专利名称：截齿装置及采掘机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及井下煤矿采掘领域，具体而言，涉及一种截齿装置及包含该截齿装置的采掘机械。
背景技术：
截齿装置通常安装在采煤设备或掘进机上，同采煤机或掘进机一起转动，对煤壁产生冲击作用，从而击碎岩石。采煤设备或掘进机在井下工作过程中，遇到巷道岩石硬度较大时，截齿装置截割时受力较大，对截齿装置和整机产生了较大的冲击，截割机构在高速运转时，截齿和截割滚筒同时转动并对煤岩进行碰撞、破碎，由于高速截割，截齿装置承受着岩壁的叠加式复合冲 击，这种冲击在较大程度上使截齿装置和整机设备产生振动并易于磨损。相关技术中，有一种截齿装置，如图I所示，包括齿座I’、截齿2’、齿套3’、弹性挡圈4’，齿座I’上设置有安装孔，齿套3’设置在安装孔内，截齿2’安装在齿套3’内，弹性挡圈4’设置在截齿2’的尾端，起到对截齿2’轴向固定的作用。这种截齿装置存在以下缺点I.抵抗冲击能力差，易遭受岩壁的叠加式复合冲击；2.不能蓄积能量，造成了能量的浪费；3.截齿装置受力较大时，不能起到减振和保护机器设备的作用，同时截齿装置易受到磨损、损坏。因此，设计一种截齿装置，能有效的承受来自岩壁的叠加式复合冲击，增强截齿装置及整机设备在工作中的稳定性，延长截齿装置及整机的使用寿命，降低维护成本，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种截齿装置，通过在截齿装置中安装弹性元件，有效缓冲岩壁对截齿的叠加式复合冲击，降低冲击给截齿装置及整机设备带来的振动和磨损，增强截齿装置及整机设备在工作过程中的稳定性。另外，本发明还提供一种采煤机械。本发明提供了一种截齿装置，包括齿座、截齿和挡圈，所述截齿包括齿头和齿柄，所述齿座上设置有安装孔，所述齿柄穿过所述安装孔，所述齿柄通过所述挡圈与所述齿座的一端配合，所述截齿装置还包括隔套和弹性元件，所述齿柄的外壁与所述安装孔的内壁之间设置有所述弹性元件；所述弹性元件的一端抵靠于所述安装孔的底部，所述弹性元件的另一端抵靠于所述隔套的一端；所述隔套的另一端抵靠于所述齿头的底面，所述齿头可通过所述隔套压缩所述弹性元件。在该技术方案中，通过在截齿装置中安装弹性元件，有效缓冲了岩壁对截齿的叠加式复合冲击，降低了冲击对截齿装置及整机设备带来的振动和磨损，增强了截齿装置及整机设备在工作过程中的稳定性；同时，弹性元件可以吸收冲击能量并将吸收到的能量转化为有效功，用于抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗；另外，此截齿装置结构简单，便于拆装，降低了维护成本。在上述技术方案中，优选地，所述弹性元件包括弹簧内圈和弹簧外圈，所述弹簧内圈套设于所述齿柄的外壁上，所述弹簧外圈套设于所述弹簧内圈的外壁上。在该技术方案中，弹性兀I件包括弹黃内圈和弹黃外圈，通过弹黃内圈和弹黃外圈相互配合，能有效的缓冲岩壁对截齿的叠加式复合冲击，降低了冲击对截齿装置及整机设备带来的振动和磨损，增强了截齿装置及整机设备在工作过程中的稳定性。在上述技术方案中，优选地，所述弹簧内圈与所述弹簧外圈通过锯齿斜面啮合。在该技术方案中，弹簧内圈与弹簧外圈的接触面均为锯齿斜面，且可以相互啮合，当弹簧内圈沿轴向移动并带动弹簧外圈变形时，通过弹簧内圈与弹簧外圈的接触面传递作用力，使得弹簧外圈发生轴向和径向的变形，从而可以更充分的吸收能量并将吸收到的能量转化为有效功，用于抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗。 在上述技术方案中，优选地，所述弹簧内圈沿轴向移动并带动所述弹簧外圈变形。在该技术方案中，弹簧内圈沿轴向移动并带动弹簧外圈变形，弹簧内圈只发生轴向移动是为了防止弹簧内圈在齿柄运动过程中抱死齿柄；弹簧外圈在弹簧内圈的带动下，同时发生轴向和径向的变形，从而可以更充分的吸收能量并将吸收到的能量转化为有效功，用于抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗。在上述任一技术方案中，优选地，所述弹性元件具有压缩初始力。在该技术方案中，压缩初始力包括弹性元件所受的预紧力和弹性元件所受的静摩擦力，当截齿装置受力不大于弹性元件的压缩初始力时，弹性元件不会压缩变形，当截齿装置受力大于弹性元件的压缩初始力时，弹性元件开始压缩变形，在缓冲岩壁对截齿的叠加式复合冲击的同时，还可吸收能量并将吸收到的能量转化为有效功，抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗。在上述技术方案中，优选地，该截齿装置还包括齿套，所述齿套固定在所述齿座与所述齿头相配合的一端，所述齿套套设于所述隔套的外壁上。在该技术方案中，齿套对截齿和隔套起到固定作用，确保了截齿和隔套的正常工作，同时避免齿头直接与齿座接触，减少了齿头和齿座的磨损，降低了生产成本。在上述技术方案中，优选地，所述齿套上设置有环形槽，所述齿座上设置有环形凸起，所述环形槽和所述环形凸起过盈配合。在该技术方案中，齿套与齿座过盈配合，增强了连接的稳定性，同时环形槽和环形凸起配合使齿套覆盖住齿座的端面，从而使齿套起到了保护齿座的作用，另外也便于截齿装置的拆装。在上述技术方案中，优选地，所述齿头的底面与所述齿套端面之间的最大轴向距离小于所述弹性元件的最大变形量。在该技术方案中，齿头底面与齿套端面之间的最大轴向距离小于弹性元件的最大变形量，避免了当截齿受力大于弹性元件的最大载荷时，弹性元件被压溃，在截齿受力大于弹性元件的最大载荷之前，使截齿与齿套接触，截齿和齿座从弹性接触变为刚性接触，避免了弹性元件被压溃，延长了弹性元件的使用寿命，减少了维护成本。
在上述技术方案中，优选地，所述齿座与所述挡圈相配合的一端设置有拆卸孔。在该技术方案中，拆卸孔的直径大于齿柄的直径，且小于安装孔的直径，通过设置该拆卸孔，便于对截齿装置进行拆装。此外，本发明还提供了一种采掘机械，包括上述任一技术方案中所述的截齿装置。显而易见，该采掘机械具有上述的全部有益效果，不再赘述。综上所述，本发明提供的技术方案，通过在截齿装置中安装弹性元件，有效缓冲了岩壁对截齿的叠加式复合冲击，降低了冲击对截齿装置及整机设备带来的振动和磨损，增强了截齿装置及整机设备在工作过程中的稳定性；同时，弹性元件可以吸收冲击能量并将 吸收到的能量转化为有效功，用于抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗；另外，此截齿装置结构简单，便于拆装，降低了维护成本。
图I是相关技术中截齿装置的结构示意图；图2是根据本发明所述截齿装置一实施例的结构示意图；图3是图2中弹性元件受力-变形曲线示意图。图I中附图标记与部件名称之间的对应关系为I’齿座，2’截齿，3’齿套，4’弹性挡圈；图2至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为I齿座，2截齿，21齿头，22齿柄，3齿套，4隔套，5弹性元件，51弹簧内圈，52弹簧外圈,6垫圈,7挡圈。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。图2是根据本发明所述截齿装置一实施例的结构示意图。如图2所示,本发明提供了一种截齿装置,包括齿座I、截齿2和挡圈7，截齿2包括齿头21和齿柄22，齿座I上设置有安装孔，齿柄22穿过安装孔，齿柄22通过挡圈7与齿座I的一端配合，截齿装置还包括隔套4和弹性元件5，齿柄22的外壁与安装孔的内壁之间设置有弹性元件5 ;弹性元件5的一端抵靠于安装孔的底部，弹性元件5的另一端抵靠于隔套4的一端；隔套4的另一端抵靠于齿头21的底面，齿头21可通过隔套4压缩弹性元件5。该截齿装置还包括垫圈6和挡圈7，垫圈6套设于齿柄22上，位于齿座I和挡圈7之间，垫圈6和挡圈7共同防止截齿2从安装孔内窜出。通过在截齿装置中安装弹性元件，能有效缓冲岩壁对截齿的叠加式复合冲击，降低了冲击对截齿装置及整机设备带来的振动和磨损，增强了截齿装置及整机设备在工作过程中的稳定性；同时，弹性元件可以吸收冲击能量，并能够将吸收到的能量转化为有效功，用于抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗；另外，此截齿装置结构简单，便于拆装，降低了维护成本。优选地，弹性元件5包括弹簧内圈51和弹簧外圈52，弹簧内圈51套设于齿柄22的外壁上，弹簧外圈52套设于弹簧内圈51的外壁上。在该技术方案中，弹性兀I件包括弹黃内圈和弹黃外圈，通过弹黃内圈和弹黃外圈相互配合，能有效的缓冲岩壁对截齿的叠加式复合冲击，降低了冲击对截齿装置及整机设备带来的振动和磨损，增强了截齿装置及整机设备在工作过程中的稳定性。进一步，弹簧内圈51与弹簧外圈52通过锯齿斜面啮合。在该技术方案中，弹簧内圈与弹簧外圈的接触面均为锯齿斜面，且可以相互啮合，当弹簧内圈沿轴向移动并带动弹簧外圈变形时，通过弹簧内圈与弹簧外圈的接触面传递作用力，使得弹簧外圈发生轴向和径向的变形，从而可以更充分的吸收能量并将吸收到的能量转化为有效功，用于抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗。 更进一步，弹簧内圈51沿轴向移动并带动弹簧外圈52变形。在该技术方案中，弹簧内圈沿轴向移动并带动弹簧外圈变形，弹簧内圈只发生轴向移动是为了防止弹簧内圈在齿柄运动过程中抱死齿柄；弹簧外圈在弹簧内圈的带动下，同时发生轴向和径向的变形，从而可以更充分的吸收冲击能量并将吸收到的能量转化为有效功，用于抵消叠加冲击或破碎岩石做功，通过此技术方案，有效功转化率为10%至30%，可节能15%至30%。上述任一实施例中,优选地,如图3所示,弹性元件5具有压缩初始力F。。在该技术方案中，压缩初始力包括弹性元件所受的预紧力和弹性元件所受的静摩擦力，当截齿装置受力不大于弹性元件的压缩初始力时，弹性元件不会压缩变形，此时弹性元件起到缓冲岩壁对截齿的叠加式复合冲击的作用，当截齿装置受力大于弹性元件的压缩初始力时，弹性元件开始压缩变形，在缓冲岩壁对截齿的叠加式复合冲击的同时，还可吸收能量并将吸收到的能量转化为有效功，抵消叠加冲击或破碎岩石做功，降低了能耗。在上述技术方案中，优选地，该截齿装置还包括齿套3，齿套3固定在齿座I与齿头21相配合的一端，齿套3套设于隔套4的外壁上。在该技术方案中，齿套对截齿和隔套起到固定作用，确保了截齿和隔套的正常工作，同时避免齿头直接与齿座接触，减少了齿头与齿座的磨损，降低了生产成本。在上述技术方案中，优选地，齿套3上设置有环形槽，齿座I上设置有环形凸起，环形槽和环形凸起过盈配合。在该技术方案中，齿套与齿座过盈配合，增强了连接的稳定性，同时环形槽和环形凸起配合使齿套覆盖住齿座的端面，从而使齿套起到了保护齿座的作用，另外也便于截齿装置的拆装。在上述技术方案中，优选地，齿头21的底面与齿套3的端面之间的最大轴向距离小于弹性元件5的最大变形量。在该技术方案中，齿头底面与齿套端面之间的最大轴向距离小于弹性元件的最大变形量，避免了当截齿受力大于弹性元件的最大载荷时，弹性元件被压溃，在截齿受力大于弹性元件的最大载荷之前，使截齿与齿套接触，截齿和齿座从弹性接触变为刚性接触，避免了弹性元件被压溃，延长了弹性元件的使用寿命，减少了维护成本。
在上述技术方案中，优选地，齿座I与挡圈7相配合的一端设置有拆卸孔。在该技术方案中，拆卸孔的直径大于齿柄的直径，且小于安装孔的直径，通过设置该拆卸孔，便于对截齿装置进行拆装。本发明的具体工作原理如下如图2所示，弹簧内圈51和弹簧外圈52叠加安装在齿座I内，弹簧内圈51和截齿2之间通过隔套4传递力；齿套3与齿座I过盈配合，齿套3的外边盖住齿座I上部易磨损的区域，既起到了保护作用又方便拆卸；截齿2的齿柄22尾端用垫圈6和挡圈7在轴向方向固定；齿座I后端设计的拆卸孔方便拆卸安装在其内部的弹簧。如图3所示，当截齿2受力超过弹性元件的压缩初始力F。时，弹簧内圈51沿着与之接触的弹簧外圈52的斜面移动，弹簧外圈52开始向下轴向和向外径向压缩变形，从而蓄积了一定的能量，且减少了冲击和振动；当截齿2再次截割时，弹性元件的卸载能量传递 给截齿2，用于破碎岩石或截齿2受到叠加冲击时弹簧继续压缩，减小了冲击振动并蓄积能量；若载荷F接近设计的弹性元件的最大载荷Fmax时，齿套3与齿头21底面之间的轴向距离小于弹性元件的最大变形Smax，齿头21底面与固定在齿座I上的齿套3刚性接触，避免弹性元件过量压缩。此外，本发明还提供了一种采掘机械，包括上述实施例中所述的截齿装置。显而易见，该采掘机械具有上述的全部有益效果，不再赘述。
本发明提供的上述技术方案，具有如下有益效果齿座内安装特制弹性元件，截齿和弹性元件通过隔套传递力，此弹性元件具有一定的压缩初始力，在不产生较大冲击力时，弹性元件不压缩；当截割岩石硬度较大或产生叠加冲击，导致截齿受力较大时，弹性元件开始压缩，此时截齿装置蓄积了一定的能量；在后续的截割过程中，当截齿受力低于弹性元件压缩力时，弹性元件蓄积的能量开始释放帮助截齿截割，可节能15%至30%。截割过程中，截齿受的叠加冲击力超过弹性元件的最大压缩力时，截齿与齿座之间安装了齿套，齿套和截齿之间的距离小于弹性元件压缩的最大值，截齿受力继续增大则截齿与齿套接触，截齿和齿座从弹性接触转变为刚性接触，刚性接触避免弹性元件被压溃，保护了弹性元件。此弹性元件由弹簧内圈和弹簧外圈组成，弹簧内圈通过锯齿斜面使弹簧外圈伸缩，工作时弹簧内圈移动，弹簧外圈变形并蓄积和释放能量。此截齿装置安装和拆卸方便，弹性元件与齿座之间为小间隙配合，齿座后端设有拆卸孔，齿套与齿座为过盈配合，齿套设计的外边扣盖既保护了截齿座不被磨损，又方便拆卸。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种截齿装置，包括齿座(I)、截齿(2)和挡圈(7)，所述截齿(2)包括齿头(21)和齿柄(22 )，所述齿座(I)上设置有安装孔，所述齿柄(22 )穿过所述安装孔，所述齿柄(22 )通过所述挡圈(7)与所述齿座(I)的一端配合，其特征在于 所述截齿装置还包括隔套(4)和弹性元件(5)，所述齿柄(22)的外壁与所述安装孔的内壁之间设置有所述弹性元件(5);所述弹性元件(5)的一端抵靠于所述安装孔的底部，所述弹性元件(5)的另一端抵靠于所述隔套(4)的一端；所述隔套(4)的另一端抵靠于所述齿头(21)的底面，所述齿头(21)可通过所述隔套(4 )压缩所述弹性元件(5 )。
2.根据权利要求I所述的截齿装置，其特征在于，所述弹性元件(5)包括弹簧内圈(51)和弹簧外圈(52 )，所述弹簧内圈(51)套设于所述齿柄(22 )的外壁上，所述弹簧外圈(52 )套设于所述弹簧内圈(51)的外壁上。
3.根据权利要求2所述的截齿装置，其特征在于，所述弹簧内圈(51)与所述弹簧外圈(52)通过锯齿斜面啮合。
4.根据权利要求3所述的截齿装置，其特征在于，所述弹簧内圈(51)沿轴向移动并带动所述弹簧外圈(52)变形。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的截齿装置，其特征在于，所述弹性元件(5)具有压缩初始力。
6.根据权利要求5所述的截齿装置，其特征在于，还包括齿套(3)，所述齿套(3)固定在所述齿座(I)与所述齿头(21)相配合的一端，所述齿套(3)套设于所述隔套(4)的外壁上。
7.根据权利要求6所述的截齿装置，其特征在于，所述齿套(3)上设置有环形槽，所述齿座(I)上设置有环形凸起，所述环形槽和所述环形凸起过盈配合。
8.根据权利要求7所述的截齿装置，其特征在于，所述齿头(21)的底面与所述齿套(3)的端面之间的最大轴向距离小于所述弹性元件(5)的最大变形量。
9.根据权利要求8所述的截齿装置，其特征在于，所述齿座(I)与所述挡圈(7)相配合的一端设置有拆卸孔。
10.一种采掘机械，其特征在于，包含如权利要求I至9中任一项所述的截齿装置。
全文摘要
本发明提供了一种截齿装置，在截齿座内安装弹性元件，截齿和弹性元件通过隔套传递力，在截齿与截齿座之间安装了齿套，齿套和截齿头之间的距离小于弹性元件压缩的最大值，避免弹性元件被压溃，截齿可与齿套刚性接触，减弱了对截齿座的磨损。本发明还提供了一种采掘机械。本发明提供的技术方案，可以吸收工作过程中的冲击并可避免叠加冲击对机器的损伤，有效地抑制了整机作业设备产生较大的振动；当截割负载较大时，弹性元件能吸收能量，吸收的能量中10%至30%能转化为有效功抵消叠加冲击或破碎岩石做功；特制弹性元件可靠耐用，安装拆卸方便，齿套能有效防止截齿座磨损。
文档编号E21C35/18GK102828750SQ20121033486
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者黄向阳, 陈锷, 巴茵, 郝亮, 戚克才 申请人:三一重型装备有限公司