煤矿用开槽机械臂总成的制作方法

本实用新型涉及一种机械臂总成，具体是一种适用于煤矿井下开槽工作的开槽机械臂总成，属于煤矿机械技术领域。

背景技术：

煤矿采空区是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔，由于在煤矿开采过程中采空区存在大量的遗留的浮煤，浮煤的存在为煤矿自燃提供了物资条件，煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分，我国国有重点煤矿中采空区煤矿自燃占自燃火灾的60%，其中绝大部分火灾是有漏风引起的，加强对采空区自燃的防止有效的控制煤矿火灾的发生。

通常情况下是在采空区与辅运巷之间构筑一堵密闭墙体来防止漏风，而为了保证密封效果，通常需要在联巷内的煤壁上开挖一凹槽，密闭墙体通过该凹槽镶嵌在煤壁内以实现采空区与辅运巷之间更好的密封效果。

由于煤矿井下巷道空间狭小、工作范围受限、工作环境恶劣，因此目前在煤壁上开凹槽普遍通过搭设架子进行高空人工作业来完成，不仅劳动强度大、作业效率低，而且登高作业具有较高的工作安全隐患，同时，由于人为工作责任心的问题，开出的凹槽在长度、宽度、深度上通常难以满足密封要求的尺寸，从而存在漏风安全隐患；另外，开槽所产生的大量煤渣需要通过人工装载运走，进一步加大了施工人员的劳动强度。

现有技术中出现有煤矿井下专用开槽机，能够进行煤壁的开槽，但功能单一、设备利用率不高，而且都是通过类似于路面铣刨机铣刨头的辊状结构开槽机具工作头进行开槽，这种结构的工作头可以一次铣刨较宽面积的煤壁，然而为达到开槽深度通常需要采用较大尺寸的铣刨滚筒，不仅造成体积增大、不适用于较狭小的巷道，而且较大的尺寸使得驱动力增大、设备功率相应增大，然而较小的空间安装尺寸和较大的驱动功率、较宽的工作面积形成矛盾，特别是煤层或顶板、底板中存在硬岩的情况下，往往无法提供足够的驱动力，进而产生“啃不动”的情况、仍需人工破采。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种煤矿用开槽机械臂总成，能够在提供足够的开槽破岩驱动力、较小的整体尺寸、较大的工作范围的前提下保证足够的开槽深度、降低施工人员的劳动强度，特别适用于煤矿井下开槽作业。

本煤矿用开槽机械臂总成安装在牵引机的后方，包括主支撑架、副支撑架、回转架、伸缩臂和开槽工作装置；

所述的主支撑架沿左右方向水平安装在牵引机的车体底盘的后端，主支撑架的两端设有竖直设置的伸缩支撑腿；

所述的副支撑架竖直方向安装在主支撑架的中部位置；

所述的回转架通过竖直方向设置的回转架升降千斤顶与副支撑架安装连接、且回转架与副支撑架之间设置有导向滑移机构，回转架包括回转支撑和回转驱动；

所述的伸缩臂包括基础臂和至少一节伸缩节臂，基础臂固定安装在回转架的回转支撑上、且伸缩节臂的伸缩方向沿回转架的回转支撑的径向方向设置，伸缩节臂套接安装在基础臂内部、且伸缩节臂通过伸缩臂伸缩千斤顶与基础臂连接；

所述的开槽工作装置包括开槽工具回转驱动、L型安装架、开槽工具、一级回转驱动和二级回转驱动；开槽工具回转驱动固定安装在L型安装架上、且开槽工具回转驱动的回转轴线前后方向设置；L型安装架上设有液压钳；开槽工具包括圆盘锯和钻头，圆盘锯和钻头的中心均设有快速连接机构；L型安装架通过一级回转驱动与伸缩节臂的端部安装连接，一级回转驱动的回转轴线竖直方向设置，一级回转驱动的回转输出轴与L型安装架固定连接；二级回转驱动的回转输出轴与一级回转驱动的本体固定连接，二级回转驱动的本体与伸缩节臂的端部安装连接。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的伸缩支撑腿是双向伸缩液压缸。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的L型安装架上对应开槽工具的位置还设有冷却液喷嘴。

与现有技术相比，本煤矿用开槽机械臂总成的开槽工作装置的开槽工具回转驱动固定安装在L型安装架上并通过L型安装架与伸缩臂的端部安装连接、且开槽工具回转驱动的回转轴线前后方向设置，且开槽工具包括圆盘锯、圆盘锯通过快速连接机构与开槽工具回转驱动的回转输出轴连接，由于圆盘锯的厚度尺寸相对现有开槽机辊状结构工作头的宽度尺寸小很多，因此开槽过程中圆盘锯切入煤壁或岩壁时受到的反作用力相对小很多，进而不需要很大的驱动力、不会产生“啃不动”的情况，从而能够在较小的安装空间及安装尺寸的前提下实现提供足够的驱动力；由于采用圆盘锯对煤壁或岩壁进行切割，因此通过合理设置圆盘锯的直径尺寸即可满足开槽深度的要求，使用方便；由于回转架通过竖直方向设置的回转架升降千斤顶与副支撑架安装连接，因此在进行切割竖直壁面的煤壁或岩壁的过程中控制伸缩臂伸出至设定长度后即可只控制回转架升降千斤顶的升降即可实现沿竖直壁面上下连续切割，不用采用控制回转架的回转驱动和伸缩臂伸缩千斤顶协同动作的方式，进而实现降低控制操作的复杂程度；由于开槽工作装置还包括一级回转驱动、开槽工具还包括钻头，且一级回转驱动的回转轴线竖直方向设置，因此当完成煤壁或岩壁切口的切割后可将圆盘锯更换为钻头对开槽后槽内部的岩体进行钻孔操作以保证开槽后槽内部的岩体顺利脱落；由于开槽工作装置还包括二级回转驱动，且二级回转驱动的回转轴线前后方向设置、一级回转驱动通过二级回转驱动与伸缩臂的端部安装连接，因此可以使开槽工具回转驱动沿二级回转驱动的回转轴线上下旋转摆动以实现无死角切割，进而实现较大的工作范围，特别适用于煤矿井下开槽作业。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的右视图。

图中序号及名称：1、牵引机，2、主支撑架，21、伸缩支撑腿，3、副支撑架，4、回转架，5、伸缩臂，51、基础臂，52、伸缩臂，6、开槽工作装置，61、开槽工具回转驱动，62、L型安装架，63、开槽工具，64、一级回转驱动，65二级回转驱动。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1至图3所示，本煤矿用开槽机械臂总成安装在牵引机1的后方。

本开槽机械臂总成包括主支撑架2、副支撑架3、回转架4、伸缩臂5和开槽工作装置6。

所述的主支撑架2沿左右方向水平安装在牵引机1的车体底盘的后端，主支撑架2的两端设有竖直设置的伸缩支撑腿21，开槽作业前操作伸缩支撑腿21使之伸出支撑于底板上可以增加开槽作业时整机的稳定性。

所述的副支撑架3竖直方向安装在主支撑架2的中部位置。

所述的回转架4通过竖直方向设置的回转架升降千斤顶与副支撑架3安装连接、且回转架4与副支撑架3之间设置有导向滑移机构，回转架4包括回转支撑和回转驱动，回转驱动可以驱动回转支撑沿回转架4的旋转中心在360°范围内旋转。

所述的伸缩臂5包括基础臂51和至少一节伸缩节臂52，基础臂51固定安装在回转架4的回转支撑上、且伸缩节臂52的伸缩方向沿回转架4的回转支撑的径向方向设置，伸缩节臂52套接安装在基础臂51内部、且伸缩节臂52通过伸缩臂伸缩千斤顶与基础臂51连接。

所述的开槽工作装置6包括开槽工具回转驱动61、L型安装架62、开槽工具63、一级回转驱动64和二级回转驱动65；开槽工具回转驱动61固定安装在L型安装架62上、且开槽工具回转驱动61的回转轴线前后方向设置；L型安装架62上设有液压钳；开槽工具63包括圆盘锯和钻头，圆盘锯和钻头的中心均设有快速连接机构，圆盘锯和钻头可分别通过快速连接机构与开槽工具回转驱动61的回转输出轴连接；L型安装架62通过一级回转驱动64与伸缩节臂52的端部安装连接，一级回转驱动64的回转轴线竖直方向设置，一级回转驱动64的回转输出轴与L型安装架62固定连接，通过控制一级回转驱动64的回转可以实现L型安装架62沿一级回转驱动64的回转轴线前后方向90°翻转，进而实现开槽工具回转驱动61的回转轴线由前后方向变换为左右方向；二级回转驱动65的回转输出轴与一级回转驱动64的本体固定连接，二级回转驱动65的本体与伸缩节臂52的端部安装连接，通过控制二级回转驱动65的回转可以实现L型安装架62沿二级回转驱动65的回转轴线上下摆动；由于圆盘锯的厚度尺寸相对辊状结构工作头的宽度尺寸小，因此开槽过程中圆盘锯切入煤壁或岩壁时受到的反作用力较小、不需要太大的驱动力。

本煤矿用开槽机械臂总成在不进行开槽工作时伸缩支撑腿21和伸缩臂5处于完全缩入状态，可控制回转架4的回转驱动旋转使伸缩臂5呈竖直状态以防止尺寸较长的伸缩臂5在牵引机1行进过程中造成不便。

需要进行开槽工作时，先将本煤矿用开槽机械臂总成的开槽工作装置6垂直正对需开槽的煤壁或岩壁停滞在需开槽位置后操作伸缩支撑腿21使其伸出稳固支撑于底板上；启动开槽工具回转驱动61，开槽工具回转驱动61的输出轴带动圆盘锯高速旋转，同时控制回转架4的回转驱动选择合适的切入角、并控制伸缩臂伸缩千斤顶动作使伸缩节臂52伸出，圆盘锯的盘边缘自适合的方位向煤壁或岩壁贴近并切入，继续控制伸缩臂伸缩千斤顶动作使圆盘锯切入煤壁或岩壁至设定深度；然后控制回转架升降千斤顶的升降使圆盘锯沿竖直壁面上下移动连续切割，当切割至顶板或底板与需开槽的煤壁或岩壁之间的夹角位置时控制二级回转驱动65回转使L型安装架62带动开槽工具回转驱动61沿二级回转驱动65的回转轴线上下摆动，同时协同控制伸缩臂伸缩千斤顶伸出进行无死角切割；完成一个切口的切割后向前或向后步进一个步距后继续切割另一个切口，直至完成开槽宽度范围内所有切口的切割；然后将圆盘锯更换为钻头，控制一级回转驱动64回转使开槽工具回转驱动61的回转轴线由前后方向变换为左右方向，然后再次启动开槽工具回转驱动61，开槽工具回转驱动61的输出轴带动钻头高速旋转，同时控制回转架4的回转驱动选择合适的切入角、并控制伸缩臂伸缩千斤顶动作使伸缩节臂52伸出，钻头自适合的方位向切割后开槽宽度范围内的煤体或岩体贴近并钻入，继续控制伸缩臂伸缩千斤顶动作使钻头钻入煤壁或岩壁至设定深度，完成一个钻孔后合理控制钻孔的间距尺寸偏移一个步距后继续钻取另一个钻孔，直至完成开槽宽度范围内所有的钻孔；最后控制回转架4的回转驱动、伸缩臂5的伸缩臂伸缩千斤顶、一级回转驱动64和二级回转驱动65使L型安装架62上的液压钳的钳口正对并夹持住各钻孔之间的连接煤体或岩体，然后控制液压钳合毕破坏钻孔之间的连接煤体或岩体使其脱落。

为了实现伸缩支撑腿21更稳固的支撑效果、进而保证开槽作业时整机更稳定，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的伸缩支撑腿21是双向伸缩液压缸，开槽作业时双向伸缩液压缸两端分别支撑在顶板和底板上，进而实现开槽作业时整机更稳定。

为了实现开槽过程中的降尘及对开槽工具63的降温，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的L型安装架62上对应开槽工具63的位置还设有冷却液喷嘴，呈雾状或柱状喷出的冷却液可直接对开槽工具63进行冷却、同时实现降尘的目的。

本煤矿用开槽机械臂总成的开槽工作装置6的开槽工具回转驱动61固定安装在L型安装架62上并通过L型安装架62与伸缩节臂52的端部安装连接、且开槽工具回转驱动61的回转轴线前后方向设置，且开槽工具63包括圆盘锯、圆盘锯通过快速连接机构与开槽工具回转驱动61的回转输出轴连接，由于圆盘锯的厚度尺寸相对现有开槽机辊状结构工作头的宽度尺寸小很多，因此开槽过程中圆盘锯切入煤壁或岩壁时受到的反作用力相对小很多，进而不需要很大的驱动力、不会产生“啃不动”的情况，从而能够在较小的安装空间及安装尺寸的前提下实现提供足够的驱动力；由于采用圆盘锯对煤壁或岩壁进行切割，因此通过合理设置圆盘锯的直径尺寸即可满足开槽深度的要求，使用方便；由于回转架4通过竖直方向设置的回转架升降千斤顶与副支撑架3安装连接，因此在进行切割竖直壁面的煤壁或岩壁的过程中控制伸缩臂5伸出至设定长度后即可只控制回转架升降千斤顶的升降即可实现沿竖直壁面上下连续切割，不用采用控制回转架4的回转驱动和伸缩臂伸缩千斤顶协同动作的方式，进而实现降低控制操作的复杂程度；由于开槽工作装置6还包括一级回转驱动64、开槽工具63还包括钻头，且一级回转驱动64的回转轴线竖直方向设置，因此当完成煤壁或岩壁切口的切割后可将圆盘锯更换为钻头对开槽后槽内部的岩体进行钻孔操作以保证开槽后槽内部的岩体顺利脱落；由于开槽工作装置6还包括二级回转驱动65，且二级回转驱动65的回转轴线前后方向设置、一级回转驱动64通过二级回转驱动65与伸缩节臂52的端部安装连接，因此可以使开槽工具回转驱动61沿二级回转驱动65的回转轴线上下旋转摆动以实现无死角切割，进而实现较大的工作范围，特别适用于煤矿井下开槽作业。