一种全岩掘进机及其可伸缩旋转的横轴式截割机构及拱形巷道成形方法与流程

1.本发明属于截割器械的技术领域，具体公开了一种全岩掘进机及其可伸缩旋转的横轴式截割机构及拱形巷道成形方法。


背景技术：

2.煤矿全岩掘进机截割机构主要分为横轴式截割机构及纵轴式截割机构。与纵轴式截割机构相比，横轴式截割机构在截割全岩时可以充分利用整机重量，整机稳定性好，可最大效率的发挥截割能力，截割速度快；同时外喷雾可以高效冷却截齿，截齿磨损速度低，消耗少，有纵轴式无法比拟的优点。有报道国内煤矿同一全岩巷道对纵、横两种截割能力的对比，横轴式截割速度是纵轴的2-4倍。因此具有横轴式截割机构的掘进机将在全岩巷道得到越来越广的应用。
3.但在全岩巷道实际截割中发现，横轴式截割机构由于自身结构的特点，在切割全岩时需左右摆动才能达到进刀要求。在拱形巷道施工时，要求顶部巷道断面为半圆形，巷道稳定性好，由于两侧截割头之间存在空间，横轴式截割机构在左右摆动截割时会造成巷道顶部中部有1.5m以上的距离为线性尺寸，无法形成真正的拱形巷道，成巷效果相对较低，只能通过后期喷浆厚度的控制修整为拱形巷道，但会造成局部喷浆厚度较大，增加施工量。同时国内的截割内伸缩机构结构复杂，应用于全岩巷道故障率高，因此内伸缩机构在全岩巷道的掘进机中应用较少。但伸缩机构的若能成功应用则可以减少整机调动，提高截割效率，对提高巷道成形断面外形质量极为必要。


技术实现要素：

4.根据横轴式截割机构的特点，本发明提供一种全岩掘进机及其可伸缩旋转的横轴式截割机构，一方面可以通过旋转机构实现截割头绕电机轴线旋转，可避免巷道顶部线性尺寸，形成拱形巷道；同时又可利用外伸缩机构提高巷道成形质量，减少整机调动。基于上述横轴式截割机构，本发明还提供一种拱形巷道成形方法，避免巷道顶部中部形成线性平面，提高成巷效果。
5.本发明提供一种全岩掘进机用可伸缩旋转的横轴式截割机构，包括截割头、减速器、电机、联接筒、伸缩内筒、伸缩油缸、旋转油缸、升降油缸、回转座和旋转外筒；截割头、减速器、电机、联接筒依次连接；回转座用于转动安装在掘进机回转轴承上，通过回转油缸的伸缩实现水平回转；伸缩内筒穿过旋转外筒，可与旋转外筒同时旋转且可沿旋转外筒轴向滑动，前端与联接筒的后端转动连接；升降油缸的前端与联接筒的后端转动连接，后端位于伸缩内筒内与伸缩内筒的后端转动连接，升降油缸用于实现联接筒上下俯仰；两根伸缩油缸对称设置在旋转外筒的外侧，伸缩油缸的前端与伸缩内筒转动连接，后端与旋转外筒转动连接，伸缩油缸用于实现伸缩内筒的伸缩动作；旋转外筒的圆周面与回转座转动连接；两根旋转油缸对称设置在旋转外筒的外侧，旋转油缸的顶端与旋转外筒转动连接，底端与回
转座转动连接，旋转油缸用于实现旋转外筒绕自身中心轴旋转。
6.进一步地，回转座上设置有外筒安装槽，旋转外筒通过前止推轴承和后止推轴承安装在外筒安装槽上；伸缩内筒通过前滑动轴承和后滑动轴承与回转座连接。
7.进一步地，伸缩内筒和旋转外筒之间通过轴向设置的导向键实现同时旋转。
8.进一步地，伸缩内筒的前端通过主销轴与联接筒的后端连接。
9.进一步地，升降油缸的两端分别通过升降油缸销轴与联接筒和伸缩内筒连接。
10.进一步地，伸缩油缸的两端分别通过伸缩油缸销轴与伸缩内筒和旋转外筒连接。
11.进一步地，旋转油缸的两端分别通过旋转油缸销轴与旋转外筒和回转座连接。
12.本发明提供一种全岩掘进机，安装有上述横轴式截割机构。
13.本发明提供一种拱形巷道成形方法，采用上述全岩掘进机施工，当截割头施工至巷道顶部中部时，两根旋转油缸伸缩，使旋转外筒绕自身中心轴旋转，带动伸缩内筒、联接筒、电机、减速器和截割头旋转，升降油缸和回转油缸伸缩，使截割头上下左右移动将巷道顶部中部截割成拱形。
14.本发明具有以下有益效果：
15.1、本发明创造性的将掘进机外伸缩机构与旋转机构高效集成于一体，利用该结构横轴式全岩掘进机可解决无法载割拱形巷道的难题，大大提高横轴式掘进机适应巷道能力；
16.2、首次将外伸缩机构应用于掘进机回转部位，外伸缩机构结构简单，易维护，更适应于全岩巷道的截割；
17.3、带导向功能的旋转外筒通过导向键与伸缩内筒滑动联接，既可带动伸缩内筒及前部所联截割头的旋转，也可保证伸缩内筒前后伸缩时的导向作用；
18.4、整个伸缩旋转机构结构简单，安装方便，能有效提高全岩掘进机的适应能力，巷道断面成形好，且运行平稳可靠，使用寿命长，市场应用前景广阔。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为全岩掘进机用可伸缩旋转的横轴式截割机构的主视图；
21.图2为图1的俯视图；
22.图3为现有横轴式截割机构在巷道中的切割断面；
23.图4为本发明提供的横轴式截割机构在巷道中的切割断面。
24.图中：1、截割头；2、减速器；3、电机；4、联接筒；5、主销轴；6、伸缩内筒；7、伸缩油缸销轴；8、伸缩油缸；9、旋转油缸销轴；10、旋转油缸；11、升降油缸销轴；12、升降油缸；13、回转座；14、后滑动轴承； 15、后止推轴承；16、旋转外筒；17、导向键；18、前止推轴承；19、前滑动轴承；20、回转油缸销轴。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例1
27.本实施例提供一种全岩掘进机用可伸缩旋转的横轴式截割机构，主要由升降机构、伸缩机构和旋转机构三个模块组成。升降机构主要由截割头 1、减速器2、电机3、联接筒4、主销轴5、升降油缸12及升降油缸销轴11 组成。外伸缩机构主要由伸缩内筒6、前滑动轴承19、后滑动轴承14、伸缩油缸8及伸缩油缸销轴7组成。旋转机构主要由旋转油缸10、旋转油缸销轴9、旋转外筒16、导向键17、前止推轴承18、后止推轴承15及回转座13组成。
28.截割头1、减速器2、电机3、联接筒4依次连接；回转座13通过螺栓转动安装在掘进机回转轴承上，通过回转油缸销轴20与回转油缸连接，回转油缸伸缩实现水平回转；伸缩内筒6穿过旋转外筒16，可与旋转外筒16 同时旋转且可沿旋转外筒16轴向滑动，前端与联接筒4的后端转动连接；升降油缸12的前端与联接筒4的后端转动连接，后端位于伸缩内筒6内与伸缩内筒6的后端转动连接，升降油缸12用于实现联接筒4上下俯仰；两根伸缩油缸8对称设置在旋转外筒16的外侧，伸缩油缸8的前端与伸缩内筒6转动连接，后端与旋转外筒16转动连接，伸缩油缸8用于实现伸缩内筒6的伸缩动作；旋转外筒16的圆周面与回转座13转动连接；两根旋转油缸10对称设置在旋转外筒16的外侧，旋转油缸10的顶端与旋转外筒16 转动连接，底端与回转座13转动连接，旋转油缸10用于实现旋转外筒16 绕自身中心轴旋转。
29.进一步地，回转座13上设置有外筒安装槽，旋转外筒16通过前止推轴承18和后止推轴承15安装在外筒安装槽上；伸缩内筒6通过前滑动轴承19和后滑动轴承14与回转座13连接。
30.进一步地，伸缩内筒6和旋转外筒16之间通过轴向设置的导向键17 实现同时旋转。
31.进一步地，伸缩内筒6的前端通过主销轴5与联接筒4的后端连接。
32.进一步地，升降油缸12的两端分别通过升降油缸销轴11与联接筒4 和伸缩内筒6连接。
33.进一步地，伸缩油缸8的两端分别通过伸缩油缸销轴7与伸缩内筒6 和旋转外筒16连接。
34.进一步地，旋转油缸10的两端分别通过旋转油缸销轴9与旋转外筒16 和回转座13连接。
35.上述具有外伸缩及旋转功能的截割机构可有效解决横轴截割机构无法截割拱形全岩巷道的缺点，同时通过外伸缩机构可提高巷道成巷效率。
36.实施例2
37.本实施例提供一种全岩掘进机，安装有上述横轴式截割机构。
38.本实施例还提供一种拱形巷道成形方法，采用上述全岩掘进机施工，当截割头1施工至巷道顶部中部时，两根旋转油缸10伸缩，使旋转外筒16 绕自身中心轴旋转，带动伸缩内筒6、联接筒4、电机3、减速器2和截割头1旋转，升降油缸12和回转油缸伸缩，使截割头1上下左右移动将巷道顶部中部截割成拱形。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。