专利名称：小型多功能掘进机的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿巷道掘进机械和煤矿采掘机械，具体讲是一种能实现连续巷道掘
进和煤矿综合采掘作业的小型多功能掘进机。
背景技术：
随着煤矿的持续开发，低矮的煤层越来越多，目前大中型掘进机的高度都是在 1. 5m以上，宽度在2m以上，体积大，在煤矿的中小型巷道、辅助巷道或较薄煤层的采掘中使 用不便，不少煤矿在这种工况中实行炮采，炮采的危险性很高，作业效率严重影响了巷道掘 进速度和综合采掘速度；悬臂式掘进机的截割头和截割臂是紧固连接，无法实现更换多种 功能装置完成多功能作业，设备利用率不高，需重复投入其它设备。 悬臂式掘进机采用伸縮式或不伸縮式的直臂结构，只能靠行走的驱动力来推进铲 板装料，效率不高，对掘进机铲板前部和左右侧面的物料需要人工辅助喂料到输送机构，人 工作业慢，往往造成煤矿堆积在铲板前部和机器的左右前侧面，满足不了输送机构的能力 要求，设备利用效率不够；直臂式截割臂装置的掘进机在完成巷道截割后，巷道的顶面和左 右侧面表面危险物很多、平整度不好，需要人工来完成危险物清除和平整表面，才能进行下 一步的支护作业。由于这些辅助装料人员和进行巷道顶面和侧面的清理和平整的人员处在 巷道的非支护区，作业环境非常危险，加上人工的作业效率低下，降低了巷道掘进速度，严 重影响煤矿生产和效益，甚至危及人工的生命安全。 在很多煤矿掘进巷道的初期，没有水源供应，大多掘进机在无外接水源时无法进 行工作，因为没有水源冷却液压油，油温会大幅度提高，影响机器的液压件的可靠性和使用 寿命；部分机器设计一个水箱，在水箱内用铜管焊接成油冷却器，散热面积不够，冷却效果 不好，且体积庞大，在无外接水源供应时，液压油温一样会温升很快，机器工作时间非常短。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的小型多功能掘进机，不仅能完成中小型巷道的掘 进作业，还可以适合中小断面的煤矿的综合采掘作业；便于实现截割头或破碎锤或铲斗的 更换，完成破碎、耙渣转运等多功能作业；实现截割的同时，对巷道顶部和侧壁的危险物和 不平整处完成修复；在无外接水源供应时，水箱内部的水能循环工作降低液压油温度，机器 一样能够正常工作。 —种小型多功能掘进机，包括机架，机架下部设置行走机构，机架前端下部设置铲 板机构、中下部自前向后延伸设置有输送机构，机架上还设置有动力机构和冷却系统，其特 征在于机架前端设置有用于安装截割头或破碎锤或铲斗的执行控制机构，执行控制机构 安装在机架前端设置的转向机构上；冷却系统包括冷却水源通过水滤清器经管道e接到主 水箱，主水箱通过管道接到副水箱，副水箱的冷却水通过管路b由水泵抽出经管路g到三通 球阀，三通球阀有两个出口 ， 一路经管路d回到主水箱，另一路经管路C到喷出；液压油经过 管路接到装在主水箱内的两个不锈钢制作的板翅式油换热器，再接出回到液压油箱，把板翅式油换热器中的液压油和主水箱中的水密封隔离布置。 上述技术方案中，机架前端设置有用于安装截割头或破碎锤或铲斗的执行控制机 构，执行控制机构安装在机架前端设置的转向机构上，截割头的铰接式连接，方便拆卸，以 方便更换破碎锤或铲斗等多种功能装置实现多功能作业；在没有外接水源供应的情况下， 主、副水箱内的循环水通过循环散热，降低水温；循环水对通过不锈钢制作的板翅式油换热 器内的液压油进行散热，最终保证液压系统能一直进行正常工作，延长液压件的使用寿命。
图1是本发明的小型多功能掘进机结构示意图； 图2是本发明的单电机分动箱构成的动力机构的结构示意图； 图3是本发明的单电机分动箱油池位置示意图； 图4是本发明的截割臂及执行控制机构的结构示意图； 图5是本发明的横向截割头外形立体结构示意图； 图6是本发明的液压系统的冷却系统的结构示意图。
具体实施例方式
结合图l，小型多功能掘进机包括机架IO，机架10下部设置行走机构20，机架10 前端下部设置铲板机构30、中下部自前向后延伸设置有输送机构70，机架10上还设置有动 力机构60和冷却系统40，机架10前端设置有用于安装截割头或破碎锤或铲斗的执行控制 机构50，执行控制机构50安装在机架10前端设置的转向机构80上；行走机构20用于带 动掘进机的行走，输送机构70将开采的物料经由铲板机构30引导实施输送。
冷却系统40包括冷却水源通过水滤清器41经管道e接到主水箱42，主水箱42 通过管道接到副水箱43，副水箱43的冷却水通过管路b由水泵44抽出经管路g到三通球 阀45，三通球阀45有两个出口 ， 一路经管路d回到主水箱42，另一路经管路c到喷出；液压 油经过管路接到装在主水箱42内的两个不锈钢制作的板翅式油换热器47，再接出回到液 压油箱，把板翅式油换热器47中的液压油和主水箱42中的水密封隔离布置。主水箱42和 副水箱43之间经由管路a、 f与板翅式水换热器46相互连通。上述冷却系统40主要由一 个主水箱42、一个副水箱43和一个水散热器组成在主水箱42内安装了两个不锈钢制作 的板翅式油换热器47来进行换热，把液压油的热量传递给水箱内的水，换热器体积小，散 热面积大，冷却液压油效果好；在电机的风扇端外侧，安装一个铜制板翅式水散热器46，利 用电机的风扇吸气，穿过铜制板翅式水散热器的空气把铜制板翅式水散热器内水的热量带 走，体积小，冷却效果良好。在没有外接水源供应的情况下，主、副水箱42、43内的循环水通 过铜制板翅式水散热器循环散热，降低水温；循环水对通过不锈钢制作的板翅式油换热器 47内的液压油进行散热，最终保证液压系统能一直进行正常工作，延长液压件的使用寿命。 控制冷却水从管路c输出，喷洒到截割头90上，冷却截割头90，减少和控制灰尘。
结合图1、4、5，所述的执行控制机构50由大臂57和小臂55组成，小臂55装在大 臂57前端，两者之间采用铰接连接；大臂57的尾端与转向机构80铰接，大臂57的中部与 大臂油缸58的活塞杆端头铰接，大臂油缸58的缸体尾端与转向机构80铰接，大臂57和小 臂55的中部之间设置小臂油缸56，小臂55前端连接有截割头90，截割头90包括支架91，支架91上设置左截割头92、右截割头93，左截割头92、右截割头93为轮毂状，其转轴与上 述铰接轴的回转轴芯平行，左截割头92、右截割头93的周面和外侧面上布置截齿94，上述 铰接轴位于水平方向，转向机构80的转轴位于铅垂方向。大臂57下端和转向机构80铰接， 大臂57可以左右偏摆，加上控制大臂油缸58、小臂油缸56和挖掘油缸54，可上下大范围地 调节截割头90的作业位置，提高掘进机的操作灵活性；如图1所示截割头90可处于上、中、 下或之间的任意位置。 所述的大臂油缸58、小臂油缸56分别位于大臂57和小臂55的下方，摇杆53的下 端与小臂55的中段铰接连接，摇杆53的上端与连杆52的后端铰接，连杆52的前端和截割 头90的支架91铰接，支架91铰接装在小臂55前端，由支架91、连杆52、摇杆53、小臂55 组成四连杆机构，支架91与小臂55之间设置挖掘油缸54，所述的挖掘油缸54的一端铰接 在小臂55上，另一端铰接在摇杆53与连杆52的铰接轴上，挖掘油缸54位于小臂55上方。
上述结构的优选方案具有以下显著效果使得截割头的灵活性大大提高，进一步 加大截割头的作业范围；截割头的铰接式连接，方便拆卸，以方便更换多种功能装置实现多 功能作业；截割臂装置能左右偏摆，加上能独立操作的大臂、小臂和截割头的姿态，不但可 以完成正常的铣挖作业，还可以完成对堆积在铲板前方和机器左右侧面的物料进行辅助装 料，满足输送机构的能力要求，加快掘进作业速度；采用液压马达驱动的横向截割头，双截 割头结构，截割头周面和左右侧面带截割齿。在正常的掘进作业的同时，巷道的顶部和侧壁 已经光滑平整，减少巷道修复的这道程序；由于截割头90和小臂55铰接式连接，可以简易 地更换截割头为破碎锤，作为破碎机实现大石块的破碎作业；简易地更换截割头为铲斗，作 为装煤机，能完成高效的耙渣转运作业，实现一机多能。 动力机构60设有一个输入端和至少两个以上的输出端，其输入端与动力源的输 出端相连。 优选方案就是如图2、3所示的具体结构，所述的动力机构60设有一个输入端和三 个输出端，该输入端与防爆电机67的输出轴相连，三个输出端分别驱动第一液压泵64A、第 二液压泵64B及水泵65转动。 动力机构60包括分动箱63，输入齿轮61位于分动箱63内且其转轴与防爆电机67 之间采用联轴器62相连，输入齿轮61的轴心线与防爆电机67的输出轴的轴心线相吻合。
所述的输入齿轮61的旁侧分别设有与其外啮合的第一输出齿轮66A和第二输出 齿轮66B，第一输出齿轮66A和第二输出齿轮66B的直径小于输入齿轮61的直径，第一输出 齿轮66A和第二输出齿轮66B的输出轴分别驱动第一液压泵64A和第二液压泵64B转动， 输入齿轮61直接驱动水泵65转动。 所述的分动箱63的下方设有散热装置，所述的散热装置为油池69，第一输出齿轮 66A、第二输出齿轮66B和输入齿轮61的轴芯位于同一水平面内。 采用单电机分动箱输出方案，分动箱有一个输入口、三个输出口，两个输出口接液 压泵，一个接水泵。比现有技术方案减少了 2个防爆电机，减少电器件，提高安全性；减少电 机使得机器总体布置简单，集成性高，有效减少机器的结构尺寸；具体实施时，因为液压泵 64A、64B是正转设计，采用电机67必须为反转，且第一输出齿轮66A和第二输出齿轮66B为 增速传动，这样的设计满足64A、64B的额定转速2200rpm的要求；驱动水泵65的输出轮与 输入齿轮61之间由平键68联接，为等速传动，且方向一致，即采用反转水泵，这样的设计满足水泵的额定转速1450rpm的要求；如图3所示，由于分动箱体积小、驱动扭矩大，为有效增 加齿轮油的油量和散热面积，在分动箱63的下部设计一个油池69，使得分动箱63内齿轮 油的热平衡温度小于85t:，提高齿轮、轴承和密封圈的使用寿命，从而提高分动箱的使用寿 命。本设计有效减少掘进机防爆电机数量，提高安全性；布置简单清晰，节省空间，且方便维
护保养；单电机分动箱减小掘进机外形尺寸，增加井下设备工作的灵活性。 该新型截割装置不仅能完成正常的巷道和煤矿的掘进，还能操作截割头90大范
围对落煤完成辅助装料作业，把铲板机构20前方和机器左右方向的落煤装到铲板上的输
送机构中；横向截割头能完成周向截割和侧面截割，在截割巷道的同时，已经平整了巷道的
顶面和左右侧面，不会还有危险物存在，方便下一步的巷道支护作业，改进了巷道掘进和煤
矿采掘的作业工序，提高了煤矿生产效率。 本发明实施例子的机身高度为1. 45m，机身宽度为1. 6m，机重为7. 5T，为小型化、 多功能设计，能满足煤矿对掘进机械和采掘机械的小型化和多功能化的需求，特别能满足 国家对中小煤矿采用机械化施工的要求，减少煤矿对设备的投入，节约了资金，减少人工的 投入，最大程度地给予劳动者安全保证。
权利要求
一种小型多功能掘进机，包括机架(10)，机架(10)下部设置行走机构(20)，机架(10)前端下部设置铲板机构(30)、中下部自前向后延伸设置有输送机构(70)，机架(10)上还设置有动力机构(60)和冷却系统(40)，其特征在于机架(10)前端设置有用于安装截割头或破碎锤或铲斗的执行控制机构(50)，执行控制机构(50)安装在机架(10)前端设置的转向机构(80)上；冷却系统(40)包括冷却水源通过水滤清器(41)经管道e接到主水箱(42)，主水箱(42)通过管道接到副水箱(43)，副水箱(43)的冷却水通过管路b由水泵(44)抽出经管路g到三通球阀(45)，三通球阀(45)有两个出口，一路经管路d回到主水箱(42)，另一路经管路c到喷出；液压油经过管路接到装在主水箱(42)内的两个不锈钢制作的板翅式油换热器(47)，再接出回到液压油箱，把板翅式油换热器(47)中的液压油和主水箱(42)中的水密封隔离布置。
2. 根据权利要求l所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的执行控制机构(50) 由大臂(57)和小臂(55)组成，小臂(55)装在大臂(57)前端，两者之间采用铰接连接；大 臂(57)的尾端与转向机构(80)铰接，大臂(57)的中部与大臂油缸(58)的活塞杆端头铰 接，大臂油缸(58)的缸体尾端与转向机构(80)铰接，大臂(57)和小臂(55)的中部之间 设置小臂油缸(56)，小臂(55)前端连接有截割头(90)，截割头(90)包括支架(91)，支架 (91)上设置左截割头(92)、右截割头(93)，左截割头(92)、右截割头(93)为轮毂状，其转 轴与上述铰接轴的回转轴芯平行，左截割头(92)、右截割头(93)的周面和外侧面上布置截 齿(94)，上述铰接轴位于水平方向，转向机构(80)的转轴位于铅垂方向。
3. 根据权利要求1所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的主水箱(42)和副水 箱(43)之间经由管路a、f与板翅式水换热器(46)相互连通。
4. 根据权利要求l所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的动力机构(60)设有 一个输入端和至少两个以上的输出端，其输入端与动力源的输出端相连。
5. 根据权利要求2所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的大臂油缸(5S)、小臂 油缸(56)分别位于大臂(57)和小臂(55)的下方，摇杆(53)的下端与小臂(55)的中段铰 接连接，摇杆(53)的上端与连杆(52)的后端铰接，连杆(52)的前端和截割头(90)的支架 (91)铰接，支架(91)铰接装在小臂(55)前端，由支架(91)、连杆(52)、摇杆(53)、小臂(55) 组成四连杆机构，支架(91)与小臂(55)之间设置挖掘油缸(54)，所述的挖掘油缸(54)的 一端铰接在小臂(55)上，另一端铰接在摇杆(53)与连杆(52)的铰接轴上，挖掘油缸(54) 位于小臂(55)上方。
6. 根据权利要求4所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的动力机构(60)设有 一个输入端和三个输出端，该输入端与防爆电机(67)的输出轴相连，三个输出端分别驱动 第一液压泵(64A)、第二液压泵(64B)及水泵(65)转动。
7. 根据权利要求6所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的动力机构(60)包括 分动箱(63)，输入齿轮(61)位于分动箱(63)内且其转轴与防爆电机(67)之间采用联轴器 (62)相连，输入齿轮(61)的轴心线与防爆电机(67)的输出轴的轴心线相吻合。
8. 根据权利要求6或7所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的输入齿轮(61) 的旁侧分别设有与其外啮合的第一输出齿轮(66A)和第二输出齿轮(66B)，第一输出齿轮 (66A)和第二输出齿轮(66B)的直径小于输入齿轮(61)的直径，第一输出齿轮(66A)和第 二输出齿轮(66B)的输出轴分别驱动第一液压泵(64A)和第二液压泵(64B)转动，输入齿轮(61)直接驱动水泵(65)转动。
9.根据权利要求6所述的小型多功能掘进机，其特征在于所述的分动箱(63)的下方 设有散热装置，所述的散热装置为油池(69)，第一输出齿轮(66A)、第二输出齿轮(66B)和 输入齿轮(61)的轴芯位于同一水平面内。
全文摘要
本发明涉及一种小型多功能掘进机，包括下部设置有行走机构的机架，机架前端下部设置铲板机构、中下部自前向后延伸设置有输送机构，机架上还设置有动力机构和冷却系统，机架前端设置转向机构，转向机构上设置有用于安装截割头或破碎锤或铲斗的执行控制机构；冷却系统包括主、副水箱，板翅式水散热器，水泵和三通球阀及其适配管路等，冷却液压油的板翅式油换热器布置在主水箱内。本机械便于实现截割头或破碎锤或铲斗的更换，适应多功能作业；能实现截割的同时辅助完成装料作业，并减少修复巷道顶部和侧壁的专门程序；在无外接水源供应时，水箱内部的冷却水能循环工作降低液压油温度，保证机器能够正常工作。
文档编号E21D9/00GK101709647SQ200910185899
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者曹安华, 郑衍祥, 阎季常, 龚良发 申请人:黄山市徽州安华工程机械有限公司