本发明属于煤岩截割机械的技术领域，尤其涉及一种多轴分级式低能耗采煤机滚筒及采煤机。
背景技术
目前，采煤机截割煤岩的过程主要依托采煤机滚筒及其上附有的截齿，在传统的采煤机滚筒上，在滚筒端面上设置有截齿，而在开采过程中，端面的截齿深入煤岩内层，由于煤岩内层收到很大的地应力，因此传统采煤机端面截齿也会受到很大的地应力作用，这样对于采煤机端面截齿有很大的磨损，甚至导致截齿的崩断、脱落等失效情况，加大了采煤机滚筒的耗能，严重影响截齿使用寿命和采煤机的开采效率，增加成本。
因此，有必要设计一种减轻截齿磨损的采煤机滚筒，以解决以上问题。
技术实现要素：
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种多轴分级式低能耗采煤机滚筒及采煤机，通过改进采煤机滚筒的结构，优化采煤机的整机结构来实现保护采煤机滚筒的各个截齿，减小深入煤层一侧截齿所受的地应力，从而实现降低截割能耗、节约开采成本的目的。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种多轴分级式低能耗采煤机滚筒，包括在外内方向和前后方向上依次错开设置的三个部分的滚筒，该三个部分的滚筒的直径从前到后、从外到内依次变小；该三个部分的滚筒按直径的大小分为大滚筒、中滚筒和小滚筒；
所述大滚筒截割煤岩并形成第一落煤缺口，所述中滚筒截割煤岩并形成第二落煤缺口，所述小滚筒截割煤岩并形成第三落煤缺口，所述第一落煤缺口、第二落煤缺口和第三落煤缺口平行于煤岩的开采面且自煤岩的开采面由外向内依次相连；
每部分滚筒通过一个滚筒轴进行驱动。
进一步的，每部分滚筒各自包括筒毂、从外到内依次形成于所述筒毂上的螺旋叶片和端盘、以及形成于所述螺旋叶片和端盘上的截齿。
进一步的，每部分滚筒的滚筒轴位于同一水平面，并且均固定安装在摇臂上。
可选的，所述大滚筒和中滚筒上分别设置有大滚筒出煤口和中滚筒出煤口。
进一步的，所述摇臂的两端安装有对称设置的所述三个部分的滚筒；
位于所述摇臂左端的三个部分的滚筒分别为左小滚筒、左中滚筒和左大滚筒；
位于所述摇臂右端的三个部分的滚筒分别为右小滚筒、右中滚筒和右大滚筒。
可选的，所述摇臂内部设有用于驱动所述滚筒轴转动的齿轮组，所述摇臂上设有与所述齿轮组连接并用于驱动所述齿轮组运转的电机箱，该电机箱内放置有驱动电机。
本发明还提供一种使用上述多轴分级式低能耗采煤机滚筒的采煤机，包括上述的多轴分级式低能耗采煤机滚筒、机身、连接在所述机身下方的平滑靴和导向滑靴，采煤机滚筒的摇臂固定安装在所述机身上。
由上，本发明通过对传统的采煤机滚筒进行结构改进，将采煤机滚筒分为三个部分，每部分通过一个驱动轴驱动，三个部分滚筒直径从前到后、从外到内依次变小，由最外侧大滚筒到内侧小滚筒顺次截割，这样使靠近内层的滚筒总是处于和外层滚筒一样的截割受力状态，有效的将内层的滚筒截齿所受的地应力降低，同时，由于煤岩具有高抗压低抗拉的特性，改进滚筒可以有效的提高开采效率，保护内层滚筒截齿，大大减轻了截齿的磨损程度，降低截割能耗，控制维护和开采成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明优选实施例的多轴分级式低能耗采煤机滚筒的轴测图；
图2为本发明优选实施例的多轴分级式低能耗采煤机滚筒的俯视图；
图3为本发明优选实施例的多轴分级式低能耗采煤机滚筒的正面结构示意图；
图4为本发明优选实施例的多轴分级式低能耗采煤机及其采煤机滚筒的整体结构示意图；
图5为本发明优选实施例的多轴分级式低能耗采煤机与煤层及其自由面相对位置的结构示意图；
图6为本发明优选实施例的多轴分级式低能耗采煤机的采煤过程示意图。
图中，1—小滚筒；2—中滚筒；3—大滚筒；4—大滚筒轴；5—摇臂；6—中滚筒轴；7—电机箱；8—小滚筒轴；9、13、17—螺旋叶片；10、14、18—截齿；11、15、19—筒毂；12、16、20—端盘；21—大滚筒出煤口；22—中滚筒出煤口；23—左大滚筒；24—左中滚筒；25—左小滚筒；26—右小滚筒；27—右中滚筒；28—右大滚筒；29—右摇臂；30—机身；31、33—平滑靴；32、34—导向滑靴；35—左摇臂；36—煤层；37—煤层第一自由面；38—煤层第二自由面；39—煤层第三自由面；40—煤层第四自由面；41—第一落煤缺口；42—第二落煤缺口；43—第三落煤缺口。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、外、内、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。其中，“前”对应于图1至图3中的右侧，“后”对应于图1至图3中的左侧，“外”对应于本发明中的煤岩的开采面，“内”对应于本发明中的煤岩的内部。
如图1至图4所示，本发明的多轴分级式低能耗采煤机包括采煤机滚筒，摇臂5，机身30，平滑靴31、33和导向滑靴32、34。本发明的多轴分级式低能耗采煤机滚筒包括小滚筒1、中滚筒2、大滚筒3、小滚筒轴8、中滚筒轴6、大滚筒轴4，所述小滚筒1、中滚筒2、大滚筒3在外内方向和前后方向上依次错开，且分别由小滚筒轴8、中滚筒轴6、大滚筒轴4进行驱动，所述小滚筒轴8、中滚筒轴6、大滚筒轴4位于同一水平面，并且均固定安装在摇臂5上。小滚筒1、中滚筒2、大滚筒3的直径依次增加。所述小滚筒1、中滚筒2、大滚筒3都包括各自的筒毂11、15、19、螺旋叶片9、13、17、端盘12、16、20和截齿10、14、18，其中，所述螺旋叶片9、13、17和端盘12、16、20从外到内依次形成于所述筒毂11、15、19上，截齿10、14、18分别形成于所述螺旋叶片9、13、17和端盘12、16、20上，所述中滚筒2和大滚筒3分别设置有中滚筒出煤口22和大滚筒出煤口21，所述滚筒组通过相应的滚筒轴安装在摇臂5上。所述摇臂包括电机箱7，电机箱7内部放置驱动电机，摇臂5内部设置有齿轮组，通过齿轮组带动滚筒轴转动，进而带动上述各滚筒对煤岩进行截割，所述摇臂5固定安装在机身30上，通过机身30带动摇臂5进行前后移动。
更为具体地，所述机身30上固定安装左摇臂35和右摇臂29，所述左摇臂35上设置有左小滚筒25、左中滚筒24和左大滚筒23，所述右摇臂29上设置有右小滚筒26、右中滚筒27和右大滚筒28；所述平滑靴31、33和导向滑靴32、34连接在机身30的下方，在平滑靴31、33和导向滑靴32、34的作用下，带动摇臂5进行前后移动，从而带动滚筒组对煤岩进行截割工作。
下面，参照图5～图6并结合上述结构描述，对本发明的多轴分级式低能耗采煤机及采煤机滚筒的工作原理进行描述：
采用上述多轴分级式低能耗采煤机及其采煤机滚筒进行煤岩开采时，开启采煤机，采煤机滚筒组开始旋转，斜切进入煤层36之后，向右侧行进，此时右大滚筒28截割煤岩并形成第一落煤缺口41，右中滚筒27与右大滚筒28不同轴且处于右大滚筒28内层和后方，右中滚筒27截割煤岩并形成第二落煤缺口42，右小滚筒26与右中滚筒27不同轴且处于右中滚筒27内层和后方，右小滚筒26截割煤岩并形成第三落煤缺口43，第一落煤缺口41、第二落煤缺口42和第三落煤缺口43平行于煤岩的开采面且自煤岩的开采面由外向内依次相连。此时右大滚筒28在最外层最前方，平行于煤层第一自由面37，开采了最外层后，形成了煤层第二自由面38，相应的减小了右中滚筒27所截割煤岩的地应力，同理右中滚筒27在中间，平行于煤层第二自由面38，开采了次外层，形成了煤层第三自由面39，相应的减小了右小滚筒26所截割煤岩的地应力，最后，右小滚筒26在最后最内侧，平行于煤层第三自由面39，截割煤岩后，形成了煤层第四自由面40，此时左侧滚筒组与右侧滚筒组处于同一高度，不工作。当采煤机改变工作方向后，整机向煤层内侧切入一个落煤缺口的深度，左侧滚筒组开始工作，右侧滚筒组不工作。由此，采煤机左右交换截割煤岩。
本发明提供一种多轴分级式低能耗采煤机滚筒及采煤机，可以通过改进采煤机滚筒的结构，优化采煤机的整机结构来实现保护采煤机滚筒的各个截齿，减小深入煤层一侧截齿所受的地应力，从而实现降低截割能耗、节约开采成本的目的。本发明通过对传统的采煤机滚筒进行结构改进，将采煤机滚筒分为三个部分，每部分通过一个驱动轴驱动，三个部分滚筒直径从前到后、从外到内依次变小，由最外侧大滚筒到内侧小滚筒顺次截割，这样使靠近内层的滚筒总是处于和外层滚筒一样的截割受力状态，有效的将内层的滚筒截齿所受的地应力降低，同时，由于煤岩具有高抗压低抗拉的特性，改进滚筒可以有效的提高开采效率，保护内层滚筒截齿，大大减轻了截齿的磨损程度，降低截割能耗，控制维护和开采成本。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。