专利名称：采煤机双重叶片双筒体滚筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿机械技术领域的装置，具体是一种采煤机双重叶片双筒体滚筒。
背景技术：
目前国内外采煤机滚筒，其结构特征主要有以下几点叶片在滚筒筒毂的圆周方向采用均布形式；叶片截齿通常每条截线上的齿数少于滚筒的叶片头数，应用最广泛的是三头一线一齿滚筒；叶片截齿在滚筒径向方向上与滚筒轴线垂直安装，即称0°齿；滚筒的装载也依靠焊有齿座的截割叶片。基于这些特征，滚筒的叶片截齿和端盘截齿的重叠不可避免，易引起工作中的振动、抵御冲击的能力差，导致齿轮、电机的早期失效；而且难以保证截齿在截割过程中的自转，使其齿耗高， 装载效果普遍较差。
现有技术中，有人提出关于锥形或指数形筒体滚筒的理论探讨，旨在使滚筒获得最佳的装载效果，但由于滚筒喷雾降尘要求其叶片内缘必须进行机械加工。为此使之长期处于理论探讨之中，只能束之高阁。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利号为ZL96227991.9，实用新型名称为“采煤机非均布叶片滚筒”，该专利自述为“一种采煤机非均匀叶片滚筒，是由在滚筒体上焊接有端盘及截割叶片A、B、C、端盘及截割叶片上焊有齿座；在齿座上固定有截齿而组成，其特征在于在滚筒体上采用非均匀的方式排列截割叶片A、B、C；其位置是在A叶片定位后，B与A、C与B叶片的间隔按111°-116°定位，A与C叶片的间隔按128°-138°定位。”“所设的在截割叶片A、B、C的装载面上焊接有直径大于截割叶片A、B、C 100-140mm，并拥有7°--10°角的装载叶片，装载叶片与截割叶片A、B、C的外缘用倾角25°-30°的封板焊成一体。”该采煤机非均布叶片滚筒从根本上解决了滚筒上的截齿排列、滚筒的低能耗及负荷波动问题，但是未能从根本上解决滚筒的高效装载问题，带来的新矛盾是其静平衡性差及截齿更换时的不便。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种采煤机双重叶片双筒体滚筒，使其在改善滚筒静平衡性的同时，进一步提高装载效率，减少粉尘生成量以及能耗，并且截齿更换方便。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括内层筒体、连接盘、端板、端盘、截割叶片、齿座、喷嘴座、外层筒体、筋板、装载叶片、封板。连接关系为连接盘、端板与内层筒体组焊成一体，截割叶片组焊在内层筒体上，齿座与喷嘴座组焊在端盘及截割叶片上，装载叶片组焊在外层筒体上，筋板焊接在截割叶片与装载叶片之间，封板将截割叶片与装载叶片的外缘组焊成一体。
所述齿座，包括主体部分及柄部，两部分为一体，所述主体部分为锥形，并设有圆柱形内孔，用于装配齿套。
所述主体部分，为制止齿套相对其内孔的转动而导致其早期失效，其大端主平面的非危险截面设有一个紧配合的圆柱形销孔，销孔内配有突出主平面的制动销，以取代以键制止齿套转动的齿座结构。此技术方案简便可行，能有效的提高齿座的使用寿命。
所述柄部，其横断面呈前宽后窄的梯形结构，同时前部焊接表面由现有的圆弧形为平直表面。以平直的底平面结构取代了同类产品的弧形结构，并在确保结构紧凑的条件下使其向后延伸10mm，或者更长。所述的柄部，其长度仅为现有的30％，即原先的68mm减短至18mm。可以大大减少材料的使用，节约成本。
本发明针对滚筒的两个功能——截割与装载，设截割叶片及装载叶片，即所谓双重叶片。截割叶片的设计、在筒体上的布置及导程的选择吸收了采煤机非均布叶片滚筒的技术核心内容，即完全取决于截齿数及截齿排列；装载叶片的设计及导程的选择则依据滚筒的运动参数——转速、进给速度及其结构参数——回转半径，以装载效果最佳的原则予以确定。
就采煤机滚筒的能耗而言，在通常条件下，虽然截割能耗远远高于装载能耗，但是在装载效果差的情况下，装载能耗可高达总能耗的40％，甚至使采煤机无法正常运行。为此，本发明设装载叶片即采用双重叶片可使问题得以解决。
本发明针对滚筒必须拥有内喷雾，组焊有齿座的截割叶片的内缘水道必须进行机械加工的实况，在滚筒的圆柱形筒体上增设一层筒体，将截割叶片组焊在内层筒体上；将装载叶片组焊在外层筒体上。由于装载叶片的内缘无需设喷雾水道亦无需进行机械加工，为此外层筒体即可采用锥形或指数曲线形。这正是双筒体滚筒的由来。新增设的外层筒体无论是采用锥形还是指数曲线形均都可以解决了以下的难题以及具有以下的优点(1)解决了非均布叶片滚筒无法解决的静平衡性能差的问题，即两层筒体之间可加平衡筋板；(2)可大大提高滚筒的装载效率。其原因如下①在滚筒旋转与进给时外层筒体能对落煤产生一个抛向工作面输送机方向的轴向推力。②从滚筒螺旋叶片的闭端至开端被送入工作面输送机的落煤愈来愈多，要求螺旋叶片运煤的速度越来越快，为此变导程的滚筒是滚筒设计者所追求的目标。采用锥形或指数曲线形筒体后，由于叶片内径从闭端至开端愈来愈小，在其叶片导程不变的条件下，螺旋叶片的平均升角则会变得愈来愈大，落煤在装载叶片的推动会自然而然的不断做加速运动。③由于落煤量的变化希望滚筒容煤断面由闭端向开端逐步加大，外层的锥形或指数曲线性筒体满足了这一要求。
(3)增强了滚筒自身的可靠性，使现有滚筒端盘及叶片的悬臂结构改变为箱体结构。
(4)增设的装载叶片及外层筒体增加了滚筒的转动惯量，提高了其工作平稳性，改善了采煤机的传动齿轮及驱动电机的工况。
(5)齿座实用性强且便于使用，材料可节省20％以上，齿座使用寿命可提高2倍，滚筒制作成本可降低10％，生产周期短。
图1为采用锥形外层筒体的本发明滚筒结构示意2为指数曲线形外层筒体的本发明滚筒结构示意3本发明齿座结构示意图具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-2所示，本实施例所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒包括内层筒体1、连接盘2、端板3、端盘4、截割叶片5、齿座6、外层筒体7、筋板8、装载叶片9、封板10、喷嘴座11。连接关系为连接盘2、端板3与内层筒体1组焊成一体，截割叶片5组焊在内层筒体1上，装载叶片9组焊在外层筒体7上。齿座6与喷嘴座11组焊在端盘4及截割叶片5上，装载叶片9组焊在外层筒体7上，筋板8焊接在截割叶片5与装载叶片9之间，封板10将截割叶片5与装载叶片9的外缘组焊成一体。
所述外层筒体7，为锥形或指数曲线形。
如图3所示，所述齿座6包括主体部分12及柄部13，两部分为一体。所述主体部分12为锥形，并设有圆柱形内孔。所述主体部分12，其大端主平面的非危险截面设有一个紧配合的圆柱形销孔，圆柱形销孔内配有突出主平面的制动销14。
所述柄部13，其横断面呈前宽后窄的梯形结构，同时前部焊接表面为平直表面。所述的柄部13，其长度为18mm。
所述装载叶片9向其装载面方向倾斜，即与截割叶片5之间成7°-10°夹角，在有俯采的情况下该夹角可加大到15°。影响采煤机滚筒装载的因素中主要是导程和装载面的光滑程度，采用倾斜的装载叶片9的目的是能使滚筒在装载过程中有效的抑制离心力将煤抛向滚筒后方。装载叶片9内缘与外层筒体7组焊，其外缘直径比截割叶片5大100-140mm。由于装载叶片9的内外缘均无需进行机械加工，故为异形的外层筒体7的设计提供了可能。由于装载叶片9与齿座6和喷嘴座11均无直接关系，故可拥有光滑的装载表面，其导程可完全按照装载要求设计，故该叶片能使滚筒获得最佳的装载效果。
所述封板10用于连接装载叶片9与截割叶片5的外缘，所述封板10与滚筒中心线的夹角为30°-70°，即应大于煤与钢的摩擦角。其作用是能顺利的将其落煤排入滚筒的容煤空间，以免造成煤的二次粉碎及产生无意的能耗。
所述装载叶片9及封板10，这两个部件的增加不仅仅为了提高滚筒的装载效率，尚能增加滚筒的转动惯量，从而提高了滚筒抵御外载变化的能力，减小其负荷的波动值。
本发明截割叶片5拥有内喷雾结构，其内缘只与圆柱形筒体1组焊，不影响其工艺性，为其采用异型外层筒体提供了可能；装载叶片9不需具备喷雾功能为此其内缘可用仿形切割与数控加工的方法实现，从而解决了滚筒的高效装载问题；双重筒体为其增加平衡筋提供了有利空间，从而使滚筒的静平衡问题得以解决。
本发明使用时，主要工作是截煤与装载。截煤工作是由组装在组焊于滚筒截割叶片与端盘4上的齿座6中截齿在滚筒的旋转与进给过程中实现的。一般情况下，截煤的能耗约占总能耗的90％，滚筒的截割性能主要取决于截齿在滚筒圆周上的分布状态，截齿的分布状态取决于组焊在滚筒端盘4及截割叶片5上的齿座6位置。端盘4可分为圆环形及碟形，齿座6在其外缘的分布状态的布置与其形状无关。截割叶片5上的齿座6的布置与端盘4上齿座6大不相同。因其必须可靠的组焊于截割叶片5上，为此截割叶片5上齿座6的布置主要取决于截割叶片5的导程及其叶片在圆周方向上的位置。因截齿组装在齿座6上，齿座6位置即决定了截齿的位置。截齿在滚筒圆周上的最佳布置型式是在其轴向投影上看处于均布状态。截齿的均布及意味着在任意截煤瞬间参与截煤的截齿总数始终相等，如此才能做到截煤过程中的工作负荷波动最小。而只有在波动值最小的条件下才能最大限度的减小滚筒上的截齿总数以使其截割能耗达到最低。为确保截齿在滚筒圆周方向上的均布，则截割叶片5在滚筒圆周方向上的分布必须根据齿座6的位置确定。
传统的滚筒设计其装载功能也依靠截割叶片5实施。而大量的试验数据表明，影响滚筒装载的诸因素中主要是叶片的导程及叶片装载表面的光滑程度。由于齿座6必须组焊在截割叶片5上，为此无法保持叶片的装载表面的光滑。而截齿的数量主要取决于煤的抗截强度。而截割又占滚筒总能耗的绝大比例，为此，截割叶片5的导程一般总是依据截割的要求而确定，则难以满足装载的要求。所所以本发明设置了装载叶片9。装载叶片9与截割叶片5分开后已不再完全受滚筒截割性能的制约，因此其导程则可按滚筒装载的要求而确定。装载叶片9的内缘无需进行机械加工，为其采用异形的二层筒体7提供了可能。
装载叶片9与截割叶片5分开后，二者的外缘总宽度则会大大增加。为此增加了对落煤产生二次粉碎的破碎带宽度。加大装载叶片9的外缘采用与滚筒轴线成30°-70°倾角的封板10将二者连成一体，既可避免了破碎带宽度增加的技术难题。
装载叶片9与截割叶片5之间的筋板8主要是将二者组焊成一体，并有力的支撑滚筒装载过程中落煤对装载叶片所产生的压力。
本发明中所设的外层筒体7能在滚筒装载过程中产生一个轴向推力，同时解决了下属技术问题1.可在二者之间增加平衡筋可解决非均布叶片滚筒的静平衡问题；2.在滚筒装载过程中由闭端向开端的送煤量在逐步增加希望滚筒的容煤空间逐步加大；3.外层筒体7直径的变化使其装载叶片9的平均升角由闭端向开端逐步增加从而也使其送煤的平均速度也逐步加大，这也是滚筒装载过程所希望的。
本发明采用了以圆柱销制动的齿座6。该齿座6具有材料省，实用性强，寿命长等技术特性。内层筒体1及连接盘4采用了传统的结构型式。圆柱形内层筒体1主要用于支撑截割叶片5及确保截割叶片5的喷雾降尘功能的实施。与圆柱形筒体组焊成一体的连接盘4主要用于与主机的连接和传递滚筒的截割与装载所需的扭矩。喷嘴11主要扑灭滚筒截割中产生的粉尘。
权利要求
1.一种采煤机双重叶片双筒体滚筒，包括内层筒体(1)、连接盘(2)、端板(3)、端盘(4)、截割叶片(5)、齿座(6)、筋板(8)、装载叶片(9)、喷嘴座(11)，其特征在于，还包括外层筒体(7)、封板(10)，连接盘(2)、端板(3)与内层筒体(1)组焊成一体，截割叶片(5)组焊在内层筒体(1)上，装载叶片(9)组焊在外层筒体(7)上，齿座(6)与喷嘴座(11)组焊在端盘(4)及截割叶片(5)上，装载叶片(9)组焊在外层筒体(7)上，筋板(8)焊接在截割叶片(5)与装载叶片(9)之间，封板(10)将截割叶片(5)与装载叶片(9)的外缘组焊成一体。
2.根据权利要求1所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述齿座(6)包括主体部分(12)及柄部(13)，两部分为一体，所述主体部分(13)为锥形，并设有圆柱形内孔。
3.根据权利要求2所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述主体部分(12)，其大端主平面的非危险截面设有一个紧配合的圆柱形销孔，圆柱形销孔内配有突出主平面的制动销(14)。
4.根据权利要求2所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述柄部(13)，其横断面呈前宽后窄的梯形结构，同时前部焊接表面为平直表面。
5.根据权利要求2或4所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述的柄部(13)，其长度为18mm。
6.根据权利要求1所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述装载叶片(9)与截割叶片(5)之间成7°-15°夹角。
7.根据权利要求1或6所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述装载叶片(9)，其外缘直径比截割叶片(5)大100-140mm。
8.根据权利要求1所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述外层筒体(7)，为锥形或指数曲线形。
9.根据权利要求1所述的采煤机双重叶片双筒体滚筒，其特征是，所述封板(10)，与滚筒中心线的夹角为30°-70°。
全文摘要
一种煤矿设备技术领域的采煤机双重叶片双筒体滚筒，包括内层筒体、连接盘、端板、端盘、截割叶片、齿座、喷嘴座、外层筒体、筋板、装载叶片、封板。连接盘、端板与内层筒体组焊成一体，截割叶片组焊在内层筒体上，齿座与喷嘴座组焊在端盘及截割叶片上，装载叶片组焊在外层筒体上，筋板焊接在截割叶片与装载叶片之间，封板将截割叶片与装载叶片的外缘组焊成一体。本发明改善滚筒静平衡性的同时，进一步提高装载效率，减少粉尘生成量以及能耗，并且截齿更换方便。
文档编号E21C25/00GK101016838SQ20071003788
公开日2007年8月15日 申请日期2007年3月8日 优先权日2007年3月8日
发明者张守柱 申请人:上海创力矿山设备有限公司