專利名稱：沖擊式采煤機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采煤機(jī)械，主要用于煤礦綜采工作面的采煤作業(yè)。
在現(xiàn)有的采煤機(jī)械中，滾筒式采煤機(jī)的應(yīng)用最為普遍。滾筒式采煤機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、牽引部、截割部減速箱、搖臂、滾筒、調(diào)高油缸、拖纜裝置、電氣控制箱等部分組成。滾筒是它的采煤工作機(jī)構(gòu)。搖臂的一端與機(jī)體上的減速箱連接，另一端安裝著滾筒。滾筒為一圓柱體，圓柱體上焊有端盤及螺旋葉片，刀具(截齒)安裝在焊于螺旋葉片上的齒座中。割煤時(shí)，電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)牽引部和截割部，牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)，使采煤機(jī)沿采煤工作面來(lái)回行走；截割部減速箱將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速再傳到搖臂中的齒輪，然后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，滾筒式采煤機(jī)正是利用采煤機(jī)牽引力對(duì)煤體形成擠壓力并借助滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削破煤的。由于滾筒上截齒切割煤體的方向與采煤機(jī)牽引行走的方向垂直，與開采地壓對(duì)煤體造成的壓應(yīng)力方向平行而與拉張應(yīng)力方向垂直，因而未對(duì)煤體本身的內(nèi)應(yīng)力加以充分利用。滾筒式采煤機(jī)的這種結(jié)構(gòu)及其旋轉(zhuǎn)切削破煤方式是導(dǎo)致采煤機(jī)能耗大，塊煤率低，產(chǎn)塵量大的根本原因。滾筒式采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱煤炭工業(yè)出版社1988年5月出版的《采煤機(jī)》第4頁(yè)至254頁(yè)。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種能夠提高采煤的成塊率，降低煤塵，節(jié)約能耗的沖擊式采煤機(jī)。
本發(fā)明是建立在沖擊劈裂破煤理論基礎(chǔ)之上，發(fā)明的沖擊式采煤機(jī)可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)沖擊式采煤機(jī)由沖擊刀齒、沖擊刀架、沖擊傳動(dòng)箱、搖臂、副搖臂、翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、機(jī)頭箱、電動(dòng)機(jī)、液壓箱、輔助泵箱、裝煤犁、潤(rùn)滑系統(tǒng)等主要部件組成。
沖擊式采煤機(jī)的機(jī)身由機(jī)頭箱(7)、(13)，電機(jī)部(8)、(10)，中間箱(9)，液壓箱(11)和輔助泵箱(12)組成。這幾部分安裝在一個(gè)內(nèi)腔分隔的長(zhǎng)方形箱體內(nèi)。機(jī)身前后兩端的搖臂(5)、(17)和沖擊傳動(dòng)箱(3)、(18)以及沖擊刀架(2)、(15)等為對(duì)稱布置，因此僅以左端進(jìn)行說(shuō)明。
搖臂(5)的一端與機(jī)頭箱(7)通過(guò)與搖臂澆鑄為一體的耳軸(28)相連接，另一端與沖擊傳動(dòng)箱(3)相聯(lián)接，沖擊刀架(2)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)的兩側(cè)；在沖擊傳動(dòng)箱(3)的后下部還安裝有振擺式裝煤犁(25)，沖擊傳動(dòng)箱(3)與搖臂(5)之間還設(shè)置有沖擊傳動(dòng)箱(3)和沖擊刀架(2)的翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)(36)、(48)，并在搖臂(5)的上部平行設(shè)置有副搖臂(6)，副搖臂(6)的一端與機(jī)頭箱(7)的上部鉸接，另一端與沖擊傳動(dòng)箱(3)上部的活塞桿(79)相鉸接。在沖擊傳動(dòng)箱(3)體內(nèi)還裝設(shè)有沖擊機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑系統(tǒng)(109)～(115)，此外，還在多處設(shè)置了安全保護(hù)裝置。
本發(fā)明的搖臂(5)為一空心體，體內(nèi)安裝有儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，該儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)即沖擊儲(chǔ)能飛輪(26)，它由小皮帶輪(27)通過(guò)三角皮帶(58)連接，電動(dòng)機(jī)(8)經(jīng)機(jī)頭箱(7)內(nèi)減速齒輪傳來(lái)的動(dòng)力經(jīng)主傳動(dòng)軸(60)傳給小皮帶輪(27)，小皮帶輪(27)經(jīng)三角皮帶(58)帶動(dòng)飛輪(26)旋轉(zhuǎn)，在搖臂(5)的上側(cè)安裝有皮帶張緊裝置(37)，通過(guò)調(diào)節(jié)張緊裝置(37)上皮帶壓輪的高低來(lái)調(diào)整傳動(dòng)三角皮帶(58)的松緊。
本發(fā)明的沖擊傳動(dòng)箱(3)內(nèi)為一曲柄連桿機(jī)構(gòu)，飛輪(26)中心設(shè)置了飛輪軸(51)，兩者之間采用保護(hù)機(jī)構(gòu)(55)聯(lián)接，飛輪軸(51)從旋轉(zhuǎn)連接體(48)的中心穿過(guò)，軸的末端為次末級(jí)小齒輪(49)，次末級(jí)小齒輪(49)與其下部的末級(jí)齒輪(70)相嚙合，末級(jí)齒輪(70)與軸齒輪(67)同軸旋轉(zhuǎn)，軸齒輪(67)帶動(dòng)末級(jí)大齒輪(42)轉(zhuǎn)動(dòng)，與末級(jí)大齒輪同心中部為大軸(45)，大軸(45)與末級(jí)大齒輪之間為鍵(68、68a)聯(lián)接，在大軸(45)的兩側(cè)設(shè)置了兩個(gè)偏心軸(44)、(44a)，沖擊機(jī)構(gòu)由偏心軸(44)、(44a)、連桿(41)、(41a)、沖擊刀架(2)、(2a)和上導(dǎo)向塊(65)、下導(dǎo)向塊(66)等構(gòu)成。連桿(41)、(41a)分別與兩個(gè)偏心軸(44)、(44a)和刀架(2)、(2a)的中部鉸接，當(dāng)大軸(45)旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿(41、41a)帶動(dòng)刀架(2、2a)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于設(shè)置了儲(chǔ)能飛輪(26)，因此在刀架(2)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)?shù)都芮岸说牡洱X(1)觸及到煤體時(shí)將產(chǎn)生沖擊作用力。為了保證刀架(2)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中平穩(wěn)并保持固定方向，在沖擊傳動(dòng)箱的上下兩側(cè)設(shè)置了上、下導(dǎo)向塊(65)和(66)。
本發(fā)明的刀架(2)為T形結(jié)構(gòu)、刀架前端為臺(tái)階狀，臺(tái)階平臺(tái)上安裝有刀齒(1)，刀架(2)與曲柄連桿(41)鉸接。本發(fā)明的沖擊傳動(dòng)箱(3)和沖擊刀架(2)的翻轉(zhuǎn)掉頭功能是通過(guò)安裝在旋轉(zhuǎn)連接體(48)外側(cè)的翻轉(zhuǎn)大齒輪(齒圈)(36)和翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)及安裝在搖臂(5)體內(nèi)的油馬達(dá)(56)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目的是使沖擊采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向開采的功能，即油馬達(dá)(56)驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)連接體(48)及固定在旋轉(zhuǎn)連接體(48)上的沖擊傳動(dòng)箱(3)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)180°后自動(dòng)定位，達(dá)到反向沖擊的目的。
本發(fā)明的潤(rùn)滑系統(tǒng)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)的箱體內(nèi)，撞頭(116)和復(fù)位彈簧(117)位于沖擊傳動(dòng)箱(3)之外，其內(nèi)部為柱塞泵(109)，吸入單向閥(110)，排出單向閥(111)，彈性蓄能器(112)，閘閥(113)，給油分配器(114)和輸配油管(115)等。
本發(fā)明的搖臂(5)和副搖臂(6)分別是以主傳動(dòng)軸(60)和鉸座(6a)為圓心的平行雙搖桿機(jī)構(gòu)，即搖臂中心線與副搖臂中心線平行，主傳動(dòng)軸(60)的中心與鉸座(6a)的中心連線和飛輪軸(51)的中心與活塞桿(79)的中心連線保持平行，這樣便可保證搖臂(5)繞耳軸(28)上下擺動(dòng)時(shí)沖擊刀架(2)的沖擊方向始終與采煤機(jī)運(yùn)行方向一致。搖臂的上下擺動(dòng)是為適應(yīng)采高變化而設(shè)計(jì)的。
本發(fā)明的減振安全保護(hù)系統(tǒng)安裝在機(jī)體的液壓箱(11)中，它由電動(dòng)機(jī)輸出軸聯(lián)軸節(jié)(8a)和變量泵(98)、溢流閥(99)、單向閥(100、104、106、108)、節(jié)流閥(101、107)、油馬達(dá)(102)、安全閥(105)和壓力傳感器(103)等液壓元件及油路組成。
本發(fā)明在整個(gè)機(jī)構(gòu)中還設(shè)置了多級(jí)安全保護(hù)裝置，即減振安全保護(hù)系統(tǒng)，皮帶(58)打滑保護(hù)、鍵(68、68a)和(55)剪斷保護(hù)及聯(lián)軸節(jié)(8a、8b、8c、8d)保護(hù)等。
本發(fā)明的振擺式裝煤犁(4、25)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3、18)的后下部，它由主動(dòng)齒輪(71)、豎向固定軸(88)、支承架(91)、清底刀(93)、犁體(94)、平面凸輪軸(95)和推塊(96)、(96a)等組成。推塊(96)、(96a)安裝在支承架(91)的內(nèi)側(cè)，與平面凸輪(95)構(gòu)成一平面凸輪副，犁體(94)與支承架(91)為一體，其上裝有清底刀(93)。末級(jí)大齒輪(42)帶動(dòng)裝煤犁的主動(dòng)齒輪(71)旋轉(zhuǎn)，該主動(dòng)齒輪再帶動(dòng)與平面凸輪軸(95)一體的齒輪軸旋轉(zhuǎn)，凸輪軸(95)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中其兩端凸輪面迫使推塊(96)帶動(dòng)支承架(91)及與其一體的犁體(94)以豎向固定軸(88)為圓心擺動(dòng)，達(dá)到清底裝煤的目的。豎向固定軸(88)通過(guò)軸承(87)和軸承支承外套(97)固定在沖擊傳動(dòng)箱(3)的后部。
附圖的圖面說(shuō)明如下

圖1是沖擊式采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、14——沖擊刀齒；2、15——沖擊刀架；3、18——沖擊傳動(dòng)箱；4、25——裝煤犁；5、17——搖臂；6、16——副搖臂；6a、16a——鉸軸座；7、13——機(jī)頭箱；8、10——電動(dòng)機(jī)；9——中間箱；11——液壓箱；12——輔助泵箱；19——刮板輸送機(jī)；20、24——牽引滾輪；21、23——底托架；22——齒條。
圖2是圖1的俯視圖。圖中8a、8b、8c、8d——聯(lián)軸節(jié)；26、35——輪；27、34——小皮帶輪；28、28a——耳軸；29、30、32、33——液壓馬達(dá)；31——主油泵。
圖3是沖擊式采煤機(jī)截割部的主視圖。圖中36——翻轉(zhuǎn)大齒輪；37——皮帶張緊裝置；38——連接耳；1b——刀座；42——末級(jí)大齒輪；26——飛輪；70——末級(jí)齒輪；56——油馬達(dá)；118——調(diào)高油缸。
圖4是沖擊式采煤機(jī)截割部的剖視圖。圖中39、47——罩板；40、40a——受力塊；41、41a——連桿；42——末級(jí)大齒輪；43——銅套；44、44a——偏心軸；45——大軸；46、46a——偏心軸套；48——旋轉(zhuǎn)連接體；49——次末級(jí)小齒輪；50——罩子；51——飛輪軸；52——軸承；53——端蓋；54——罩子；55——剪斷保護(hù)機(jī)構(gòu)；55a——剪斷座；55b——剪斷鍵；56——油馬達(dá)；57——翻轉(zhuǎn)小齒輪；58——三角皮帶；59、61——軸承；60——皮帶主傳動(dòng)軸。
圖5是截割部沖擊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖6是沿圖5中A—A線的剖視圖。圖中62——邊沖擊刀；63——緊固螺栓；64——螺栓；65——上導(dǎo)向塊；66——下導(dǎo)向塊；67——軸齒輪。
圖7是末級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖8是沿圖7中B—B線的剖視圖。圖中68——定位鍵；69——固定墊塊；70——末級(jí)齒輪；71——裝煤犁主動(dòng)齒輪；72——端蓋；73、74、75——軸承；76——軸承擋板。
圖9是翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖10是沿圖9中C—C線的剖視圖。圖中77——罩板；78——鉸制孔螺釘；79——活塞桿；80——副搖臂前套；81——油缸體；82——密封圈；83——復(fù)位彈簧；84——后端蓋；85、86——定位銷孔。
圖11是裝煤犁結(jié)構(gòu)圖。圖12是圖11的俯視圖。圖中87、87a——軸承；88——豎向固定軸；89——支承套；90——端壓板；91——支承架；92——軸承；93——清底刀；94——犁體；95——平面凸輪；96、96a——推塊；97、97a——軸承支承外套。
圖13是減振安全保護(hù)液壓系統(tǒng)圖。圖中8a——聯(lián)軸節(jié)；98——變量泵；99——溢流閥；100、104、106、108——單向閥；101、107——節(jié)流閥；102——油馬達(dá)；103——壓力傳感器；105——安全閥。
圖14是潤(rùn)滑系統(tǒng)圖。圖中109——柱塞泵；110、111——單向閥；112——蓄能器；113——閘閥；114——油路分配器；115——配油管；116——撞頭；117——復(fù)位彈簧。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1、圖2繪出了沖擊式采煤機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖。截割部安裝在采煤機(jī)機(jī)頭與機(jī)尾兩端(或只安裝在機(jī)頭單沖擊頭開采)，截割部通過(guò)搖臂耳軸(28、28a)與機(jī)頭箱(7、13)連接。電動(dòng)機(jī)(8、10)分別經(jīng)聯(lián)軸節(jié)(8b、8c、8d)帶動(dòng)機(jī)頭箱(7、13)中的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，經(jīng)搖臂(5、17)體中的小皮帶輪(27、34)帶動(dòng)飛輪(26、35)旋轉(zhuǎn)，由飛輪(26、35)再帶動(dòng)沖擊傳動(dòng)箱(3、18)體中的傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)沖擊刀架(2、15)作往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng)。采煤機(jī)牽引部的動(dòng)力來(lái)自右電動(dòng)機(jī)(10)，它通過(guò)齒輪聯(lián)軸節(jié)(8c)驅(qū)動(dòng)輔助泵箱(12)中的一組齒輪，帶動(dòng)主油泵(31)，主油泵(31)用來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)(29、30、32、33)工作，再由液壓馬達(dá)(29、30、32、33)經(jīng)一組傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)牽引滾輪(20、24)轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引滾輪(20、24)與固定在刮板輸送機(jī)(19)側(cè)幫上的齒條(22)直接嚙合，從而實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)牽引運(yùn)行。
圖3、圖4給出了沖擊式采煤機(jī)截割部的一種結(jié)構(gòu)型式。搖臂(5)是連接采煤機(jī)機(jī)身與截割部的主要部件，它的一端通過(guò)與其澆鑄為一體的耳軸(28)與采煤機(jī)機(jī)頭箱(7)連接，另一端經(jīng)旋轉(zhuǎn)連接體(48)將沖擊傳動(dòng)箱(3)固定于搖臂(5)之上，旋轉(zhuǎn)連接體(48)在靠搖臂(5)側(cè)安裝有翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)。搖臂(5)的空心體內(nèi)安裝儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由飛輪(26)、三角皮帶(58)、皮帶張緊裝置(37)、小皮帶輪(27)以及皮帶主傳動(dòng)軸(60)等組成。飛輪(26)通過(guò)三角皮帶(58)與小皮帶輪(27)連接，三角皮帶(58)的中部靠搖臂(5)的上壁有皮帶張緊裝置(37)，皮帶主傳動(dòng)軸(60)沿?fù)u臂耳軸(28)的中心沿伸至機(jī)頭箱(7)內(nèi)與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配合。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)(8)通過(guò)機(jī)頭箱(7)內(nèi)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)小皮帶輪(27)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)飛輪(26)。飛輪軸(51)的兩軸端分別安裝有次末級(jí)小齒輪(49)和剪斷保護(hù)機(jī)構(gòu)(55)。剪斷保護(hù)機(jī)構(gòu)(55)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中設(shè)置的一個(gè)保護(hù)裝置，該裝置有一個(gè)剪斷座(55a)，它與飛輪軸(51)固連，剪斷鍵(55b)裝在軸與座之間，沖擊采煤時(shí)，當(dāng)瞬時(shí)沖擊載荷大于飛輪軸的許用扭矩時(shí)，剪斷鍵(55b)被剪斷，使傳動(dòng)中斷；剪斷保護(hù)機(jī)構(gòu)(55)位于搖臂(5)中飛輪軸(51)的外側(cè)，以便于更換與維修，端頭由外罩(54)封閉。由于搖臂(5)在上下擺動(dòng)過(guò)程中必須保證刀架的沖擊方向始終與運(yùn)行方向一致，在截割部設(shè)置了副搖臂(6)，它的一端以活塞桿(79)為鉸鏈軸心，另一端與焊接在機(jī)頭箱(7)上的鉸軸座(6a)相鉸接。搖臂(5)的后端部有連接耳(38)，它與搖臂的調(diào)高油缸(118)相連接，調(diào)高時(shí)，由調(diào)高油缸(118)推動(dòng)連接耳(38)，使搖臂(5)以耳軸(28)為中心旋轉(zhuǎn)，沖擊頭部產(chǎn)生升降，以適應(yīng)采高變化。調(diào)高油缸(118)前端與連接耳(38)鉸接，后端固定在機(jī)頭箱(7)的側(cè)下部。沖擊刀架(2、2a)采用T形結(jié)構(gòu)，刀架上均勻布置有數(shù)把沖擊刀齒(1)，沖擊刀齒(1)用螺栓(63)固定。沖擊刀架(2、2a)對(duì)稱布置在沖擊傳動(dòng)箱(3)體內(nèi)兩側(cè)。連桿(41、41a)右端鉸接于偏心軸(44、44a)，鉸接處設(shè)有偏心軸套(46、46a)。飛輪軸(51)的一端安裝的次末級(jí)小齒輪(49)與末級(jí)齒輪(70)嚙合(見(jiàn)圖8)。末級(jí)齒輪(70)固定在齒輪軸(67)上同步旋轉(zhuǎn)，由軸齒輪(67)來(lái)帶動(dòng)末級(jí)大齒輪(42)，末級(jí)大齒輪(42)與大軸(45)采用雙鍵(68、68a)固定連接，大軸(45)的兩側(cè)是兩個(gè)偏心軸(44、44a)。在沖擊傳動(dòng)箱(3)的后部設(shè)計(jì)有裝煤犁(25)，末級(jí)大齒輪(42)與裝煤犁主動(dòng)齒輪(71)嚙合，用以驅(qū)動(dòng)裝煤犁(25)完成裝煤作業(yè)。沖擊傳動(dòng)關(guān)系為由采煤機(jī)機(jī)頭箱(7)傳來(lái)的動(dòng)力經(jīng)皮帶主傳動(dòng)軸(60)至小皮帶輪(27)，通過(guò)三角皮帶(58)帶動(dòng)飛輪(26)旋轉(zhuǎn)，飛輪(26)軸端的次末級(jí)齒輪(49)帶動(dòng)與其嚙合的末級(jí)齒輪(70)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)與其同軸的軸齒輪(67)將動(dòng)力傳給末級(jí)大齒輪(42)，該齒輪帶動(dòng)大軸(45)旋轉(zhuǎn)，使偏心軸(44、44a)隨大軸轉(zhuǎn)動(dòng)，鉸接于偏心軸(44、44a)上的連桿(41、41a)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)沖擊刀架(2、2a)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)煤壁產(chǎn)生沖擊，實(shí)現(xiàn)沖擊破煤。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其一是搖臂(5)體內(nèi)的皮帶傳動(dòng)可更換為齒輪傳動(dòng)；其二是可將沖擊傳動(dòng)箱(3)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)改為液壓驅(qū)動(dòng)沖擊；其三是可將沖擊傳動(dòng)箱(3)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)改為壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。第二、第三方案中的沖擊動(dòng)能分別為液壓沖擊動(dòng)能和壓縮空氣沖擊動(dòng)能。
圖5、圖6所示的沖擊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)內(nèi)的情況。沖擊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一曲柄連桿機(jī)構(gòu)，它由連桿(41)、沖擊刀架(2)、偏心軸(44)、上導(dǎo)向塊(65)、下導(dǎo)向塊(66)組成。連桿(41)的一端鉸接在沖擊刀架(2)前端中心位置，端頭處有可更換的受力塊(40)，連桿(41)的另一端與偏心軸(44)鉸接，沖擊刀架裝在上、下導(dǎo)向塊(65、66)之間，上、下導(dǎo)向塊均呈V型，對(duì)沖擊刀架起限位導(dǎo)向作用。沖擊破煤的過(guò)程是末級(jí)大齒輪(42)由軸齒輪(67)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，大軸(45)由大齒輪(42)帶動(dòng)同心轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在大軸(45)上的偏心軸(44)驅(qū)動(dòng)連桿(41)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)沖擊刀架(2)進(jìn)行往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng)，安裝在沖擊刀架(2)上的沖擊刀齒(1)接觸煤體后，將煤體劈裂下來(lái)。
圖7、圖8描繪出末級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式。飛輪軸(51)軸端的次末級(jí)小齒輪(49)與末級(jí)齒輪(70)嚙合，帶動(dòng)軸齒輪(67)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸齒輪(67)與末級(jí)大齒輪(42)構(gòu)成齒輪副驅(qū)動(dòng)大軸(45)，大軸(45)的兩側(cè)有偏心軸(44、44a)，大軸(45)的徑向定位由兩個(gè)定位鍵(68、68a)擔(dān)負(fù)。軸向定位由銅套(43)擔(dān)負(fù)。
圖9、圖10是翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)圖，它由翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)、翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)和油馬達(dá)(56)組成。翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)是一個(gè)具有外齒的大齒圈，內(nèi)壁有凹槽，齒圈上開有定位銷孔(85、86)，搖臂(5)與旋轉(zhuǎn)連接體(48)貼合，其外緣凸臺(tái)置于翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，用螺栓將翻轉(zhuǎn)大齒輪固定在旋轉(zhuǎn)連接體(48)上。翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)與翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)的外齒嚙合。油馬達(dá)(56)裝在搖臂(5)的內(nèi)壁上，油馬達(dá)(56)帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)進(jìn)而帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)連同旋轉(zhuǎn)連接體(48)、沖擊傳動(dòng)箱(3)一起翻轉(zhuǎn)。沖擊刀架需翻轉(zhuǎn)換向時(shí)，液壓系統(tǒng)升壓使活塞桿(79)右移，壓縮復(fù)位彈簧(83)，活塞桿(79)的前端與翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)脫離，油馬達(dá)(56)旋轉(zhuǎn)使翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榉D(zhuǎn)大齒輪(56)與旋轉(zhuǎn)連接體(48)固定，而旋轉(zhuǎn)連接體又固定在沖擊傳動(dòng)箱上，因此，沖擊傳動(dòng)箱(3)旋轉(zhuǎn)至180°后，活塞桿(79)在復(fù)位彈簧(83)作用下，插入定位銷孔(86)，完成翻轉(zhuǎn)定位動(dòng)作，使采煤機(jī)開始反向開采。
圖11、圖12所示的裝煤犁(25)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)的后下部。它具有一個(gè)平面凸輪(95)和推塊(96、96a)構(gòu)成的平面凸輪副，推塊(96、96a)裝在支承架(91)的內(nèi)側(cè)壁上，犁體(94)為一螺旋斜面，它與支承架(91)是一體，其上裝有清底刀(93)。支承架外側(cè)由豎向固定軸(88)固定在沖擊傳動(dòng)箱(3)的箱體上。裝煤犁主動(dòng)齒輪(71)與沖擊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的末級(jí)大齒輪(42)嚙合，帶動(dòng)平面凸輪(95)轉(zhuǎn)動(dòng)，推塊(96、96a)與平面凸輪(95)的兩端面接觸，從而帶動(dòng)支承架(91)、犁體(94)、清底刀(93)以豎向固定軸(88)為主心擺動(dòng)，這種振擺式運(yùn)動(dòng)的頻率每分鐘在數(shù)百次以上，加上采煤機(jī)的向前運(yùn)動(dòng)，完成了推動(dòng)式的裝煤動(dòng)作。同時(shí)，振擺運(yùn)動(dòng)還使清底刀(93)完成鏟平底板的工作。采煤機(jī)反向破煤時(shí)，裝煤犁又完成清理頂板的工作。
圖13的減振安全保護(hù)系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)液壓箱(11)中。沖擊式采煤機(jī)在進(jìn)行沖擊破煤時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊負(fù)荷，沖擊負(fù)荷的反作用力將通過(guò)沖擊刀架傳遞到連桿及整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了保證正常的沖擊破煤，采煤機(jī)牽引部必須具有足夠的止退力，并形成一定的彈性環(huán)節(jié)，以防止沖擊時(shí)因沖擊力作用使采煤機(jī)機(jī)體后移而造成的有效沖擊載荷不足，并要達(dá)到減振的效果。本發(fā)明的減振安全保護(hù)系統(tǒng)達(dá)到了這一目的。該系統(tǒng)中各液壓元件之間通過(guò)輸油管路連接，其工作原理如下變量泵(98)輸出的低壓油供牽引油馬達(dá)(102)牽引采煤機(jī)前進(jìn)，當(dāng)遇到較大沖擊負(fù)荷時(shí)，油馬達(dá)(102)發(fā)生瞬時(shí)倒轉(zhuǎn)或停頓，這時(shí)變量泵(98)至油馬達(dá)(102)之間的油路產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，從而推動(dòng)減振節(jié)流閥(101、107)動(dòng)作，鎖閉油馬達(dá)的排油路，使油馬達(dá)(102)的反向力矩增加到以達(dá)到止退的效果。節(jié)流閥(101、107)的節(jié)流部分是一可調(diào)的薄刃孔節(jié)流器，通過(guò)調(diào)整節(jié)流面積匹配最佳的減振和止退效果。當(dāng)沖擊力釋放后節(jié)流閥(101、107)彈簧自動(dòng)復(fù)位，回到正常牽引狀態(tài)。低壓溢流閥(99)的調(diào)定壓力應(yīng)與節(jié)流閥(101、107)的彈簧壓力相匹配，并不得超過(guò)變量泵(98)的額定工作壓力。高壓安全閥(105)的主要功能是保證在止退減振瞬間的最高壓力不超過(guò)油馬達(dá)(102)的許用負(fù)荷。如果系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥(105)的調(diào)定壓力，裝在這一油路上的壓力傳感器(103)發(fā)出信號(hào)，電調(diào)比例變量系統(tǒng)使變量泵(98)輸出變小，使?fàn)恳俣葴p小；如果系統(tǒng)壓力偏低，壓力傳感器(103)發(fā)出信號(hào)使變量泵(98)電調(diào)輸出變大，牽引加速。
本發(fā)明的潤(rùn)滑系統(tǒng)包括兩個(gè)部分，一部分是齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)及軸承，采用常規(guī)的浸油潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑。另一部分是連桿頭部、滑塊、刀架部分的潤(rùn)滑，采用強(qiáng)制潤(rùn)滑方法，其潤(rùn)滑系統(tǒng)如圖14。工作原理如下柱塞泵(109)工作是借助沖擊刀架(2)的回程推動(dòng)撞頭(116)頭部產(chǎn)生工作排油行程，彈簧(117)負(fù)責(zé)撞頭(116)復(fù)位。單向閥(110)是吸入閥，柱塞泵(109)中的油由單向閥(110)吸入缸體經(jīng)壓縮后由單向閥(111)排出至彈性蓄能器(112)中，蓄能器(112)活塞在充油的同時(shí)向上移動(dòng)，壓力油經(jīng)上出油口入閘閥(113)的上腔，推動(dòng)閥芯下行，將蓄能器(112)與油路分配器(114)的油路溝通后，蓄能器(112)放油。蓄能器(112)下腔的油排放后，壓力降低，閘閥(113)的上腔排油，彈簧頂閥復(fù)位。如此往復(fù)循環(huán)，滿足各潤(rùn)滑點(diǎn)強(qiáng)制潤(rùn)滑的需要。油路分配器(114)通過(guò)配油管(115)將油均勻地分配給各潤(rùn)滑點(diǎn)。潤(rùn)滑系統(tǒng)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)的箱體中。
本發(fā)明的其它輔助系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、電氣液壓控制系統(tǒng)、噴霧滅塵裝置、底托架以及其它機(jī)械裝置等，這些輔助系統(tǒng)與滾筒式采煤機(jī)相同，這樣可為煤礦改造現(xiàn)有采煤機(jī)，使用沖擊式采煤機(jī)帶來(lái)諸多方便。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、使用本發(fā)明采煤成塊率可比滾筒式采煤機(jī)提高10％以上，特別對(duì)大型無(wú)煙煤礦區(qū)其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
2、本發(fā)明采用沖擊破煤方法，一方面避免了滾筒式采煤機(jī)旋轉(zhuǎn)切削煤體時(shí)拋揚(yáng)煤粉的缺點(diǎn)，使煤塵量減小；另一方面成塊率的提高也大大降低了產(chǎn)塵量，同時(shí)減少了采煤工作面的降塵用水量。
3、由于破煤機(jī)理的改革，本發(fā)明的耗電量是同等級(jí)滾筒采煤機(jī)的三分之一左右，節(jié)能效果明顯。
4、本發(fā)明除具有上述塊煤率高、降塵、節(jié)水、節(jié)能效益外，由于降塵效果顯著，使得采煤工作面生產(chǎn)環(huán)境的粉塵濃度減小，大大改善了井下工作環(huán)境，有利于防止煤塵爆炸，并可減少煤礦工人矽肺病的發(fā)生率，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
權(quán)利要求
1.一種沖擊式采煤機(jī)，主要由沖擊刀齒(1)、沖擊刀架(2、15)、沖擊傳動(dòng)箱(3、18)、搖臂(5、17)、副搖臂(6、16)、翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)(36、48、56、57)、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)(26)、機(jī)頭箱(7、13)、裝煤犁(25)、潤(rùn)滑系統(tǒng)(109～117)及電動(dòng)機(jī)、液壓箱、輔助泵箱等組成；其特征是沖擊式采煤機(jī)的搖臂(5、17)是連接機(jī)頭箱(7、13)和沖擊傳動(dòng)箱(3、18)的構(gòu)件，其內(nèi)安裝有儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，搖臂(5、17)與沖擊傳動(dòng)箱(3、18)之間通過(guò)翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)(36、48、57)連接，沖擊傳動(dòng)箱(3、18)體內(nèi)裝有齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)(67、42)和沖擊機(jī)構(gòu)(41、44、45)，沖擊刀架(2、2a)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)的兩側(cè)，刀架為縱向布置，刀架前端為刀座(1b)，沖擊刀齒(1)安裝在刀座中，并用螺栓固定；副搖臂(6、16)平行于搖臂(5)安裝，其前端以活塞桿(79)為鉸軸，另一端鉸接于機(jī)頭箱(7、13)上部的鉸座(6a、16a)上；裝煤犁(25)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)的后下部；潤(rùn)滑系統(tǒng)(109～115)安裝在沖擊傳動(dòng)箱(3)內(nèi)；在采煤機(jī)機(jī)身的液壓箱(11)中安裝有減振安全保護(hù)系統(tǒng)(98～105)，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有安全保護(hù)裝置(38、55、8a、8b、8c、8d)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是，安裝在搖臂(5)體內(nèi)的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)為飛輪(26)，它由小皮帶輪(27)通過(guò)三角皮帶(58)連接，小皮帶輪(27)的主傳動(dòng)軸(60)與機(jī)頭箱(7)中的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以通過(guò)齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是傳遞沖擊動(dòng)力的飛輪軸(51)是從旋轉(zhuǎn)連接體(48)的中心穿過(guò)，軸端部為次末級(jí)傳動(dòng)小齒輪(49)，在其下部為末級(jí)傳動(dòng)齒輪(70)，該齒輪與軸齒輪(67)同軸，軸齒輪(67)與末級(jí)大齒輪(42)嚙合，在大齒輪(42)的中心安裝大軸(45)，大軸(45)與末級(jí)大齒輪(42)采用定位鍵(68、68a)聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是安裝在末級(jí)大齒輪(42)中部的大軸(45)的兩側(cè)裝有偏心軸(44、44a)，沖擊機(jī)構(gòu)由偏心軸(44、44a)、連桿(41、41a)、沖擊刀架(2、2a)和上導(dǎo)向塊(65)、下導(dǎo)向塊(66)等構(gòu)成；連桿(41、41a)的前端與沖擊刀架(2、2a)的中部相鉸接，后端與偏心軸(44、44a)相鉸接，沖擊刀架(2、2a)安裝在上、下導(dǎo)向塊之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是沖擊刀架(2、2a)為T形形狀，刀架前端為臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，臺(tái)階平臺(tái)為刀座(1b)，刀座(1b)上安裝沖擊刀齒(1)，沖擊刀架為立式布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是沖擊刀架還可以采用單排刀架布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)由翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)，翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)、油馬達(dá)(56)和旋轉(zhuǎn)連接體(48)組成。翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)是一個(gè)具有外齒的大齒圈，齒圈內(nèi)壁有凹槽，該齒圈用螺栓(78)固定在旋轉(zhuǎn)連接體(48)上，搖臂(5)上端側(cè)面與旋轉(zhuǎn)連接體(48)貼合，其外緣凸臺(tái)置于翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)內(nèi)側(cè)的凹槽內(nèi)形成鉸連接，旋轉(zhuǎn)連接體(48)由螺栓固定在沖擊傳動(dòng)箱(3)體側(cè)面，翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)與安裝在其旁側(cè)的翻轉(zhuǎn)小齒輪(57)嚙合，油馬達(dá)(56)安裝于搖臂(5)的內(nèi)壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是副搖臂(6)和搖臂(5)組成平行雙搖桿機(jī)構(gòu)，副搖臂(6)的前端與活塞桿(79)鉸接，活塞桿(79)與開在翻轉(zhuǎn)大齒輪(36)上的定位孔(85、86)配合，副搖臂(6)的后端與機(jī)頭箱(7)上部的鉸軸座(6a)相鉸接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是裝煤犁(25)由豎向固定軸(88)和軸承支承外套(97)固定在沖擊傳動(dòng)箱(3)的后下部，推塊(96、96a)安裝在支承架(91)的內(nèi)側(cè)壁上，與平面凸輪(95)構(gòu)成一平面凸輪副，犁體(94)與支承架為一體，其上裝有清底刀(93)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是潤(rùn)滑系統(tǒng)由柱塞泵(109)，單向閥(110，111)、蓄能器(112)、閘閥(113)、油路分配器(114)、配油管(115)、撞頭(116)和復(fù)位彈簧(117)等組成，撞頭(116)和復(fù)位彈簧(117)位于傳動(dòng)箱(3)之外側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式采煤機(jī)，其特征是減振安全保護(hù)系統(tǒng)由變量泵(98)、溢流閥(99)、單向閥(100、104、106、108)、節(jié)流閥(101、107)、油馬達(dá)(102)、安全閥(105)和壓力傳感器(103)等液壓元件和液壓管路連接而成，該系統(tǒng)安裝在液壓箱(11)中。
全文摘要
沖擊式采煤機(jī)用于煤礦綜采工作面的采煤作業(yè)。它由T形沖擊刀架、刀齒、沖擊傳動(dòng)箱、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、裝煤犁、搖臂、副搖臂、翻轉(zhuǎn)換向機(jī)構(gòu)、安全保護(hù)裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)和機(jī)身等組成。搖臂是連接機(jī)身和沖擊傳動(dòng)箱的構(gòu)件，內(nèi)設(shè)傳動(dòng)和儲(chǔ)能等機(jī)構(gòu)，沖擊傳動(dòng)箱內(nèi)設(shè)有沖擊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和沖擊刀架，刀架前端安裝有沖擊刀齒，刀架往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到采煤的目的。本發(fā)明與滾筒式采煤機(jī)相比，破煤機(jī)理完全不同，具有塊煤率高，產(chǎn)塵量小，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21C25/00GK1163980SQ9610099
公開日1997年11月5日 申請(qǐng)日期1996年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月30日
發(fā)明者田取珍, 鞏安庫(kù), 曹惠斌, 郭勇義, 溫澤先 申請(qǐng)人:山西礦業(yè)學(xué)院