悬臂联动式辅助装置及应用有该装置的掘进机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及悬臂联动式辅助装置及应用有该装置的掘进机，属于矿井、隧道开凿设备技术领域，辅助装置包括辅助臂和辅助平台，辅助臂设于掘进机主悬臂两侧，辅助臂与掘进机机架和掘进机主悬臂相连，辅助平台与辅助臂相连。辅助臂用于支撑辅助平台，通过辅助臂使辅助平台与现有掘进机的主悬臂相连，以方便在辅助平台上根据不同环境的需求安装不同的辅助设备如超声探测仪、降尘设备等。辅助平台由于两侧辅助臂的限制始终与掘进机机体联动，可以在辅助平台上悬挂各种设备，联动式因其运动靠主悬臂带动，无需增加动力元件，故其操作简单，无需增加控制开关，随时处于炮头后方，更靠近工作面，省去人员靠近工作面，提高人员的安全。
【专利说明】
悬臂联动式辅助装置及应用有该装置的掘进机
技术领域
[0001]本实用新型涉及悬臂联动式辅助装置及应用有该装置的掘进机，属于矿井、隧道开凿设备技术领域。
【背景技术】
[0002]煤炭占我国一次能源消费总量的70%，远高于原油、水电、天然气等能源，在我国的能源消费结构中占据着主导地位。作为煤炭开采工程中开凿平直地下巷道的主要机械设备，掘进机在地铁、公路等交通设施建设中同样起到了不可替代的作用，是中小型隧道及其他复杂地下岩层的主要开凿机械。掘进机在工程应用中具有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，截齿损耗也较大，在破碎硬质岩石时掘进难度、掘进成本、截齿损耗及危险程度都将成倍提升。
[0003]综上所述，由于复杂工况，恶劣环境，掘进过程会破坏原有岩石结构，影响断层分布，直接导致岩石稳定性，同时掘进产生大量粉尘，导致能见度极低，非常不利于对工作面的实时监控，难以及时发现异常，若此时对现有掘进机增加辅助装置，如增加超声波探测仪、红外热成像等设备，对岩石裂纹变化、围岩温度进行实时监控，确定前方岩石的可掘进性，及时的调整掘进方案，减少掘进中的无功损耗，减小事故发生的可能性。又如增加二次喷水等降尘设备以提高工作面环境质量，减小事故率等。
[0004 ]目前，现有技术中也有对掘进机系统的改进，如中国专利文件“公告号C N201460729U”公开了一种煤矿井下掘进设备，具体为一种掘进机机载锚杆钻机，解决传统锚杆钻机无法适应高度机械化的综掘生产问题，包括安装在掘进机上部中间位置的滑轨及基座，基座前端连有空心钻臂及伸缩臂，伸缩臂与空心钻臂之间装有伸缩臂油缸，空心钻臂与基座之间还装有钻臂升降油缸和钻臂回转油缸;伸缩臂前端下方连有吊架，吊架上安装有钻架及钻架推展油缸，钻架推展油缸前端与钻架铰接，伸缩臂前端末尾固定有钻架回转油缸，钻架回转油缸与吊架固定，在掘进机上增加支护装置，功能单一，结构庞大，与掘进工作主要作用的主悬臂的联合度较差。
[0005]中国专利文件“公告号CN204225888U”公开了一种适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，包括喷雾抑尘系统、通风除尘系统和控风控尘系统。喷雾抑尘系统包括安装于掘进机摇臂根部的环形外喷雾装置、安装于一运、二运转载点上方的喷雾装置和安装于巷道后方的捕尘网，通风除尘系统包括分布式吸尘罩、负压骨架风筒和除尘风机，控风控尘系统由滑轨、软风筒、变径风筒、风筒储存器、伸缩骨架风筒、附壁风筒、调风阀门、整流风筒组成，利用该系统改善掘进工作面的劳动作业环境，但该系统结构及控制系统复杂、功能单一。
[0006]中国专利文件“公告号CN202851001U”公开一种掘进机伸缩部防尘结构，包括基板，基板下方固定有支撑柱，基板一端与第一联接块相连、另一端设有带导轨的基板挡板，基板挡板与第一滑动板端头的右挡板配合，第一滑动板的另一端设有带导轨的左挡板第二滑动板一端设有与左挡板配合的第二滑动板挡板，第二滑动板另一端固定有第二联接块和第三联接块，第二滑动板上设有螺栓。该实用新型一端联接于伸缩外筒上，另一端安装于伸缩保护筒上，可伸缩折叠，但该系统结构及控制系统复杂、功能单一，不利于普及推广。
[0007]综上所述，目前现有技术还存在以下缺点:1、功能单一，柔性度差;2、对原有掘进机改动较大，对于不同型号的掘进机重新设计工作量更大，不利于推广普及使用;3、由于现场环境中掘进巷道高度受限，上述掘进机均增加了机体高度，可能导致无法进行进入开采；
4、设备保护性能差，掘进工作过程产生的碎石崩落会影响上述各设备的正常使用；5、上述设备的机构稳定性差，缺少运动停止后的自锁紧功能;6、设备损坏直接影响主功能的正常使用。7、需要独立的控制元件，结构复杂，控制繁琐，因此，研发一种既适用性广又安全稳定、功能多样的辅助装置具有极高的推广价值。
【实用新型内容】
[0008]针对现有技术的不足，本实用新型提出一种悬臂联动式辅助装置，是对现有掘进机的改进，增加辅助结构，利用辅助平台，通过改变安装于辅助平台上的设备进而完成对不同环境及安全要求下的需要变化。
[0009]本实用新型可以应用在现有掘进机上。
[0010]本实用新型的技术方案如下:
[0011]悬臂联动式辅助装置，包括辅助臂和辅助平台，辅助臂设于掘进机主悬臂两侧，辅助臂与掘进机机架和掘进机主悬臂相连，辅助平台与辅助臂相连。辅助臂用于支撑辅助平台，通过辅助臂使辅助平台与现有掘进机的主悬臂相连，以方便在辅助平台上根据不同环境的需求安装不同的辅助设备如超声探测仪、降尘设备等。辅助平台由于两侧辅助臂的限制始终与掘进机机体联动，可以在辅助平台上悬挂各种设备，辅助平台的顶部板既是辅助设备的安装凭借，同时也作为上部顶板防止碎石掉落损坏仪器及主悬臂，做到了支撑保护的作用。
[0012]根据本实用新型优选的，所述辅助臂内侧设有滑轨，滑轨中设有传动变向节，辅助臂通过传动变向节与掘进机主悬臂相连。通过传动变向节，使辅助臂可以随掘进机主悬臂移动，从而带动辅助平台的运动。
[0013]进一步优选的，所述辅助臂一端通过变向节与掘进机机架相连，辅助臂另一端通过变向节与辅助平台相连。从而使辅助臂与掘进机主悬臂完成联动。
[0014]进一步优选的，所述传动变向节包括底座、设于底座一侧的底座轴和设于底座另一侧的滑座，底座轴与掘进机主悬臂相连，滑座通过连接轴与底座相连，滑座与滑轨活动连接。通过连接轴，使底座与滑座铰接，形成一个转动副。底座轴与掘进机主悬臂之间为轴连接，为了使变向节发生转动，满足在传动过程中的微小转动。
[0015]进一步优选的，滑座设有滑座轴孔，滑座轴孔内设有滑座轴，滑座轴两端设有滑块，滑块与滑轨活动连接。
[0016]进一步优选的，滑块表面设有凹槽，凹槽与滑轨匹配连接。滑座轴穿过滑座轴孔设置，滑块通过凹槽与滑轨配合，使滑座可以沿滑轨移动。
[0017]进一步优选的，在底座与主悬臂之间的底座轴上设有挡盘。便于传动变向节的安装定位。
[0018]进一步优选的，辅助臂为两个相连的半臂，辅助臂还设有伸缩缸，两个半臂通过伸缩缸相连，伸缩缸位于传动变向节与辅助平台之间的辅助臂上，伸缩缸与掘进机液压系统相连。防止影响变向节在滑轨上的滑动，进而影响主悬臂的动作。增加伸缩缸进而控制伸长辅助臂，以便于辅助平台可以沿悬臂伸缩运动，增加可动性，提高协调性，使辅助平台得以获得更大的工作空间。
[0019]—种应用有上述悬臂联动式辅助装置的掘进机，包括机身、掘进机机架、回转台、掘进机主悬臂、掘进机炮头，掘进机主悬臂通过回转台与掘进机机架相连，还包括悬臂联动式辅助装置，悬臂联动式辅助装置包括辅助臂和辅助平台，辅助臂设于掘进机主悬臂两侧，辅助臂与掘进机机架和掘进机主悬臂相连，辅助平台与辅助臂相连。
[0020]利用上述悬臂联动式辅助装置的工作时，包括步骤如下:
[0021 ]需要使用辅助装置时，将辅助臂与掘进机机架相连，在辅助臂内侧滑轨安装传动变向节，将传动变向节与掘进机主悬臂相连，掘进机主悬臂由回转台液压缸和主悬臂液压缸控制上下左右摆动，通过传动变向节使辅助臂与主悬臂联动。
[0022]根据本实用新型优选的，当需要辅助平台前伸时，由掘进机液压系统控制伸缩缸前伸。
[0023]当主悬臂带动辅助臂摆左右动时，由于主悬臂的转动中心轴和辅助臂的转动中心轴不在同一条水平直线上，因而不能满足在转动过程中两臂始终平行，因而产生一定的夹角，由于传动变向节为一刚性元件，不发生变形伸长，因而在夹角变化过程中，传动变向节与主悬臂的距离不变，即三角形一条边不动，夹角变化引起其他边变化，从而需要辅助臂与主悬臂之间发生相对滑动产生位移变量，所以设计滑轨，来弥补运动过程中的位移变化。
[0024]本实用新型旨在以普通常规掘进机为平台改装掘进机机体，形成伸出的辅助平台。辅助臂的上下转动与主悬臂转动同轴，回转台液压缸带动回转台旋转，以回转台为中心使悬臂左右摆动，主悬臂液压缸控制主悬臂的上下运动，通过关键部件传动变向节带动辅助臂运动，从而带动辅助平台的运动，辅助平台由于四连杆机构的限制始终与掘进机主悬臂平行，在辅助平台上悬挂各种设备，顶部板既是辅助设备的安装凭借，同时也作为上部顶板防止碎石掉落损坏仪器及主悬臂，做到了支撑保护的作用。由于主悬臂的转动中心轴和辅助臂的转动中心轴不同轴的影响，只能由主悬臂一端固定并带动辅助臂运动。
[0025]本实用新型的有益效果在于:
[0026]1、本实用新型的技术方案通过建立增加自由度机构，完成建立在掘进机机体上的四连杆辅助装置，使辅助装置与掘进机主悬臂联动。
[0027]2、本实用新型的技术方案中的联动式因其运动靠主悬臂带动，无需增加动力元件，故其操作简单，无需增加控制开关，随时处于炮头后方，更靠近工作面，省去人员靠近工作面，提高人员的安全。
[0028]3、本实用新型的技术方案得益于在现有掘进机之上改进，其生产成本低，作用效果好，适用性广，对掘进机型号及种类无过多要求。
[0029]4、本实用新型的技术方案中辅助平台的顶板用来固定安装，亦可防止落石对设备引起的损坏，同时对主悬臂起到一定的保护作用。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型悬臂联动式辅助装置的立体图；[0031 ]图2为本实用新型悬臂联动式辅助装置的主视图；
[0032]图3为本实用新型悬臂联动式辅助装置的俯视图；
[0033]图4为本实用新型悬臂联动式辅助装置的右视图；
[0034]图5为本实用新型悬臂联动式辅助装置的传动变向节的俯视图；
[0035]图6为本实用新型悬臂联动式辅助装置的传动变向节的主视图；
[0036]图7为本实用新型悬臂联动式辅助装置的传动变向节的右视图；
[0037]图8为本实用新型悬臂联动式辅助装置的传动变向节的立体图；
[0038]图9为本实用新型滑座轴与滑块结构示意图；
[0039]图10为本实用新型传动变向节与滑轨匹配示意图；
[0040]图11为本实用新型传动变向节与主悬臂连接示意图；
[0041]图12为本实用新型掘进机主悬臂向左移动时辅助装置的联动关系示意图；
[0042]图13为本实用新型掘进机主悬臂向右移动时辅助装置的联动关系示意图；
[0043]其中，1、回转台，2、掘进机主悬臂，3、主悬臂液压缸，4、辅助臂，5、传动变向节，6、辅助平台，7、掘进机炮头，8、滑轨，9、变向节，10、回转台液压缸，11、掘进机机架，12、底座轴，13、底座，14、滑座，15、连接轴，16、滑座轴孔，17、滑座轴，18、滑块，19、挡盘。
【具体实施方式】
[0044]下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。
[0045]如图1-13所示。
[0046]实施例1:
[0047]悬臂联动式辅助装置，包括辅助臂和辅助平台，辅助臂设于掘进机主悬臂两侧，辅助臂与掘进机机架相连，辅助平台与辅助臂相连。辅助臂用于支撑辅助平台，通过辅助臂使辅助平台与现有掘进机的主悬臂相连，以方便在辅助平台上根据不同环境的需求安装不同的辅助设备如超声探测仪、降尘设备等。辅助平台由于两侧辅助臂的限制始终与掘进机机体联动，可以在辅助平台上悬挂各种设备，辅助平台的顶部板既是辅助设备的安装凭借，同时也作为上部顶板防止碎石掉落损坏仪器及主悬臂，做到了支撑保护的作用。
[0048]辅助臂内侧设有滑轨，滑轨中设有传动变向节，辅助臂通过传动变向节与掘进机主悬臂相连。通过传动变向节，使辅助臂可以随掘进机主悬臂移动，从而带动辅助平台的运动。
[0049]辅助臂一端通过变向节与掘进机机架相连，辅助臂另一端通过变向节与辅助平台相连。从而使辅助臂与掘进机主悬臂完成联动。
[0050]传动变向节包括底座、设于底座一侧的底座轴和设于底座另一侧的滑座，底座轴与掘进机主悬臂相连，滑座通过连接轴与底座相连，滑座与滑轨活动连接。通过连接轴，使底座与滑座铰接，形成一个转动副。底座轴与掘进机主悬臂之间为轴连接，为了使变向节发生转动，满足在传动过程中的微小转动。传动变向节的传动包含滑座以连接轴为轴的转动，以及滑座在辅助臂的滑轨中的滑动，所有的转动在主悬臂带动中的转角变化量很小，但在不可忽略的刚性形变之外。
[0051 ] 实施例2:
[0052]—种悬臂联动式辅助装置，其结构如实施例1所述，区别在于，滑座设有滑座轴孔，滑座轴孔内贯穿设有滑座轴，滑座轴两端设有滑块，滑块与滑轨活动连接。滑块表面设有凹槽，凹槽与滑轨匹配连接。滑座轴穿过滑座轴孔设置，滑块通过凹槽与滑轨配合，使滑座可以沿滑轨移动。
[0053]实施例3:
[0054]一种悬臂联动式辅助装置，其结构如实施例2所述，区别在于，在底座与主悬臂之间的底座轴上设有挡盘。便于传动变向节的安装定位。
[0055]实施例4:
[0056]—种悬臂联动式辅助装置，其结构如实施例3所述，区别在于，辅助臂为两个相连的半臂，辅助臂还设有伸缩缸，两个半臂通过伸缩缸相连，伸缩缸位于传动变向节与辅助平台之间的辅助臂上，伸缩缸与掘进机液压系统相连。防止影响变向节在滑轨上的滑动，进而影响主悬臂的动作。增加伸缩缸进而控制伸长辅助臂，以便于辅助平台可以沿悬臂伸缩运动，增加可动性，提高协调性，使辅助平台得以获得更大的工作空间。
[0057]工作时，包括步骤如下:需要使用辅助装置时，将辅助臂与掘进机机架相连，在辅助臂内侧滑轨安装传动变向节，将传动变向节与掘进机主悬臂相连，掘进机主悬臂由回转台液压缸和主悬臂液压缸控制上下左右摆动，通过传动变向节使辅助臂与主悬臂联动。当需要辅助平台前伸时，由掘进机液压系统控制伸缩缸前伸。
[0058]当主悬臂带动辅助臂摆左右动时，由于主悬臂的转动中心轴和辅助臂的转动中心轴不在同一条水平直线上，因而不能满足在转动过程中两臂始终平行，因而产生一定的夹角，由于传动变向节为一刚性元件，不发生变形伸长，因而在夹角变化过程中，传动变向节与主悬臂的距离不变，即三角形一条边不动，夹角变化引起其他边变化，从而需要辅助臂与主悬臂之间发生相对滑动产生位移变量，所以设计滑轨，来弥补运动过程中的位移变化，其位移变化如图12、图13所示。
[0059]实施例5:
[0060]—种应用有实施例4所述的悬臂联动式辅助装置的掘进机，包括机身、掘进机机架、回转台、掘进机主悬臂、掘进机炮头，掘进机主悬臂通过回转台与掘进机机架相连，还包括悬臂联动式辅助装置，悬臂联动式辅助装置包括辅助臂和辅助平台，辅助臂设于掘进机主悬臂两侧，辅助臂与掘进机机架和掘进机主悬臂相连，辅助平台与辅助臂相连。
【主权项】
1.悬臂联动式辅助装置，其特征在于，包括辅助臂和辅助平台，辅助臂设于掘进机主悬臂两侧，辅助臂与掘进机机架和掘进机主悬臂相连，辅助平台与辅助臂相连； 所述辅助臂内侧设有滑轨，滑轨中设有传动变向节，辅助臂通过传动变向节与掘进机主悬臂相连。2.根据权利要求1所述的悬臂联动式辅助装置，其特征在于，所述辅助臂一端通过变向节与掘进机机架相连，辅助臂另一端通过变向节与辅助平台相连。3.根据权利要求1所述的悬臂联动式辅助装置，其特征在于，所述传动变向节包括底座、设于底座一侧的底座轴和设于底座另一侧的滑座，底座轴与掘进机主悬臂相连，滑座通过连接轴与底座相连，滑座与滑轨活动连接。4.根据权利要求3所述的悬臂联动式辅助装置，其特征在于，滑座设有滑座轴孔，滑座轴孔内贯穿设有滑座轴，滑座轴两端设有滑块，滑块与滑轨活动连接。5.根据权利要求4所述的悬臂联动式辅助装置，其特征在于，滑块表面设有凹槽，凹槽与滑轨匹配连接。6.根据权利要求1所述的悬臂联动式辅助装置，其特征在于，辅助臂为两个相连的半臂，辅助臂还设有伸缩缸，两个半臂通过伸缩缸相连，伸缩缸位于传动变向节与辅助平台之间的辅助臂上，伸缩缸与掘进机液压系统相连。7.—种应用有权利要求1-6任意一项权利要求所述的悬臂联动式辅助装置的掘进机，包括机身、掘进机机架、回转台、掘进机主悬臂、掘进机炮头，掘进机主悬臂通过回转台与掘进机机架相连，还包括悬臂联动式辅助装置，悬臂联动式辅助装置包括辅助臂和辅助平台，辅助臂设于掘进机主悬臂两侧，辅助臂与掘进机机架和掘进机主悬臂相连，辅助平台与辅助臂相连。
【文档编号】E21D9/00GK205677621SQ201620441165
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月13日 公开号201620441165.7, CN 201620441165, CN 205677621 U, CN 205677621U, CN-U-205677621, CN201620441165, CN201620441165.7, CN205677621 U, CN205677621U
【发明人】张鑫, 杨延超, 李旭, 岳宗兴, 崔晶, 逯振国
【申请人】山东科技大学