水冷式掘进机及其截割臂的制作方法

本实用新型涉及矿山机械设备技术领域，尤其涉及一种水冷式掘进机及其截割臂。

背景技术：

掘进机主要的工作机构是截割头，截割头上按照一定的规律排布截齿。截割头固定在截割臂前端，且截割头与截割臂通过主轴、轴承连接在一起，主轴旋转带动截割头旋转，同时截割臂升降和回转，实现截割工作。

目前，掘进机主轴轴承润滑通常采用稀油润滑，润滑油的散热通过截割臂与空气的热交换自然散热。当截割头负载大时，润滑油温升较高，单纯靠空气自然散热无法将产生的热量及时散出，导致润滑油温升过高。长时间高温极易使润滑油变质，润滑性能下降，无法形成油膜对轴承进行有效润滑，进而导致轴承失效。因此，如何将工作中产生的热量及时散发出去，是保证截割臂使用寿命的关键。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种水冷式掘进机的截割臂，结构简单，使用方便，通过冷却水将截割头工作中产生的热量交换出去，达到降低润滑油温升的目的；此外，本实用新型还提供一种水冷式掘进机。

为实现本实用新型的上述目的，本实用新型一方面提供一种水冷式掘进机的截割臂，其包括：用于连接掘进机截割臂架的悬臂段；其一部分伸出于悬臂段、其另一部分与悬臂段内壁通过轴承转动连接的主轴，所述掘进机的截割头安装在其所述一部分上；此外，还包括：设置于所述悬臂段上的用于通过流动的水冷却所述悬臂段及悬臂段内部元件的水冷结构；其中，所述悬臂段包括用于在其内安装所述主轴的悬臂筒和套装在悬臂筒外壁的水套；其中，所述水冷结构包括：设置于所述水套上的用于供水流入的进水口和用于供水流出的出水口；环设于所述悬臂筒的用于连接水套部分的外壁和/或所述水套的用于连接悬臂筒的内壁的用于供水流流过以冷却悬臂筒及其内元件的水道；所述水道与所述水套的进水口和出水口相连通。

优选的，所述水套设置于所述悬臂筒的用于与所述主轴连接的一端。

优选的，所述水道设置于所述悬臂筒外壁，呈S形盘旋于所述悬臂筒上且首尾相接。

或者，所述水道设置于所述水套内壁，呈S形盘旋于所述水套上且首尾相接。

或者，所述水道设置于所述水套内壁和所述悬臂筒外壁，呈S形盘旋且首尾相接。

进一步的，还包括沿所述悬臂筒的轴向由其一端至另一端依次安置在其轴承腔内的调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承。

优选的，所述主轴的所述一部分外表面设置有用于与所述截割头配合连接的键槽。

进一步的，还包括与所述进水口相连通的用于供水的水泵。

此外，本实用新型还提供一种包括如上所述的截割臂。

与现有技术相比，本实用新型的水冷式掘进机及其截割臂具有如下优点：

本实用新型的水冷式掘进机的截割臂，结构简单，使用方便，通过冷却水将截割头工作过程中产生的热量实时交换出去，有效降低润滑油温升，提高润滑油的润滑性能，避免轴承失效，提高了截割臂的使用寿命。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的水冷式掘进机的截割臂的半剖图；

图2是本实用新型实施例采用在悬臂筒上开设水道时的悬臂段的半剖图；

图3是本实用新型实施例在悬臂筒上设置S形水道的部分加工示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型实施例的水冷式掘进机的截割臂的半剖图，由图1可知，本实施例的水冷式掘进机的截割臂包括：用于连接掘进机截割臂架的悬臂段15；其一部分伸出于悬臂段15、其另一部分与悬臂段15内壁通过轴承转动连接的主轴1，掘进机的截割头安装在其一部分上(图中未示出)；此外，还包括设置于悬臂段15上的用于通过流动的水冷却悬臂段15及悬臂段15内部元件的水冷结构。其中，如图2所示，悬臂段15包括用于在其内安装主轴1的悬臂筒16和套装在悬臂筒16外壁的水套17；其中，水冷结构包括：设置于水套17上的用于供水流入的进水口17a和用于供水流出的出水口17b；环设于悬臂筒16的用于连接水套17部分的外壁和/或水套17的用于连接悬臂筒16的内壁的用于供水流弯曲流过以冷却悬臂筒16及其内元件的水道16a，且水道16a与水套17的进水口17a和出水口17b分别相连通。

具体的，如图2所示，本实施例的悬臂段15包括分别呈圆筒形的悬臂筒16和水套17，水套17套装于悬臂筒16外并与悬臂筒16固定连接在一起。将两者连接时，可以通过焊接的方式将水套17焊接于悬臂筒16的用于与主轴1连接的一端，即，靠近于截割头的前端；也可以采用螺纹连接加密封圈密封的方式将水套17与悬臂筒16连接在一起。

由于掘进机的截割头(图中未示出)安装在主轴1上，且主轴1伸入悬臂筒16内并通过至少一个轴承与悬臂筒16内壁转动连接，可参见图1，在悬臂筒16内设置有轴承腔，沿悬臂筒16的轴向由其一端至另一端的轴承腔内依次安置有调心滚子轴承10、圆锥滚子轴承11、圆柱滚子轴承12，即，主轴1通过调心滚子轴承10、圆锥滚子轴承11、圆柱滚子轴承12与悬臂筒16转动连接，并通过浮动密封5、O形圈6、O形圈8、油封14对轴承腔实现密封。

在主轴1旋转以带动截割头工作时，各轴承需要润滑油保持润滑，而为避免由于主轴1长时间工作产生的热量导致润滑油性能下降，本实施例在悬臂段15上设置用于通过流动的水冷却悬臂段15及悬臂段15内部元件的水冷结构。

本实施例的水冷结构可以采用如下结构，包括：在水套17的同侧或相对侧或水套上任意两处设置的沿水套17轴向贯穿水套17的进水口17a和出水口17b，流动的水可沿水套17轴向由进水口17a流入、从出水口17b流出；沿悬臂筒16外壁周向环设的用于连接水套17部分的外壁上的水道16a(如图3所示)，且水道16a与水套17的进水口17a和出水口17b分别相连通。

本实施例设置的水冷结构，可以让由进水口17a流入的水流经水道16a后、从出水口17b流出，从而通过流动的水及时带走安装于悬臂筒16内的各元件工作时产生的热量，利于悬臂筒16内轴承腔的散热，确保为各轴承提供润滑的润滑油保持润滑性能。

而为了增大水道在悬臂筒16上的散热面积，本实施例的水道16a呈S形盘旋于悬臂筒16的外表面(如图3所示)，即，水道16a包括沿悬臂筒16轴向平行开设于悬臂筒16外表面的多个轴向凹槽和将多个轴向凹槽依次首尾连接在一起的多个周向凹槽，多个轴向凹槽和多个周向凹槽连通形成环绕悬臂筒16外壁的弯曲的水道。相连通的弯曲水道16a通过与水套17的进水口17a和出水口17b分别相连通，使得水可以在水道内弯曲循环，充分起到冷却悬臂筒16和其内元件的作用。设计时，轴向凹槽的长度略短于水套的长度，且位置可与支撑主轴的调心滚子轴承和圆锥滚子轴承安装位置对应。

本实施例的水道除了可以环设于悬臂筒16外壁上之外，也可以环设在水套17的用于连接悬臂筒16的内壁上，还可以在悬臂筒16外壁和水套17内壁的对应位置分别环设相连通的水道(图中未示出)。水道的形状可以采用与上述悬臂筒16外壁上的形状相同，以便增大流水对悬臂筒16的散热作用。

若考虑到加工工艺及成本的问题，本实施例优选采用将水道环设于悬臂筒16外壁上。

此外，本实施例还包括与水套17上的进水口17a相连通的用于供水的水泵和与出水口17b相连通的用于将流出的水输送出去的管路(图中未示出)。

当主轴运转时，冷却水从进水口进入截割臂冷却腔(即水道)，循环冷却截割臂后从出水口流出，实现对截割臂内部轴承腔润滑油的冷却。

本实施例的截割臂除了包括上述各构件外，如图1所示，还包括通过沿与悬臂筒15轴向平行方向延伸的螺栓7与悬臂筒15前端面连接的浮动密封架9，浮动密封架9套装于主轴1外并与主轴1外表面具有间隙，后端面用于将安装于主轴1上的调心滚子轴承10限定于悬臂筒16的轴承腔内，且浮动密封架9与悬臂筒16之间设置有O形圈8。在主轴1外还套装有浮动密封座4，浮动密封座4的一部分位于浮动密封架9前面、另一部分伸入浮动密封架9与主轴1之间的间隙内，且在浮动密封座4与浮动密封架9之间设置有浮动密封5，浮动密封座4与主轴1之间设置有用于密封的O形圈6，在浮动密封座4前还设置有用于将浮动密封座4沿轴向限定于主轴1上的钢丝挡圈3和卡环2，钢丝挡圈3和卡环2套装于主轴1外。主轴1的伸出于悬臂筒16的一部分的外表面设置有用于与掘进机的截割头相配合连接的花键或平键。主轴1的另一部分依次通过调心滚子轴承10、圆锥滚子轴承11、圆柱滚子轴承12与悬臂筒16的内壁转动连接，且在主轴1的位于圆柱滚子轴承12后端设置有密封套13，密封套13套装于主轴1外且与主轴1之间设置有油封14。

组装时，浮动密封座和主轴为零间隙配合，通过两配合面间的O型圈密封，浮动密封座可与主轴同步转动。浮动密封架通过螺栓固定在悬臂筒上，浮动密封架与浮动密封座之间无配合，使得两者之间有相对转动关系。

本实用新型除了提供如上所述的截割臂外，还提供具有上述截割臂的水冷式掘进机(图中未示出)，水冷式掘进机的截割头具有与主轴上的外花键或平键相配合的内花键或内平键，通过沿主轴1轴向的两个螺纹孔用螺栓将截割头与主轴连接在一起。装配时，将主轴外花键(或外平键)和截割头内花键(或内平键)对齐后，利用螺栓牵引将截割头装配到位。

在加工时，根据悬臂段的结构，首先在悬臂筒外圆上加工出S形水道(如图3所示)，然后将加工好的水套和悬臂筒组焊，以使水套与悬臂筒接触面之间形成密闭的水腔。当掘进机工作时，从掘进机水系统中引入一路冷却水从进水口进入截割臂冷却腔，循环冷却截割臂后从出水口流出，实现对截割臂轴承腔润滑油冷却的目的。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型的水冷式掘进机及其截割臂具有如下优点：

1、本实施例的截割臂，结构简单，使用方便，通过水冷结构可将截割头工作过程中产生的热量实时交换出去，有效降低润滑油温升，提高润滑油的润滑性能，避免轴承失效，提高了截割臂的使用寿命。

2、本实施例在悬臂段上设置水冷结构，通过流动的水冷却悬臂段及悬臂段的内部元件，及时将各元件工作时产生的热量散发出去，确保悬臂段轴承腔内润滑油的性能。

3、本实施例的水道为首尾连接的S形水道，水可以在水道内往返循环流动，从而加大对悬臂段的冷却面积，保证水流充分冷却悬臂段的轴承腔。

尽管上文对本实用新型作了详细说明，但本实用新型不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本实用新型的原理进行修改，因此，凡按照本实用新型的原理进行的各种修改都应当理解为落入本实用新型的保护范围。