一种新型掘进机截割装置及其工作方法

本发明涉及一种新型掘进机截割装置及其工作方法，属于回采工作面掘进巷道破碎煤岩领域。

背景技术：

随着采煤工作面机械化水平的不断提高，采煤的速度也不断加快，巷道的掘进和采煤工作面的准备也必须相应加快，仅仅依靠钻爆法来制造巷道已经满足不了当前的采煤要求，采用掘进机法，使破落煤岩、装载运输、喷雾灭尘等工序同时进行，是提高掘进速度的一项有效措施，与钻爆法相比，掘进机掘进巷道具有速度快、成本低、安全性好、有利于采煤工作面的准备、工程量小、劳动条件好等优点；

部分断面巷道掘进机主要用于煤和半煤岩巷道的掘进，其工作机构一般是由一悬臂及安装在悬臂上的截割头所组成。工作时，经过工作机构上下左右摆动逐步完成全断面煤岩的破碎，但目前为止的工作机构在工作的时候，截割面积都比较小，且在摆动截割的时候会产生侧向力。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种新型掘进机截割装置及其工作方法，能够采用多种角度、多种截割面积来截割煤岩，截割面积大，可实现快速掘进巷道的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种新型掘进机截割装置，包括本体、支撑驱动装置和调节液压缸，本体与支撑驱动装置固定连接，所述本体上设置有链轮、链条和刮板；

所述支撑驱动装置位于本体的一端，内设有电动机和减速器，电动机的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴与链轮连接，所述链轮与链条啮合并带动链条的转动，所述链条上设置有多个刮板，刮板上设置有用于截割的截齿；

所述支撑驱动装置的一端与掘进机的车体上部的连接耳板通过销轴转动连接，将本发明的截割装置连接在掘进机上，连接耳板为掘进机的一部分，是一个具有一定厚度的半圆柱状结构，支撑驱动装置的另一端通过所述调节液压缸与掘进机的下部连接，所述调节液压缸的缸筒与掘进机的下部铰接，调节液压缸的活塞杆与支撑驱动装置铰接，通过调节液压缸的伸缩可使截割装置的本体与水平面具有不同的截割角度；

所述本体的上表面、下表面以及远离支撑驱动装置的端部均为工作面，所述本体的长度和宽度之比优选为2:1～3:1，进一步优选为2.5：1，在此范围内，可更好的适应巷道断面尺寸，发挥本发明的优势。

本发明本体的两个上下表面和其中一个端部都为工作面，并且通过调节液压缸的伸缩可以使整个上表面或下表面为工作面，因为上、下表面具有一定的宽度和长度，所以当上、下表面参与截割时，截割的面积可以很大。

本发明是用来掘进巷道的，巷道的断面尺寸需要根据实际情况计算求得，所以本体的具体尺寸应由巷道的断面尺寸决定，尤其是需要一次性采全高时，本体的长度尺寸可由巷道的高度决定，当然也不必非得用此发明一次采全高，因为当巷道高度很大时，一次采全高会使本体的尺寸很大，得不偿失，一次采全高适用于比较矮的巷道，所以本发明的本体长度应根据实际情况灵活选择。

优选的，所述调节液压缸的数量为两个，分别位于支撑驱动装置和掘进机的两侧，两个调节液压缸同时伸缩来调节本体与水平面的角度，提高了调节过程的稳定性。

优选的，所述本体的上下表面均设置有喷嘴，用于截割煤岩时除去粉尘，所述喷嘴为多个，均匀分布于本体的上下表面上，所述本体内部设置有供水管道，供水管道与喷嘴相连用于为喷嘴提供水源，供水管道中水的来源与普通的掘进机的供水源一致。

优选的，所述本体两侧靠近边缘位置设置有凹槽，用于放置链条，放置链条后的链条高度低于工作面，即链条不凸出工作面，不影响刮板的运动。

优选的，所述链轮包括主动链轮和从动链轮，分别位于本体的两端，链轮与本体之间转动连接，主动链轮与支撑驱动装置位于本体的同一端，所述减速器的输出轴与主动链轮连接。

优选的，所述主动链轮和从动链轮均为双边链轮，主动链轮和从动链轮之间设置有两条链条，链条与链轮的齿轮啮合，在链轮的带动下绕着本体转动。

不论是单边链轮还是离的太近的双边链轮，在截割的时候，可能因为刮板受力不均，而使刮板的两端出现摆动的现象，即刮板的长边与凹槽的边缘不垂直，稳定性较差，所以本发明的链轮采用布置在端部的双边链轮，增加了截割时的稳定性，并且链条与齿轮的啮合本身就比较平稳，因此会更加的稳定。

优选的，所述刮板与链条转动连接，具体的，所述链条中部设置有一加长销轴，所述刮板下部设置有刮板连接耳板，所述刮板连接耳板与加长销轴转动连接。

优选的，所述刮板的横截面为半圆弧，在半圆弧上安装有两排截齿，提高截割效率；

所述刮板的数量为多个，相邻两刮板之间的距离优选为刮板长度的1/3，刮板每隔一段距离均匀设置在链条上，相邻两刮板之间的距离也可以根据实际情况布设。

优选的，所述刮板底部与链条之间具有间隙，即刮板底部不是紧贴在链条上的，刮板上安装有截齿，刮板贴着本体的表面，在链条的带动下绕着本体转动，用来截割煤岩。

一种上述的新型掘进机截割装置的工作方法，通过调节液压缸的伸缩，本体与水平面具有不同的角度，其工作面为本体的端面、本体的上表面加端面或者本体的下表面加端面，能够产生多种角度、多种截割面积来截割煤岩，截割煤岩的方式可采用以下三种方法之一：

①先将本体与水平面保持水平，本体依靠掘进机的行走机构推进到煤岩层中后，再在调节液压缸的伸缩作用下，使本体绕着掘进机连接耳板处的销轴旋转，截割本体上下两个表面处的煤岩；

②本体进入工作面之前先让本体绕着掘进机连接耳板处的销轴向下倾斜，再依靠掘进机的行走机构使截割装置斜切入煤岩层中，此时，若本体的长度能够满足所需开采巷道高度的要求，则此截割装置能够一次性使巷道达到截割高度，截割装置无需再上下摆动，即无需再调节调节液压缸的伸缩，仅需沿巷道长度推进掘进机即可，若本体的长度不能满足所需开采巷道的高度，则在本体切入煤岩之后，通过调节液压缸的伸长，使本体向上摆动，靠本体的上表面的截齿进行截割煤岩层；

③本体进入工作面之前先让本体绕着掘进机连接耳板处的销轴向上倾斜，在截割装置切入煤岩之后，通过调节液压缸的收缩，使截割装置向下摆动，靠本体下表面的截齿截割煤岩层；

最后，依靠截齿从煤岩层截割下来的煤岩，在刮板作用下沿本体表面移动，靠刮板刮落到截割装置下面的装载机构上，因此，煤岩层与截齿之间不会堆积截割下来的煤岩，不会影响截割效率。

本发明的本体上表面、下表面均为平面，采用上表面或下表面进行截割的时候，截割出来的是一个面，截割的面积较大，有效提高的截割效率，并且本发明可以通过调节本体与水平面的角度，来调节不同的截割面积以适应不同的煤岩层环境，还可以依靠上表面的长度一次性截割出巷道所需的高度。

值得注意的是，本发明的截割装置安装在掘进机上，由人工开动，行动比较灵活，当发现刚截割过的地方没有截割干净的时候，可以再次返回进行及时清理，另外，本发明的信号控制过程可依靠掘进机驾驶室的手柄进行控制，如掘进机的前进、后退、调节液压缸的伸缩等，由于不是本发明的重点，此处不再赘述。

本发明未详尽之处，均可参见现有技术。

本发明的有益效果为：

1、本发明的本体具有一定的长度和宽度，在调节液压缸的配合下，能够采用多种角度、多种截割面积来截割煤岩，截割面积大，可实现快速掘进巷道的目的，另外，本发明截割的高度可以很高，摆动角度可以很大，因此在掘进机机体低矮的情况下，仍能满足截割高度的要求。

2、当本体的上下表面参与截割时，可以有效的增大截割面积，提高截割效率。

3、本发明的刮板上布置有双排的截齿可以提高截割速度。

4、本发明本体的长度满足所需开采巷道高度要求的前提下，此截割装置可以一次性达到巷道的截割高度，因此截割装置无需再上下摆动，仅需推进掘进机增加巷道长度即可。

5、本发明的链轮采用双边链轮，且齿轮位于链轮的端部，可以有效地增加截割时的稳定性。

6、本发明为旋转截割煤岩，依靠截齿从煤岩层截割下来的煤岩，在刮板作用下沿本体表面移动，靠刮板刮落到截割装置下面的装载机构上，因此，煤岩层与截齿之间不会堆积截割下来的煤岩，不会影响截割效率。

附图说明

图1为本发明的新型掘进机截割装置的结构示意图一；

图2为本发明的新型掘进机截割装置的结构示意图二；

图3为刮板与链条连接方式示意图；

图4为本发明的新型掘进机截割装置一次性截割巷道高度示意图；

图5为本发明的本体结构示意图；

图6为本发明中本体与链条的位置关系局部放大图；

图7为本发明的本体与链轮的连接关系示意图；

图8为本发明的链轮结构示意图；

其中，1-链轮，2-链条，3-喷嘴，4-支撑驱动装置，5-电动机，6-连接耳板，7-掘进机，8-调节液压缸，9-减速器，10-本体，11-刮板，12-截齿，13-刮板连接耳板，14-凹槽，15-齿轮，16-加长销轴。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

一种新型掘进机截割装置，如图1～8所示，包括本体10、支撑驱动装置4和调节液压缸8，本体10与支撑驱动装置4固定连接，本体10上设置有链轮1、链条2和刮板11；

支撑驱动装置4位于本体10的一端，内设有电动机5和减速器9，电动机5的输出轴与减速器9的输入轴连接，减速器9的输出轴与链轮1连接，链轮1与链条2啮合并带动链条2的转动，链条2上设置有多个刮板11，刮板11上设置有用于截割的截齿12；

支撑驱动装置4的一端与掘进机7的车体上部的连接耳板6通过销轴转动连接，将本发明的截割装置连接在掘进机7上，连接耳板6为掘进机的一部分，是一个具有一定厚度的半圆柱状结构，支撑驱动装置4的另一端通过调节液压缸8与掘进机7的下部连接，调节液压缸8的缸筒与掘进机的下部铰接，调节液压缸8的活塞杆与支撑驱动装置4铰接，通过调节液压缸8的伸缩可使截割装置的本体10与水平面具有不同的截割角度；

本体10的上表面、下表面以及远离支撑驱动装置的端部均为工作面，本体10的长度和宽度之比优选为2.5：1，在此范围内，可更好的适应巷道断面尺寸，发挥本发明的优势。

本发明本体10的两个上下表面和其中一个端部都为工作面，并且通过调节液压缸8的伸缩可以使整个上表面或下表面为工作面，因为上、下表面具有一定的宽度和长度，所以当上、下表面参与截割时，截割的面积可以很大。

本发明是用来掘进巷道的，巷道的断面尺寸需要根据实际情况计算求得，所以本体10的具体尺寸应由巷道的断面尺寸决定，尤其是需要一次性采全高时，如图4所示，本体10的长度尺寸可由巷道的高度决定，当然也不必非得用此发明一次采全高，因为当巷道高度很大时，一次采全高会使本体的尺寸很大，得不偿失，一次采全高适用于比较矮的巷道，所以本发明的本体长度应根据实际情况灵活选择。

实施例2：

一种新型掘进机截割装置，结构如实施例1所示，所不同的是，调节液压缸8的数量为两个，分别位于支撑驱动装置4和掘进机7的两侧，两个调节液压缸同时伸缩来调节本体与水平面的角度，提高了调节过程的稳定性。

实施例3：

一种新型掘进机截割装置，结构如实施例2所示，所不同的是，本体10的上下表面均设置有喷嘴3，用于截割煤岩时除去粉尘，喷嘴3为多个，优选本体的上表面、下表面均设置有12个喷嘴，本体10内部设置有供水管道，供水管道与喷嘴3相连用于为喷嘴3提供水源，供水管道中水的来源与普通的掘进机的供水源一致。

实施例4：

一种新型掘进机截割装置，结构如实施例3所示，所不同的是，本体10两侧靠近边缘位置设置有凹槽14，用于放置链条2，放置链条2后的链条高度低于工作面，即链条2不凸出工作面，不影响刮板11的运动。

实施例5：

一种新型掘进机截割装置，结构如实施例4所示，所不同的是，链轮1包括主动链轮和从动链轮，分别位于本体10的两端，链轮1与本体10之间转动连接，主动链轮与支撑驱动装置位于本体的同一端，减速器9的输出轴与主动链轮连接。

主动链轮和从动链轮均为双边链轮，如图8所示，主动链轮和从动链轮之间设置有两条链条2，链条2与链轮的齿轮15啮合，在链轮1的带动下绕着本体转动。

不论是单边链轮还是离的太近的双边链轮，在截割的时候，可能因为刮板受力不均，而使刮板的两端出现摆动的现象，即刮板的长边与凹槽的边缘不垂直，稳定性较差，所以本发明的链轮采用布置在端部的双边链轮，增加了截割时的稳定性，并且链条与齿轮的啮合本身就比较平稳，因此会更加的稳定。

实施例6：

一种新型掘进机截割装置，结构如实施例5所示，所不同的是，刮板11与链条2转动连接，具体的，如图3所示，链条2中部设置有一加长销轴16，刮板11下部设置有刮板连接耳板13，刮板连接耳板13与加长销轴16转动连接。

刮板11的横截面为半圆弧，在半圆弧上安装有两排截齿12，提高截割效率；

刮板11的数量为多个，相邻两刮板之间的距离优选为刮板长度的1/3，刮板每隔一段距离均匀设置在链条上，相邻两刮板之间的距离也可以根据实际情况布设。

实施例7：

一种新型掘进机截割装置，结构如实施例6所示，所不同的是，刮板11底部与链条2之间具有间隙，即刮板11底部不是紧贴在链条上的，刮板11上安装有截齿12，刮板贴着本体的表面，在链条的带动下绕着本体转动，用来截割煤岩。

实施例8：

一种新型掘进机截割装置的工作方法，通过调节液压缸8的伸缩，本体10与水平面具有不同的角度，其工作面为本体的端面、本体的上表面加端面或者本体的下表面加端面，能够产生多种角度、多种截割面积来截割煤岩，截割煤岩的方式可采用以下三种方法之一：

①先将本体10与水平面保持水平，本体10依靠掘进机7的行走机构推进到煤岩层中后，再在调节液压缸8的伸缩作用下，使本体10绕着掘进机连接耳板处的销轴旋转，截割本体上下两个表面处的煤岩；

②本体10进入工作面之前先让本体10绕着掘进机连接耳板处的销轴向下倾斜，再依靠掘进机7的行走机构使截割装置斜切入煤岩层中，此时，若本体10的长度能够满足所需开采巷道高度的要求，则此截割装置能够一次性使巷道达到截割高度，截割装置无需再上下摆动，即无需再调节调节液压缸8的伸缩，仅需沿巷道长度推进掘进机7即可，若本体10的长度不能满足所需开采巷道的高度，则在本体切入煤岩之后，通过调节液压缸8的伸长，使本体向上摆动，靠本体的上表面的截齿进行截割煤岩层；

③本体10进入工作面之前先让本体10绕着掘进机连接耳板处的销轴向上倾斜，在截割装置切入煤岩之后，通过调节液压缸8的收缩，使截割装置向下摆动，靠本体下表面的截齿截割煤岩层；

最后，依靠截齿12从煤岩层截割下来的煤岩，在刮板11作用下沿本体表面移动，靠刮板11刮落到截割装置下面的装载机构上，因此，煤岩层与截齿之间不会堆积截割下来的煤岩，不会影响截割效率。

本发明的本体上表面、下表面均为平面，采用上表面或下表面进行截割的时候，截割出来的是一个面，截割的面积较大，有效提高的截割效率，并且本发明可以通过调节本体与水平面的角度，来调节不同的截割面积以适应不同的煤岩层环境，还可以依靠上表面的长度一次性截割出巷道所需的高度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。