掘进机及其截割部的制作方法
专利名称掘进机及其截割部的制作方法
技术领域本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种掘进机及其截割部。
背景技术目前，煤矿等矿山开采掘进用的轻小型掘进机上的小直径截割头，如图1所示，这种截割头包含截割头体1、截割主轴2、动端盖3、浮动油封4、螺栓5、静端盖6、轴套7、轴承
8、伸缩筒9、截割臂及其外筒10。其中，截割头体I上设置有截齿(图1中未示出)。截割头体1、动端盖3、静端盖6、轴承8、轴套7分别套设于截割主轴2。动端盖3与静端盖6截之间设置有浮动油封4，静端盖6通过轴套7套设于所述截割主轴2。伸缩筒9与截割臂外筒10之间形成有水腔11，二者并与静端盖6接触。伸缩筒9套设于静端盖6的一部分，并通过螺栓5与其接触的静端盖6的部位连接。从图1可以看出，截割头体I固定在截割臂外筒10的外侧，因此，截割头体I的直径大小直接受截割臂外筒10的直径影响。一般来讲，纵轴悬臂式掘进机的截割臂就功能来说主要有两种形式，即可伸缩和不可伸缩。其中，可伸缩的截割臂保证截割头灵活地前后移动，具有操作方便，巷道成形好等许多优点。但是，设计成伸缩结构会导致截割臂的直径偏大，进而使截割头直径也相应较大。因此，掘进机产品中采用伸缩结构的截割头直径普遍比较大。这样，在保证强度的前提下，截割臂外筒的直径不可能缩小太多，因此受截割头破岩能力的限制，这种截割头结构一般只能适合半煤岩和全煤巷道，导致掘进机的使用场景受到限制。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提出一种掘进机及其截割部，能够减小截割头体的直径，并保持截割头体与轴承之间的悬臂不变。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:—方面，本实用新型提供了一种掘进机的截割部，该截割部包括:设置有截齿的截割头体、截割臂外筒、伸缩筒、静端盖、动端盖、轴承及截割主轴；其中，所述截割头体的末端位于所述截割臂外筒的前方；所述伸缩筒位于所述截割头体和所述截割臂外筒的内部，并套设于所述轴承外侧；所述伸缩筒与所述截割臂外筒抵靠，通过第一连接件与所述截割臂外筒连接；所述静端盖位于所述截割头体的内部，所述静端盖的一端搭设于所述动端盖上，另一端与所述伸缩筒和所述轴承接触，并通过第二连接件连接至所述伸缩筒。可选地，上述装置中，所述静端盖与所述伸缩筒相接触的一端的周边外缘设置有凸沿，所述凸沿与所述伸缩筒接触，所述第二连接件连接所述凸沿至所述伸缩筒。可选地，上述装置中，所述第二连接件为第二螺栓。可选地，上述装置中，所述截割臂外筒与所述伸缩筒之间形成有水腔。 可选地，上述装置中，在所述伸缩筒与所述截割臂外筒抵靠处，所述伸缩筒设置有第一限位部，所述截割臂外筒设置有第二限位部；其中，所述第一限位部与第二限位部相扣合使所述伸缩筒与所述截割臂外筒连接。可选地，上述装置中，所述第一连接件包括联结环和第一螺栓；其中，所述联结环垂直所述截割臂外筒和所述伸缩筒抵靠接触面设置，所述螺栓连接所述联结环与所述伸缩筒。另一方面，本实用新型还提供一种掘进机，该掘进机设置有上述任一种所述的截割部。相对于现有技术，本实用新型具有以下优势:本实用新型的截割部，将截割头体布置在截割臂外筒之前，使截割头体的直径大小不受截割臂外筒的直径限制，能够在保证强度的前提下，使截割部中截割头体的直径可以做得足够小，提高截齿的破岩能力，从而适应岩石硬度较大的巷道。并且，通过改变静端盖、伸缩筒的尺寸、形状及其相对位置，使轴承相对伸缩筒的重心前移，确保截割头与轴承的距离不增加，能够保持截割头体与轴承之间的悬臂不变，进而保证截割主轴承的受力不增加，防止轴承因为受力过大而被损坏。
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:图1为相关技术中不意图；图2为本实用新型实施例的掘进机示意图。附图标记说明I 截割头体2 截割主轴3 动端盖4 浮动油封5 螺栓6 静端盖7 轴套8 轴承9 伸缩筒10截割臂外筒11 水腔100截割头体101 联结环102 第一螺栓20 截割主轴30 动端盖40 浮动油封50 第二螺栓[0039]60静端盖61凸沿70轴套80轴承90伸缩筒91第一限位部200截割臂外筒201第二限位部
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图 ，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明:请参照图2，其示出了本实施例的掘进机的截割部，该截割部包括:设置有截齿的截割头体100、截割臂外筒200、伸缩筒90、静端盖60、动端盖30、轴承80及截割主轴20 ;其中，所述截割头体100的末端位于所述截割臂外筒200的前方。所述伸缩筒90位于所述截割头体100和所述截割臂外筒200的内部，并套设于所述轴承80外侧。所述伸缩筒90与所述截割臂外筒200抵靠，通过第一连接件与所述截割臂外筒200连接。所述静端盖60位于所述截割头体100的内部，所述静端盖60的一端搭设于所述动端盖30上，另一端与所述伸缩筒90和所述轴承80接触，并通过第二连接件连接至所述伸缩筒90。本实施例中，截割头体100、截割主轴20和轴承80为主要受力件。伸缩筒90带动截割头体伸缩，截割臂外筒200起保护和加强作用。本实施例将截割头体100的结构进行改进，并将其在截割部上的位置向前缩进，使其末端位于截割臂外筒200的前方，进而缩小截割头体100的直径。之所以缩小截割头体100的直径，是因为:截割头体100作为掘进机的直接工作部件，其直径的大小直接影响到截齿的切入力即破岩能力。根据公式F=n/r可知截齿的破岩能力与截割头体100半径成反比，其中:F为截齿切入力、η为切割主轴输出扭矩、r为截割头体半径。显然，截齿的破岩能力与截割头体半径成反比，即截割头体100的半径越小，截齿的破岩能力越强。因而，截割头体100的直径减小能够提高其破岩能力，从而适应岩石硬度较大的巷道。因此，本实施例将截割头体100布置在截割臂外筒200之前，使截割头体100的直径大小不受截割臂外筒200的直径限制，因此，能够在保证强度的前提下，使截割部中截割头体100的直径可以做得足够小，以适应不同的作业场景的需要。需要指出的是，经测试得知，本实施例的截割部可以使截割头体100的直径减小至IJ 750毫米以下。[0055]需要说明的是，本实施例中，为配合缩小直径后的截割头体100尺寸与内部结构的要求，对静端盖60与伸缩筒90的尺寸与形状进行相应的改变，同时使改变后的结构能够保证截割头体100与轴承80的悬臂保持不变。这里，之所以保证截割头体100与轴承80的悬臂保持不变，是因为:如果截割头体前移导致截割头体受力位置与轴承的悬臂过长，力矩增大，从而使截割主轴以至整个截割臂的受力能力降低，并会导致轴承受到的径向力大幅增加，实际工况以及振动情况会更加恶劣，无法满足工作需要。因此，非常有必要保证截割头体100与轴承80的悬臂保持不变。需要强调的是，采用本实施例上述的截割部结构，使轴承80相对伸缩筒90前移，缩小所述静端盖60与所述伸缩筒90的尺寸，并所述静端盖60与所述伸缩筒90的重心后移，以保持截割头体与轴承之间的悬臂不变。例如:将所述位于截割头体100内的伸缩筒90的厚度减小，将静端盖60的直径减小并通过在底部外周设置凸缘的方式来降低其在截割头体100内占用的空间。因此，本实施例能够确保截割头与轴承的距离不增加，从而保持截割头体与轴承之间的悬臂不变，进而保证截割主轴承的受力不增加，防止轴承因为受力过大而被损坏。可选的是,上述实施例中，如图2所示,所述静端盖60与所述伸缩筒90相接触的一端的周边外缘设置有凸沿61，所述凸沿61与所述伸缩筒90接触，所述第二连接件连接所述凸沿61至所述伸缩筒90。需要说明的是，本实施例中，凸沿61与静端盖60—体成型。如图2所示，本实施例中，动端盖30与静端盖60截之间设置有浮动油封40，静端盖60通过轴套70套设于所述截割主轴20。可选的是，上述各实施例中，所述第二连接件为第二螺栓50，如图2所示。可选地，上述各实施例中，如图2所示，所述截割臂外筒200与所述伸缩筒90之间形成有水腔110。可选的是，上述各实施例中，在所述伸缩筒90与所述截割臂外筒200抵靠处，所述伸缩筒90设置有第一限位部91，所述截割臂外筒200设置有第二限位部201。如图2所示，所述第一限位部91与第二限位部201相扣合使所述伸缩筒90与所述截割臂外筒200连接。可选的是，上述各实施例中，所述第一连接件包括联结环101和第一螺栓102。如图2所示，所述联结环101垂直所述截割臂外筒200和所述伸缩筒90抵靠接触面设置，所述第一螺栓102连接所述联结环101与所述伸缩筒90。本实施例中，如图2所示，用螺栓将联结环联结在伸缩筒上，起到固定截割臂外筒200和伸缩筒90的作用。同时，主轴承相对伸缩筒90向前布置，并将静端盖的直径缩小并相应改动形状，获得小直径截割头体。从上述各实施例可以看出，本实用新型具有如下优点:本实用新型的截割部，将截割头体布置在截割臂外筒之前，使截割头体的直径大小不受截割臂外筒的直径限制，能够在保证强度的前提下，使截割部中截割头体的直径可以做得足够小，提高截齿的破岩能力，从而适应岩石硬度较大的巷道。并且，通过改变静端盖、伸缩筒的尺寸、形状及其相对位置，使轴承相对伸缩筒的重心前移，确保截割头与轴承的距离不增加，能够保持截割头体与轴承之间的悬臂不变，进而保证截割主轴承的受力不增加，防止轴承因为受力过大而被损坏。[0069]本实用新型实施例还提供了一种掘进机，该掘进机设有上述任一种截割部，由于上述任一种截割部具有上述技术效果，因此，设有该截割部的掘进机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种掘进机的截割部，其特征在于，包括:设置有截齿的截割头体(100)、截割臂外筒(200 )、伸缩筒(90 )、静端盖(60 )、动端盖(30 )、轴承(80 )及截割主轴(20 );其中，所述截割头体(100)的末端位于所述截割臂外筒(200)的前方；
所述伸缩筒(90)位于所述截割头体(100)和所述截割臂外筒(200)的内部，并套设于所述轴承(80)外侧；所述伸缩筒(90)与所述截割臂外筒(200)抵靠，通过第一连接件与所述截割臂外筒(200)连接；
所述静端盖(60)位于所述截割头体(100)的内部，所述静端盖(60)的一端搭设于所述动端盖(30 )上，另一端与所述伸缩筒(90 )和所述轴承(80 )接触，并通过第二连接件连接至所述伸缩筒(90)。
2.根据权利要求1所述的掘进机的截割部，其特征在于，所述静端盖(60)与所述伸缩筒(90)相接触的一端的周边外缘设置有凸沿(61)，所述凸沿(61)与所述伸缩筒(90)接触，所述第二连接件连接所述凸沿(61)至所述伸缩筒(90)。
3.根据权利要求2所述的掘进机的截割部，其特征在于，所述第二连接件为第二第二螺栓(50)。
4.根据权利要求1所述的掘进机的截割部，其特征在于，所述截割臂外筒(200)与所述伸缩筒(90 )之间形成有水腔(110)。
5.根据权利要求1所述的掘进机的截割部，其特征在于，在所述伸缩筒(90)与所述截害_外筒(200)抵靠处，所述伸缩筒(90)设置有第一限位部(91)，所述截割臂外筒(200)设置有第二限位部(201);其中，所述第一限位部(91)与第二限位部(201)相扣合使所述伸缩筒(90)与所述截割臂外筒(200)连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的掘进机的截割部，其特征在于，所述第一连接件包括联结环(101)和第一第一螺栓(102 );其中，所述联结环(101)垂直所述截割臂外筒(200 )和所述伸缩筒(90)抵靠接触面设置，所述第一螺栓(102)连接所述联结环(101)与所述伸缩筒(90)。
7.一种掘进机，其特征在于，该掘进机设置有根据权利要求1至6任一项所述的截割部。
专利摘要本实用新型公开了一种掘进机及其截割部，其中，该截割部包括设置有截齿的截割头体、截割臂外筒、伸缩筒、静端盖、动端盖、轴承及截割主轴；其中，所述截割头体的末端位于所述截割臂外筒的前方；所述伸缩筒位于所述截割头体和所述截割臂外筒的内部，并套设于所述轴承外侧；所述伸缩筒与所述截割臂外筒抵靠，通过第一连接件与所述截割臂外筒连接；所述静端盖位于所述截割头体的内部，所述静端盖的一端搭设于所述动端盖上，另一端与所述伸缩筒和所述轴承接触，并通过第二连接件连接至所述伸缩筒。因此，本实用新型掘进机的截割部能够减小截割头体的直径，并保持截割头体与轴承之间的悬臂不变。
文档编号E21C25/10GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者王庆, 王智永 申请人:三一重型装备有限公司基于故障树的掘进机截割部摆动故障分析--《煤炭与化工》2015年03期
基于故障树的掘进机截割部摆动故障分析
【摘要】：掘进机液压系统非常重要且十分复杂,由于液压元件数量多、动作频繁,很容易发生故障。针对掘进机截割部摆动故障,利用故障树分析法,构建故障树并进行定性与定量分析。通过定性分析得到导致故障的主要因素,通过定量分析求得系统平均故障时间和故障率。针对易发生故障的油液污染、柱塞泵以及各类换向阀问题提出了改进措施,具有一定的指导意义。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TD421.5【正文快照】：
1概述随着我国煤炭行业的快速发展,综合机械化掘进也得到了广泛的应用。掘进机是集破、装、运为一体的大型机械设备,也是煤矿井下主要的采掘设备之一。在掘进机的主要组成中,液压系统是非常重要又十分复杂的部分。在井下作业中,液压元件数量巨大而且动作频繁,很容易受到各类载
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3秒自动关闭窗口掘进机截割部混合动力系统设计与性能分析--《重庆大学》2015年硕士论文
掘进机截割部混合动力系统设计与性能分析
【摘要】：悬臂式掘进机是一种应用于桥梁、隧道,矿井巷道机械化掘进的重要设备。随着煤矿开采深度不断加大,煤岩层不确定性增大,导致重载突变工况增多,瓦斯爆炸及岩层垮塌、突水、掘进故障等发生率的增高,迫切需要一种能够适应深部危险煤层的无人掘进机装备。本文针对煤炭科学研究总院研制的EBZ产品系列中一种重型煤岩掘进机,针对其存在问题,提出了基于转矩耦合的截割部混合动力传动系统方案。并通过建模仿真,分析了系统的动态特性,验证了方案的正确性,具体研究内容如下:通过阅读国内外有关掘进机的文献,对目前掘进机进行了分类,阐述了国内外掘进机的发展现状、研究现状以及所取得的成果。基于煤炭科学研究总院研制的EBZ260掘进机,分析出其存在截割电机后备功率大、利用率低,行驶液压系统动力利用率低,突变工况下液压系统冲击大等问题。确定了本课题的研究方向,阐述了本课题研究的背景与意义。根据其存在的问题,提出了辅助液压马达与原截割电机转矩耦合的截割部混合动力传动系统。该系统中辅助液压马达的动力来自于掘进机行驶系液压系统。同等截割功率需求下可以有效减小原截割电机功率并提高传动系统的承载能力。系统中蓄能器将液压调高系统的能量合理回收再利用,同时有效地降低了液压系统冲击,提高液压系统的稳定性。对截割部混合动力传动系统的关键部件进行了参数匹配;基于参数集中法对掘进机截割部混合动力系统进行了简化,针对不同的工况建立了系统的动力学方程。分析了整机不同工况参数对掘进机工作性能的影响,对截割头载荷进行受力分析,建立了截割头载荷数学模型;并通过MATLAB/simulink对截割头载荷进行仿真模拟,结果表明截割头载荷模型合理。基于AMEsim软件建立了升降与回转系统的模型,并通过PID控制对其校正,结果表明升降与回转系统的左右油缸工作稳定性和一致性较好,为联合仿真奠定了基础。对新型截割部混合动力传动方案中液压系统进行合理的假设,建立了液压泵、液压马达、蓄能器等液压元件的动力学模型,搭建了相应的AMEsim仿真模型;根据实际需求建立了截割电机、扭矩耦合齿轮、行星齿轮减速器等机械系统的动力学模型,搭建了相应的AMEsim仿真模型。建立了截割部混合动力传动系统的AMEsim仿真模型,对截割部混合动力传动系统进行了仿真分析,结果表明液压马达可以有效辅助截割电机提供动力,蓄能器可以明显降低重载突变工况下液压系统的冲击,验证了本文所提出方案的正确性。通过对不同信号下系统自适应的仿真分析,结果表明不同功率需求下液压马达均可有效辅助截割电机工作在额定工况,说明系统的自适应性较好。建立了基于模拟载荷下的截割部混合动力传动系统AMESim—Simulink联合仿真模型,并对其进行仿真分析,结果表明不论稳定载荷与突变工况下,液压马达的辅助作用,蓄能器的缓冲作用以及系统的自适应性比较理想。
【关键词】：
【学位授予单位】：重庆大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TD421.5【目录】：
中文摘要3-5英文摘要5-101 绪论10-22 1.1 掘进机的分类、组成及作用10-13
1.1.1 部分断面掘进机10-12
1.1.2 全断面掘进机12-13 1.2 悬臂式掘进机的发展及研究现状13-17
1.2.1 国内外悬臂式掘进机的发展13-15
1.2.2 国内外悬臂式重型掘进机的研究现状15-17 1.3 本课题研究的目的与意义17-19
1.3.1 本课题研究的主要目的17-19
1.3.2 本课题研究的意义19 1.4 本课题研究的主要内容19-222 掘进机截割部混合动力传动系统设计22-34 2.1 功率流分析22-23 2.2 传动方案设计与选型23-26
2.2.1 传动方案的设计23
2.2.2 传动方案的选型23-26 2.3 截割部参数确定26-31
2.3.1 液压系统参数确定26-30
2.3.2 机械系统参数确定30-31 2.4 工况特点分析31-33 2.5 本章小结33-343 截割头载荷建模与分析34-50 3.1 不同工况参数对掘进机工作能力的影响分析34-38
3.1.1 对生产率的影响分析34
3.1.2 对截割能力的影响分析34-35
3.1.3 对截割效率的影响分析35-36
3.1.4 对煤岩块度的影响分析36-37
3.1.5 对截割头载荷的影响分析37-38 3.2 截齿载荷的数学模型38-41 3.3 截割头载荷的模拟41-46 3.4 截割部回转机构与升降机构的模拟46-48 3.5 本章小结48-504 截割部混合动力系统部件动力学模型与建模仿真50-58 4.1 液压系统关键部件的建模50-53
4.1.1 液压泵的建模50-51
4.1.2 液压马达的建模51-52
4.1.3 蓄能器动力学模型52-53 4.2 机械系统关键部件的建模53-57
4.2.1 截割电机的建模53-54
4.2.2 扭矩耦合齿轮动力学模型54-55
4.2.3 行星齿轮减速器动力学模型55-57 4.3 本章小结57-585 系统建模与仿真分析58-78 5.1 AMESim与MATLAB/Simulink软件介绍58-62
5.1.1 软件介绍58-59
5.1.2 联合仿真系统设置59-60
5.1.3 联合仿真步骤60-61
5.1.4 联合仿真平台设计61-62 5.2 截割部混合动力传动系统性能仿真分析62-69
5.2.1 液压马达对截割电机的辅助作用63-64
5.2.2 斜坡信号的自适应性分析64-65
5.2.3 正弦信号的自适应性分析65-67
5.2.4 重载突变工况下的系统缓冲分析67-69 5.3 模拟载荷下截割部混合动力传动系统的性能分析69-77
5.3.1 模拟载荷下系统的性能分析70-74
5.3.2 煤岩突变工况下系统的性能分析74-77 5.4 本章小结77-786 结论与展望78-80 6.1 全文总结78-79 6.2 展望79-80致谢80-82参考文献82-86附录86 A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录86 B. 作者在攻读学位期间申请的专利目录86 C. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录86
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