯仰油缸的另一端，俯仰油缸可推拉摆动马达套筒绕俯仰回转中心线上下转动，从而带动两个组锯对煤壁进行连续纵向切割；水平回转套筒上还连接与外筒相连的水平回转油缸的一端，水平回转油缸可推拉水平回转套筒带动连接板、摆动马达套筒绕水平回转中心左右转动各45°，从而带动两个组锯对煤壁进行横向连续切割。

3、有益效果：本发明的掘进头因采用可内部传水冷却的圆形组锯对煤壁进行三维切割，其功耗比现有掘进机掘进头使用的滚筒式截割头截割功耗大为下降，工作面的块煤率提高至60％以上，粉尘浓度降低，可截割岩石硬度增大至80MPa，锯齿耐磨性和硬度较现用硬质合金刀头有较大提高，经济效益显著。

四、附图说明：

图1是本发明主机的主视图。

图2是本发明主机的俯视图。

图3是图1中组锯由45°转到0°位置，并绕组锯回转中心线旋转90°的图形。

五、具体实施方式

根据图1，本发明所涉及的部件名称罗列如下：组锯1、锯夹2、.组锯马达3、滑轨外壳4、组锯推进油缸5、组锯摆角转轴6、小盖板7、组锯摆角油缸8、大盖板9、截割头转筒10、截割头摆角油缸11、旋转套筒12、定位油缸13、导程孔14、摆动马达15、摆动马达套筒16、俯仰油缸17、连接板18、水平回转套筒19、操作台20、水平回转油缸21、外筒22、装煤溜23、转向导轨副24、装煤溜马达25、中筒后油缸26、转向推移油缸27、转向支撑油缸28、中筒29、外筒后油缸30、回链装置31、内筒32、外中筒导轨副33、外中筒推移油缸34、外筒前油缸35、中内筒导轨副36、中内筒推移油缸37、中筒前油缸38、铲板倾斜油缸39、铲板40、铲板铰链41、尾轮架42、尾轮滚43。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在图1中，主机掘进头前端的两个组锯1是两个内传水组合圆锯片，一个内传水组合圆锯片是用两片直径为1米、厚度为10毫米的金刚石锯片，中间涂胶粘剂粘合后再加70个M10的特制平头螺钉固定而成的，在特制平头螺钉的两端焊接有轴向锯齿，使组锯1可以进行轴向微量切割，在两片金刚石锯片相互粘合的表面设有主水槽和喷水槽，喷水槽一端与主水槽相连，另一端分别与两个相间隔的锯齿的齿根相连，两个锯片上的主水槽相互对应形成组锯1的主水道，在靠近传动轴安装的一个锯片单元上沿轴孔周围设有与主水道相通并最终与锯齿的齿根相通的进水孔。圆形组锯1周边焊有金刚石锯齿，使得组锯1的每个齿间都能实现内喷水，对锯齿进行冷却和降尘，另外装设的外喷水可进一步冷却和消尘，圆形组锯1用M12的螺栓固定在锯夹2的一侧，锯夹2的另一侧装有组锯马达3，为避免组锯马达3输出轴承受径向力和轴向力，锯夹2内装有设在组锯马达3外部的两个角接触球轴承，锯夹2内设有四条圆形的直径8毫米的传水通道，该传水通道与组锯1中的进水孔相通，锯夹2上设有滑轨，滑轨内侧装有组锯推进油缸5，组锯推进油缸5的一端连接组锯滑轨，另一端连接滑轨外壳4，滑轨外壳4内设有上下两个滑槽，可使锯夹2上的滑轨沿滑槽前后滑移，当组锯推进油缸5伸长时，组锯1可切入煤壁350毫米；滑轨外壳4上焊有转筒，转筒内装有轴承和组锯摆角转轴6，组锯摆角转轴6两端装在小盖板7孔内，小盖板7制成两块，便于组锯马达3和组锯推进油缸5的拆卸和检修，两块小盖板7另一端用螺栓固定在大盖板9上，大盖板9与滑轨外壳4间装有组锯摆角油缸8，组锯摆角油缸8一端连接在滑轨外壳4上，另一端连接在大盖板9上，组锯摆角油缸8推拉滑轨外壳4带动组锯1绕滑轨外壳4的转筒中心转动45°，使两个组锯1平面延展面形成直角，对煤壁进行竖直方向的二维切割；大盖板9的轴孔内装有轴，轴的外面套装截割头转筒10，截割头转筒10连接在旋转套筒12的一端上，大盖板9的轴孔两侧用耳环和销轴连接着摆角油缸11的一端，摆角油缸11的另一端连接在旋转套筒12上，摆角油缸11关于组锯回转中心线左右对称布置，左侧两油缸伸长的同时，右侧两油缸缩短；反之，左侧两油缸缩短，右侧两油缸伸长，用以推动大盖板9相对组锯回转中心线左右转动各45°，使组锯1便于切割窄巷边角；旋转套筒12的另一端套装在摆动马达15输出轴上，摆动马达15输出轴可绕组锯回转中心线转动90°，摆动马达15装在摆动马达套筒16内，当摆动马达15输出轴转动90°时，带动旋转套筒12及组锯1绕组锯回转中心线转过90°，使组锯1能够由纵向切割转为横向切割；在旋转套筒12外圆上装有8个定位油缸13，定位油缸13推杆端连在旋转套筒12上，定位油缸13缸筒端可在旋转套筒12的导程孔14内滑动，当旋转套筒12带动组锯1转过了90°时，定位油缸13缸筒端伸出，***摆动马达套筒16对应的8个孔内，使旋转套筒12定位。摆动马达套筒16用连接板18加上轴承连接在水平回转套筒19上，水平回转套筒19上连接着俯仰油缸17的一端，俯仰油缸17的另一端连接在摆动马达套筒16上，摆动马达套筒16连接板18可在俯仰油缸17的推动下绕水平回转套筒19上的俯仰回转中心俯仰，俯角为28°，仰角为37°，从而带动组锯1对煤壁进行纵向切割，水平回转套筒19上还连着水平回转油缸21的一端，水平回转油缸21的另一端装在外筒22的盖板上，水平回转油缸19推拉水平回转套筒19绕水平回转中心线左右转动各45°，从而带动组锯1对煤壁进行横向切割。水平回转套筒19的轴的下端装在外筒22前端上部的轴孔内，外筒22上还装有操作台20，外筒22前端两侧装有外筒前油缸35两个，后端两侧装有外筒后油缸30两个，外筒前油缸35和外筒后油缸30以同一高度支撑外筒22时，外筒22及主机为平行于底板的状态，外筒前油缸35撑起高度大于外筒后油缸30撑起高度时，主机就有一个向上的倾角，此时主机可转入向上掘进；当外筒后油缸30撑起高度大于外筒前油缸35撑起高度时，主机就有一个向下的倾角，此时主机可转入向下掘进。外筒22内装有中筒29，外筒22和中筒29由外中筒导轨副33相连，在中筒29和外筒22之间装有用于使中筒和外筒相对移动的外中筒推移油缸34，外筒前油缸35和外筒后油缸30支撑起外筒22时，中筒29收起中筒前油缸38和中筒后油缸26后，可由外中筒推移油缸34推拉沿外中筒导轨副33相对外筒22前后移动，中筒前油缸38和中筒后油缸26支撑起中筒29时，外筒22便可在外中筒推移油缸34推拉下沿外中筒导轨副33相对于中筒29前后移动，外筒22和中筒29的交替支撑使主机前后移动直线行走；因水平回转套筒的轴的下端安装在外筒22前端上部，使两个组锯1沿组锯回转中心线前后移动，可共用外筒22、中筒29交替支撑的方式。中筒29后部还装有和中筒后油缸26相连的转向支撑油缸28两个，转向支撑油缸28和中筒后油缸26间装有弧形的转向导轨副24和转向推移油缸27两个，主机直线行走时，转向支撑油缸28是收起的，其位置和中筒后油缸26是并排的；当主机需转向时，中筒前油缸38和中筒后油缸26撑起中筒29，此时中筒29撑起了外筒22和内筒32，即撑起了主机；转向支撑油缸28由转向推移油缸27推拉，沿弧形的转向导轨副24移至转向位置后，伸出其油缸推杆支撑住中筒29后端，中筒后油缸26收缩，此时主机重量仍压在中筒前油缸38和中筒后油缸26上，只是中筒后油缸26对地面的压力通过转向导轨副24转移在转向支撑油缸28上，用转向推移油缸27推动中筒后油缸26带动中筒29及主机偏移后，中筒后油缸26推杆伸出，支撑住中筒29后端，收起转向支撑油缸28推杆，由转向推移油缸27把转向支撑油缸28拉回至和中筒后油缸26并排的原始位置，至此，主机转向便可完成，如一次转向角度不够可重复数次；中筒29后端上部装有装煤溜23的溜头和装煤溜马达25，中筒29内部装有内筒32，内筒32和中筒29由中内筒导轨副36相连，内筒内部就是过煤通道，设计为600毫米×450毫米，装煤溜23的链条、刮板在装煤溜马达25的驱动下经过尾轮滚43后进入载煤阶段，在尾轮架42、内筒32的底板上面运行至中筒29底板的水平部分上面，再沿中筒29底板的倾斜部分上面运行至装煤溜23的溜头，卸煤后经过中筒29底板的倾斜部分下面的回链装置31从中筒29底板下面穿过，回到尾轮滚43。内筒32和中筒29间装有中内筒推移油缸37，内筒32由中内筒推移油缸37推拉沿中内筒导轨副36前后移动，从而带动安装在内筒32前端的尾轮架42前后移动，与此同时中筒29后端底板的倾斜部分下面安装的回链装置31把装煤溜23的链条以相等的长度进行前后平移，尾轮架42两侧装有铲板铰链41，铲板铰链41连接着两块弧形的铲板40，弧形的铲板40随内筒32和尾轮架42由中内筒推移油缸37推动一起向前移动至贴近巷道前方的煤壁进行铲煤，把煤铲入铲板40内，同时装煤溜23、尾轮滚43由装煤溜马达25带动，使尾轮滚43前后移动的过程中一直在转动，由装煤溜23链条上连接的刮板把尾轮滚43前方的煤刮入装煤溜23中，在内筒32前端两侧还装有铲板倾斜油缸39，铲板40既可随内筒32及尾轮架42前后移动，又可由铲板倾斜油缸39推动绕铲板铰链41侧倾转动45°，在铲板40铲入锯割落下的煤堆后，铲板40由铲板倾斜油缸39推动倾斜45°，使铲入铲板40的煤倒入装煤溜23中，装煤溜23在装煤溜马达25拖动下把煤运至矿车或煤溜、皮带运输机。

本机切割落煤的具体操作顺序是：

1、两个组锯1由组锯推进油缸5拉回至滑轨外壳4的后端，2、两个组锯摆角油缸5收回，使两个组锯1平面平行，摆动马达15转动，使两个组锯1的平面为横向平面，3、定位油缸13缸筒伸出至摆动马达套筒16对应的8个孔内，，使旋转套筒12相对于摆动马达套筒16定位，4、俯仰油缸17缩回，使组锯1下方一侧的锯尖靠近底板，5、组锯马达3转动，拖动组锯1转动，6、组锯推进油缸5伸出，推动组锯1切割进入煤壁350毫米，7、水平回转油缸21伸缩，推拉水平回转套筒19向左或向右转动，带动组锯1向左或向右对煤壁进行横向切割至巷道两侧，8、组锯推进油缸5收缩，使组锯1退出煤壁，此时可不停止组锯马达3的转动，9、俯仰油缸17伸缩，使组锯1抬起或下降250～350毫米，10、组锯推进油缸5伸长，使组锯1再切割进入煤壁，11、水平回转油缸21伸缩，带动组锯1向左或向右切割至巷道两侧，12、循环上述步骤，直至组锯1在煤壁上锯割形成间隔250～350毫米、深350毫米、宽22毫米的横向的锯缝；13、组锯推进油缸5缩回，使组锯1退出煤壁，14、停止组锯马达3转动，15、定位油缸13收缩，解除定位、16、摆动马达15转动，带动旋转套筒12及组锯1绕组锯回转中心线转过90°，使两个组锯1的平面为纵向平面，17、定位油缸13缸筒伸出至摆动马达套筒16对应的8个孔内，对旋转套筒12进行定位，18、组锯摆角油缸8伸长，推动两个组锯1绕各自组锯摆角转轴6各转动45°，19、组锯马达3转动，拖动组锯1转动，组锯推进油缸5伸长，使组锯1切入煤壁350毫米(此时两锯尖相距10～15毫米)，20、俯仰油缸17伸缩，使组锯1上下切割煤壁至顶板或底板，21、组锯推进油缸5缩回，组锯1退出煤壁，22、水平回转油缸21伸缩，使组锯1向左或向右移动250～350毫米，23、组锯推进油缸5伸长，使组锯1切入煤壁350毫米，24、俯仰油缸17伸缩，组锯1上下切割煤壁至顶板或底板，25、循环上述过程，煤壁被锯割为边长250～350毫米的块煤落下。

Claims (3)

1、一种掘进机的掘进头，其特征在于：它包括一对组锯(1)，该一对组锯(1)，对称地安装在相应的锯夹(2)上，且通过安装在锯夹(2)上的组锯马达(3)使组锯(1)旋转，锯夹(2)上设有滑轨，滑轨与连接在滑轨外壳(4)滑槽中的组锯推进油缸(5)相连，组锯推进油缸(5)驱动锯夹(2)并带动组锯(1)沿滑槽移动，滑轨外壳(4)通过组锯摆角转轴(6)与连接在大盖板(9)上的小盖板(7)连接，在大盖板(9)与滑轨外壳(4)之间设有驱动滑轨外壳(4)左右转动的组锯摆角油缸(8)，大盖板(9)的轴孔内装有轴，轴外套装截割头转筒(10)，旋转套筒(12)的一端连接在截割头转筒(10)上，在大盖板(9)和旋转套筒(12)之间连接有驱动大盖板(9)左右转动的截割头摆角油缸(11)，旋转套筒(12)的另一端套装在摆动马达(15)一端的输出轴上，摆动马达(15)安装在摆动马达套筒(16)内的一端，对旋转套筒(12)定位的定位油缸(13)连接在旋转套筒(12)的外圆上，摆动马达套筒(16)的另一端通过连接板(18)连接在水平回转套筒(19)上，驱动掘进头俯仰切割的俯仰油缸(17)连接在水平回转套筒(19)和摆动马达套筒(16)之间，水平回转套筒(19)内的轴的一端安装在外筒(22)的盖板上，驱动掘进头左右转动的水平回转油缸(21)的两端分别连接在水平回转套筒(19)一侧与外筒(22)的盖板上。

2、根据权利要求1所述的掘进机的掘进头，其特征在于：组锯(1)为由两片圆形锯片单元组合而成的内传水圆组合锯片。

3、根据权利要求1所述的掘进机的掘进头，其特征在于：锯夹(2)内设有传水通道，该传水通道与组锯(1)中的进水孔相通。

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