一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构

1.本发明属于煤矿机械技术领域，具体涉及一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构。


背景技术：

2.煤炭产业是中国重要的基础产业，对中国国民经济发展起着不可忽视的作用。随着煤矿开采量的增加，煤矿开采难度也逐渐加大，为煤矿产业持续发展，对难开采煤层也要加以利用，对于这些煤层来说被截割对象的硬度已明显提升。截割坚硬煤岩对传统采掘机械设备的损害也不容忽视，可能造成机械设备直接报废。研制一种适用于高效破碎煤岩的掘进机构迫在眉睫，因此，发明一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构具有重要的应用价值和研究意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，利用多碟盘组合式形式，通过多碟盘沿轴向错落、周向等距布置排列，同时多碟盘刀具周转、自转、振动、随悬臂摆动直线进给复合运动截割，有效地提高了煤岩破碎效率。
4.本发明所采取的技术方案是：一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，包括机械激振式碟盘刀具机构、回转圆盘、永磁电机及三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具机构；所述机械激振式碟盘刀具机构安装于回转圆盘的中心位置，所述三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具机构环绕回转圆盘的中心位置均布于回转圆盘上，所述机械激振式碟盘刀具机构和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具机构沿轴向错落布置，所述永磁电机驱动回转圆盘，能够实现机械激振式碟盘刀具和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具的周转。
5.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
6.1、本发明提供一种由三个形状相同沿轴向错落、周向等距布置排列的组合式多碟盘，与单一的碟盘相比，掘进效率提高60％以上。
7.2、本发明永磁电机通过齿轮联轴器驱动回转圆盘，可实现机械激振式碟盘刀具和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具的周转，提高掘进效率60％以上。
8.3、本发明液压马达调速带动驱动轴和变角度平面齿轮旋转，变角度平面齿轮带动偏心块旋转，依据偏心块旋转振动原理，通过偏心块和蝶形弹簧可实现机械激振式碟盘刀具机构的轴向振动，提高掘进效率60％以上。
9.4、本发明永磁电机通过周转齿轮传动系统驱动三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具自转，提高掘进效率60％以上。
10.5、本发明通过环形弹簧与外载荷自平衡实现截割位移调整，提高掘进效率60％以上。
11.6、本发明提供的多碟盘刀具可单独实现周转、自转、振动，也可三种情况随悬臂摆
动直线进给复合运动截割，截割形式可调，复杂煤层掘进效率提高60％。
12.7、本发明伸缩液压缸、伸缩套和保护套同心布置在内伸缩机构壳体内，提高掘进效率60％以上。
13.8、本发明结构可靠，易于实现，能够截割硬岩，适用于煤矿巷道掘进及岩石隧道掘进等领域，具有降低生产成本，节约支护时间的优点，掘进效率提高60％以上。
附图说明
14.图1是本发明结构示意图；
15.图2是图1的a-a剖切图；
16.图3是图1的b向示意图；
17.图4是土3的c-c剖切图；
18.图5是本发明周转齿轮传动系统具体传动示意图；
19.其中：1、机械激振式碟盘刀具；2、轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具；3、回转圆盘；4、永磁电机；5、液压马达；6、驱动轴；7、周转齿轮传动系统；71、第一齿轮；72、第二齿轮；73、第三齿轮；74、旋转架；75、内环形齿轮；76、连接轴；8、偏心块；9、变角度平面齿轮；10、联轴节；11、蝶形弹簧；12、环形弹簧；13、螺旋花键；14、齿轮联轴器；141、驱动齿轮；142、从动齿轮；15、伸缩液压缸；16、伸缩套；17、保护套；18、内伸缩机构壳体；19、套筒；20、转轴。
具体实施方式
20.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的做进一步详细的描述。
21.参照图1～图5所示，本发明的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，包括机械激振式碟盘刀具1、回转圆盘3、永磁电机4及三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2；所述机械激振式碟盘刀具1安装于回转圆盘3的中心位置，所述三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2环绕回转圆盘3的中心位置均布于回转圆盘3上，所述机械激振式碟盘刀具1和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2沿轴向错落布置，所述永磁电机4驱动回转圆盘3，能够实现机械激振式碟盘刀具1和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2的周转。
22.如图1、图5所示，所述回转圆盘3后端开设中心槽口，回转圆盘3中心槽口的内侧壁后端与永磁电机4的输出轴之间设置齿轮联轴器14，永磁电机4经齿轮联轴器14驱动回转圆盘3。
23.如图5所示，所述齿轮联轴器14包括驱动齿轮141及从动齿轮142；所述驱动齿轮141套装在永磁电机4的输出轴上，所述回转圆盘3中心槽口的内侧壁后端一体设置环形排布的齿牙形成从动齿轮142，所述从动齿轮142与驱动齿轮141啮合连接。
24.永磁电机4带动驱动齿轮141转动，驱动齿轮141通过从动齿轮142带动回转圆盘3旋转。
25.如图5所示，回转圆盘3后端外壳与套筒19转动连接，套筒19套装在永磁电机4外侧与液压马达5连接。
26.如图1所示，所述永磁电机4的中心轴采用空心轴；永磁电机4后端设置有液压马达
5，与液压马达5连接的驱动轴6穿过永磁电机4的空心轴与安装在机械激振式碟盘刀具1上的振动组件连接，驱动轴6将液压马达5的动力传递给振动组件，实现机械激振式碟盘刀具1的振动。
27.如图4所示，所述振动组件包括变角度平面齿轮9、蝶形弹簧11、转轴20及两个偏心块8；所述机械激振式碟盘刀具1的刀杆后端插入回转圆盘3前端安装槽的部分设有环形凸起部和内腔，所述环形凸起部前后两端与回转圆盘3前端安装槽之间均设有多个蝶形弹簧11，所述转轴20通过轴承转动安装在机械激振式碟盘刀具1的刀杆后端内腔内，所述两个偏心块8上下平行且偏心固定在转轴20上，所述两个偏心块8的相对平面上均设有与转轴20同轴的平面环齿，所述变角度平面齿轮9竖直设置在两个偏心块8之间并与两个平面环齿啮合连接，驱动轴6前端通过联轴节10与变角度平面齿轮9的轮轴连接，所述驱动轴6后端与液压马达5的输出轴连接，所述液压马达5通过驱动轴6和变角度平面齿轮9带动偏心块8旋转，通过偏心块8和蝶形弹簧11能够实现机械激振式碟盘刀具1的振动。
28.如图1、图5所示，所述永磁电机4通过周转齿轮传动系统7驱动三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2自转。
29.如图5所示，所述周转齿轮传动系统7包括第二齿轮72、旋转架74、三个第三齿轮73及多个第一齿轮71；所述旋转架74转动套装在驱动轴6上，所述多个第一齿轮71均布安装在旋转架74上，所述回转圆盘3中心槽口的内侧壁设有内环形齿轮75，所述多个第一齿轮71均与内环形齿轮75啮合连接，所述第二齿轮72转动套装在驱动轴6上，所述三个第三齿轮73均与第二齿轮72啮合连接，且三个第三齿轮73分别固定对应的连接轴76上，三个所述连接轴76与三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2一一对应连接。
30.回转圆盘3带动第一齿轮71转动，旋转架74随着第一齿轮71转动，带动第二齿轮72，第二齿轮72与第三齿轮73啮合，将动力传递给轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2，从而实现轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2的自转。
31.如图4所示，每个所述轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2的刀杆部均开设有中心孔，并在该中心孔的后端设置花键，所述连接轴76前端与螺旋花键13后端固定连接，螺旋花键13前端与轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2通过花键连接，所述螺旋花键13和轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2的中心孔前端之间设有环形弹簧12，轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具2通过环形弹簧12与外载荷自平衡实现截割位移调整。
32.如图1所示，所述多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构还包括伸缩液压缸15、伸缩套16、保护套17及内伸缩机构壳体18；所述伸缩液压缸15的缸体部固定在内伸缩机构壳体18内，所述伸缩套16和保护套17从内到外依次同心套装在伸缩液压缸15的伸缩端上，且保护套17前端与液压马达5后端连接，实现伸缩液压缸15的伸缩端推动液压马达5直线进给。
33.多碟盘刀具周转、自转、振动、随悬臂摆动直线进给复合运动截割。
34.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

技术特征：
1.一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：包括机械激振式碟盘刀具(1)、回转圆盘(3)、永磁电机(4)及三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)；所述机械激振式碟盘刀具(1)安装于回转圆盘(3)的中心位置，所述三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)环绕回转圆盘(3)的中心位置均布于回转圆盘(3)上，所述机械激振式碟盘刀具(1)和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)沿轴向错落布置，所述永磁电机(4)驱动回转圆盘(3)，能够实现机械激振式碟盘刀具(1)和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)的周转。2.根据权利要求1所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：所述回转圆盘(3)后端开设中心槽口，回转圆盘(3)中心槽口的内侧壁后端与永磁电机(4)的输出轴之间设置齿轮联轴器(14)，永磁电机(4)经齿轮联轴器(14)驱动回转圆盘(3)。3.根据权利要求2所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：所述齿轮联轴器(14)包括驱动齿轮(141)及从动齿轮(142)；所述驱动齿轮(141)套装在永磁电机(4)的输出轴上，所述回转圆盘(3)中心槽口的内侧壁后端一体设置环形排布的齿牙形成从动齿轮(142)，所述从动齿轮(142)与驱动齿轮(141)啮合连接。4.根据权利要求1所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：所述永磁电机(4)的中心轴采用空心轴；永磁电机(4)后端设置有液压马达(5)，与液压马达(5)连接的驱动轴(6)穿过永磁电机(4)的空心轴与安装在机械激振式碟盘刀具(1)上的振动组件连接，驱动轴(6)将液压马达(5)的动力传递给振动组件，实现机械激振式碟盘刀具(1)的振动。5.根据权利要求4所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：所述振动组件包括变角度平面齿轮(9)、蝶形弹簧(11)、转轴(20)及两个偏心块(8)；所述机械激振式碟盘刀具(1)的刀杆后端插入回转圆盘(3)前端安装槽的部分设有环形凸起部和内腔，所述环形凸起部前后两端与回转圆盘(3)前端安装槽之间均设有多个蝶形弹簧(11)，所述转轴(20)通过轴承转动安装在机械激振式碟盘刀具(1)的刀杆后端内腔内，所述两个偏心块(8)上下平行且偏心固定在转轴(20)上，所述两个偏心块(8)的相对平面上均设有与转轴(20)同轴的平面环齿，所述变角度平面齿轮(9)竖直设置在两个偏心块(8)之间并与两个平面环齿啮合连接，驱动轴(6)前端通过联轴节(10)与变角度平面齿轮(9)的轮轴连接，所述驱动轴(6)后端与液压马达(5)的输出轴连接，所述液压马达(5)通过驱动轴(6)和变角度平面齿轮(9)带动偏心块(8)旋转，通过偏心块(8)和蝶形弹簧(11)能够实现机械激振式碟盘刀具(1)的振动。6.根据权利要求5所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：所述永磁电机(4)通过周转齿轮传动系统(7)驱动三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)自转。7.根据权利要求6所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：所述周转齿轮传动系统(7)包括第二齿轮(72)、旋转架(74)、三个第三齿轮(73)及多个第一齿轮(71)；所述旋转架(74)转动套装在驱动轴(6)上，所述多个第一齿轮(71)均布安装在旋转架(74)上，所述回转圆盘(3)中心槽口的内侧壁设有内环形齿轮(75)，所述多个第一齿轮(71)均与内环形齿轮(75)啮合连接，所述第二齿轮(72)转动套装在驱动轴(6)上，所述三个第三齿轮(73)均与第二齿轮(72)啮合连接，且三个第三齿轮(73)分别固定对应的连接轴
(76)上，三个所述连接轴(76)与三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)一一对应连接。8.根据权利要求7所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：每个所述轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)的刀杆部均开设有中心孔，并在该中心孔的后端设置花键，所述连接轴(76)前端与螺旋花键(13)后端固定连接，螺旋花键(13)前端与轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)通过花键连接，所述螺旋花键(13)和轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)的中心孔前端之间设有环形弹簧(12)，轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具(2)通过环形弹簧(12)与外载荷自平衡实现截割位移调整。9.根据权利要求6所述的一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，其特征在于：所述多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构还包括伸缩液压缸(15)、伸缩套(16)、保护套(17)及内伸缩机构壳体(18)；所述伸缩液压缸(15)的缸体部固定在内伸缩机构壳体(18)内，所述伸缩套(16)和保护套(17)从内到外依次同心套装在伸缩液压缸(15)的伸缩端上，且保护套(17)前端与液压马达(5)后端连接，实现伸缩液压缸(15)的伸缩端推动液压马达(5)直线进给。

技术总结
一种多碟盘刀具组合式悬臂式掘进机工作机构，属于煤矿机械技术领域。利用多碟盘组合式形式，通过多碟盘沿轴向错落、周向等距布置排列，同时多碟盘刀具周转、自转、振动、随悬臂摆动直线进给复合运动截割，有效地提高了煤岩破碎效率。机械激振式碟盘刀具机构安装于回转圆盘的中心位置，三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具机构环绕回转圆盘的中心位置均布于回转圆盘上，机械激振式碟盘刀具机构和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具机构沿轴向错落布置，永磁电机驱动回转圆盘，能够实现机械激振式碟盘刀具和三个轴向自适应截割位移调节式碟盘刀具的周转。本发明具有降低生产成本，节约支护时间的优点，掘进效率提高60％以上。以上。以上。


技术研发人员：刘春生 郝鑫 李德根 任春平
受保护的技术使用者：黑龙江科技大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/20