截割硬岩的截割部及可移动式截割异形断面的截割设备的制作方法

本发明涉及硬岩掘进技术领域，具体涉及一种截割硬岩的截割部及可移动式截割异形断面的截割设备。

背景技术：

掘进机是现代巷道快速掘进的关键设备，随着岩石开采，硬度岩石掘进任务越来越多，而硬岩掘进机工作条件恶劣，截割机构是硬岩掘进机的核心部件，其性能好坏直接影响到掘进机的结构强度和使用寿命。现阶段，随着岩巷掘进机功率日益增大，截割高硬度的岩石时，截割头顶端截齿受力增大，截割机构受到猛烈的冲击或截齿磨损严重，使掘进机的可靠性严重降低，需要工人频繁更换截齿及相关部件，严重制约着掘进成本，同时使岩巷掘进效率严重降低，与巷道快速掘进的要求相矛盾。

硬岩盾构机可经济截割坚硬岩石，但灵活性较差，一般只适合圆形巷道断面。悬臂式掘进机可截割异形断面，不过不能截割硬岩。因此，可移动式异形断面硬岩截割设备，具有广阔的市场前景。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种截割硬岩的截割部及可移动式截割异形断面的截割设备，其良好的解决了现有技术中悬臂掘进机的截割部无法截割异形断面硬岩的问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种截割硬岩的截割部，包括截割架体、电机、减速机以及截割头，电机固定连接在所述截割架体的侧部；减速机与所述电机固定连接在所述截割架体的同一侧部，且其输入轴与所述电机的输出轴传动连接，所述减速机的输入方向与输出方向垂直设置；截割头设置在所述截割架体前端，且与所述减速机的输出部连接，所述截割头设置为轮盘式截割头，所述减速机驱动所述截割头绕其轮盘中心轴线旋转。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所述电机设置为两个，且分别固定连接在所述截割架体的对称两侧；所述减速机设置为两个，且分别固定连接在所述截割架体的对称两侧；所述截割头设置在两个减速机之间且与两个减速机的输出部固定连接，两个减速机共同驱动所述截割头绕其轮盘中心轴线旋转。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所述减速机包括锥齿轮传动副以及行星齿轮传动副，锥齿轮传动副包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮的齿轮轴与所述电机的输出轴连接，所述第一锥齿轮的齿轮轴和所述第二锥齿轮的齿轮轴转动设置在所述减速机的固定外壳内，所述减速机的固定外壳固定连接在截割架体上；行星齿轮传动副包括太阳轮、若干行星轮和内齿圈，所述太阳轮连接到所述第二锥齿轮的齿轮轴上，所述太阳轮通过若干行星轮与所述内齿圈传动连接，所述内齿圈与所述截割头固定连接。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所述减速机内设置两套所述行星齿轮传动副，分别为第一行星齿轮传动副和第二行星齿轮传动副，所述第一行星齿轮传动副和所述第二行星齿轮传动副共用一个内齿圈，所述第一行星齿轮传动副的行星轮个数与所述第二行星齿轮传动副的行星轮个数不同，所述第一行星齿轮传动副的行星轮轮轴与所述第二行星齿轮传动副的行星轮轮轴错开设置。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所述内齿圈的一端固定连接有端盖，所述内齿圈的另一端与所述减速机的固定外壳动密封连接。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所述截割头的端面中部设有中心轴孔，所述内齿圈的外圆面上设有凸缘，所述内齿圈部分伸入所述中心轴孔内，且用所述凸缘轴向限位所述截割头的端面。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所示截割头的外圆面上按螺旋线排布截齿。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所述截割架体的对称两侧均通过一组油缸与设备本体连接，所述油缸与所述电机位于所述截割架体的不同侧，所述截割架体两侧的油缸通过伸缩控制所述截割头上下摆动。

根据所述的一种截割硬岩的截割部，所述油缸的一端与位于截割架体上的第一连接耳铰接连接，所述油缸的另一端与位于设备本体上的第二连接耳铰接连接，所述设备本体的前端端部与所述截割架体的后端端部铰接连接。

一种可移动式截割异形断面的截割设备，包括前面任一条所述的截割硬岩的截割部。

本发明的一种截割硬岩的截割部及可移动式截割异形断面的截割设备的有益效果：

1、本申请一种截割硬岩的截割部，能够运用到可移动式异形断面硬岩截割设备，其可经济快速截割坚硬岩石，并具有一定的灵活性，适用于6米直径内的马蹄形，矩形断面的开挖，形成一种新型设备，提高隧道施工的安全性；

2、本申请一种截割硬岩的截割部涉及的传动方式与传统的掘进机传动方式完全不同，本申请的传动方式属于横轴传动（电机、减速机和截割头不在同一轴线上），相对于目前应用最广泛的一种纵轴传动（电机、减速机和截割头在同一轴线上），其输出的扭矩大，截割头截齿排布更多，轮盘式的截割头也更方便截齿的排布，截割岩石效率高，截齿磨损小，进一步地，当在截割架体的两侧均设置电机和减速机时，由双电机驱动双减速机，可获得更大的驱动力，减速机的整体式设计可靠性高、安装方便，截割头由油缸驱动可实现任意断面的截割，操作灵活，可靠性高；

3、本实施例中的减速机采用行星齿轮副传递动力给截割头，具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、传递功率范围及传动范围大、运行噪声小、效率高及寿命长等优点，进一步地，减速机内设置两套行星齿轮传动副，第一行星齿轮传动副的行星轮个数与第二行星齿轮传动副的行星轮个数不同，第一行星齿轮传动副的行星轮轮轴与第二行星齿轮传动副的行星轮轮轴错开设置，能够在更紧凑的空间内布置行星轮，传递更大的扭矩，从而在保证减速机的传递扭矩较大的前提下使减速机的体积设置地更小，结构更紧凑。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种截割硬岩的截割部的主视结构示意图。

图2是根据本发明实施例的一种截割硬岩的截割部的俯视结构示意图。

图3是根据本发明实施例的一种截割硬岩的截割部的左视结构示意图。

图4是根据本发明实施例的一种截割硬岩的截割部的俯视剖视结构示意图。

图5是根据本发明实施例的减速机的主视结构示意图。

图6是根据本发明实施例的减速机的主视剖视结构示意图。

图7是图6的a-a剖视结构示意图。

图8是图6的b-b剖视结构示意图。

图中：100-截割架体，101-第一连接耳，200-电机，300-减速机，301-第一锥齿轮，302-第二锥齿轮，303-固定壳体，304-太阳轮，305-行星轮，306-内齿圈，307-端盖，400-截割头，500-油缸，600-设备本体，601-第二连接耳。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的一种截割硬岩的截割部及可移动式截割异形断面的截割设备做更加详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1和图8，本实施例涉及地铁、隧道、公路的开采，具体公开了一种截割硬岩的截割部，适用于可移动式截割异形断面的截割设备，包括截割架体100、电机200、减速机300以及截割头400，电机200固定连接在截割架体100的侧部；减速机300与电机200固定连接在截割架体100的同一侧部，且其输入轴与电机200的输出轴传动连接，减速机300的输入方向与输出方向垂直设置；截割头400设置在截割架体100前端，且与减速机300的输出部连接，截割头400设置为轮盘式截割头400，减速机300驱动截割头400绕其轮盘中心轴线旋转。本实施例中的截割部的传动方式属于横轴传动（电机200、减速机300和截割头400不在同一轴线上），相对于目前应用最广泛的一种纵轴传动（电机200、减速机300和截割头400在同一轴线上），其输出的扭矩大，截割头400截齿排布更多，轮盘式的截割头400也更方便截齿的排布，截割岩石效率高，截齿磨损小。

当只在截割架体100的一侧设置电机200和减速机300时，可以在截割架体100的对称侧设置截割头转动支撑结构，但此种设置方式没有在截割架体100的对称两侧均设置电机200和减速机300共同驱动截割头400时传递的扭矩大。

本实施例中，优选地，电机200设置为两个，且分别固定连接在截割架体100的对称两侧；减速机300设置为两个，且分别固定连接在截割架体100的对称两侧；截割头400设置在两个减速机300之间且与两个减速机300的输出部固定连接，两个减速机300共同驱动截割头400绕其轮盘中心轴线旋转，此种设置方式，用两个电机200驱动两个减速机300，减速机300再同时驱动一个大的截割头400，输出的扭矩更大，且传动机构的传动方式更稳定，提高隧道施工的安全性。

减速机300的设置需要根据实际需要截割岩石的硬度、需要的扭矩、速递等计算确定，本实施例中，具体地，减速机300包括锥齿轮传动副以及行星齿轮传动副，锥齿轮传动副包括第一锥齿轮301和第二锥齿轮302，第一锥齿轮301的齿轮轴与电机200的输出轴连接，第一锥齿轮301的齿轮轴和第二锥齿轮302的齿轮轴通过轴承转动设置在减速机300的固定外壳内，减速机300的固定外壳303固定连接在截割架体100上；行星齿轮传动副包括太阳轮304、若干行星轮305和内齿圈306，太阳轮304连接到第二锥齿轮302的齿轮轴上，太阳轮304通过若干行星轮305与内齿圈306传动连接，内齿圈306与截割头400固定连接。本实施例中采用行星齿轮传动副传递动力给截割头400，行星齿轮传动副具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、传递功率范围及传动范围大、运行噪声小、效率高及寿命长等优点。

本实施例中，优选地，减速机300内设置两套行星齿轮传动副，分别为第一行星齿轮传动副和第二行星齿轮传动副，第一行星齿轮传动副和第二行星齿轮传动副共用一个内齿圈306，第一行星齿轮传动副的行星轮个数与第二行星齿轮传动副的行星轮个数不同，第一行星齿轮传动副的行星轮轮轴与第二行星齿轮传动副的行星轮轮轴错开设置，第一行星齿轮传动副和第二行星齿轮传动副中的行星轮个数是根据传递扭矩和减速机300空间进行选择的，如图6-图8所示，本实施例中，第一行星齿轮传动副中行星轮的个数为四个，第二行星齿轮传动副中行星轮的个数为三个，能够使第一行星齿轮传动副中的行星轮轴和第二行星齿轮传动副中行星轮轴在横向截面方向错开，能够在更紧凑的空间内布置行星轮，传递更大的扭矩，从而在保证减速机300的传递扭矩较大的前提下使减速机300的体积设置地更小，结构更紧凑。

本实施例中，具体地，内齿圈306的一端固定连接有端盖307，内齿圈306的另一端与减速机300的固定外壳303动密封连接，能够保证截割头400和内齿圈306旋转过程中的密封性，内齿圈306与固定外壳303共同形成减速机300的外壳，截割头400的端面中部设有中心轴孔且在中心轴孔处设置台阶孔，内齿圈306的外圆面上设有凸缘，内齿圈从连接端盖的一端部分伸入中心轴孔内，且用凸缘轴向限位截割头400的端面，内齿圈的凸缘与截割头400的端面采用螺栓加销轴连接。

本实施例中，优选地，截割头400的外圆面上按螺旋线排布截齿，截割效率高，截割头400的盘面厚度从中间向边部渐缩过渡，使截割头400的整体结构强度更大，也可以避免在截割过程中因晃动与截割架体100相碰。

本实施例中，截割架体100的对称两侧的边部均通过一组两个油缸500与设备本体600连接，油缸500与电机200位于截割架体100的不同侧，截割架体100两侧的油缸500通过伸缩带动截割架体100控制截割头400上下摆动，实现对任意断面的截割。油缸500与电机200位于截割架体100的不同侧能够保证截割头400在截割过程是上下摆动，而不是左右摆动，使截割头400的中心轴线与截割面平行，便于截割。

具体地，截割架体100的两侧两边部各设有一个第一连接耳101，设备本体600的的两侧两边也各设有一个第二连接耳601，油缸500的一端与位于截割架体100上的第一连接耳101铰接连接，油缸500的另一端与位于设备本体600上的第二连接耳601铰接连接，设备本体600的前端端部与所述截割架体100的后端端部铰接连接。

截割硬岩的截割部中的传动机构的主要功能是实现动力的输出及转换，其工作原理为：两侧电机200输出动力，分别驱动两个截割减速机300，截割减速机300实现速比的变换及输出方向的改变，通过降低速度实现扭矩增大的两个截割减速机300同时驱动截割头400，截割头400上按螺旋线排布截齿，截割头400旋转实现岩石的破碎。

本实施例还公开了一种可移动式截割异形断面的截割设备，（图中未示出）包括前面描述的截割硬岩的截割部，其可经济快速截割坚硬岩石，并具有一定的灵活性，适用于6米直径内的马蹄形、矩形断面的开挖，能够形成一种新型设备，提高隧道施工的安全性，优选地，可移动式截割异形断面的截割设备为一个悬臂掘进机。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围。