專利名稱：一種懸臂式煤巷鉆掘機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煤礦用機械，特別是涉及一種懸臂式煤巷鉆掘機。
背景技術：
隨著國際形勢的變化，特別是美、伊之間無休止的戰爭紛亂，石油需求缺 口逐步加大，石油價格居高不下，各國對能源安全問題更加關注，紛紛調整能 源戰略，增加對本國煤炭資源的開發，加強煤炭對能源供應的保障。據國際能
源署預測，未來30年，世界各國對煤炭的需求總量將增加50%，其中中國將 增加90%。據《全國煤炭消費狀況調査與預測研究》預測，2005年全國煤炭消 費需求約18 20億噸，2010年約30 35億噸。我國現有煤炭經濟可采儲量為 1145億t，推動煤炭工業的生產發展和技術進步，保證足量、潔凈和安全的能 源供應對保證國民經濟的發展乃至國際能源市場的穩定具有十分重要意義。
經過多年的技術引進、消化吸收和自主創新，我國已研制開發了多種綜采、 綜掘成套技術設備，部分產品(技術)已達到國際領先水平或先進水平。根據 2004年我國煤礦機械化生產情況年度報告，該年度重點煤礦的綜采機械化程度 已達68.65%，國有重點煤礦掘進總進尺627.38萬米，其中綜掘總進尺134.37 萬米，綜掘程度僅占21.42%。
隨著近年來煤炭產業的復蘇、快速發展，煤炭產量節節攀高，供不應求， 懸臂式掘進機朝著大功率、大噸位、大體積的方向發展。據不完全統計，2004 年煤炭產量近20億噸，其中地方小型煤礦的產量約占30%,對我國的經濟發 展起著舉足輕重的作用，但是小型煤礦的安全生產弊端嚴重，90%以上的小型 煤礦仍然采用原始、落后的炮采、炮掘工藝生產，年死亡人數高達3000多人， 其根本原因是技術落后，管理混亂、人員的整體素質比較低下。盡管我國的掘 進設備已發展到一定水平，但是體積龐大、結構復雜，不適應于小型煤礦的實 際井下生產條件和作業環境。面對全國一萬多家的小型煤礦的巨大市場需求，
研究開發一種小型、結構簡單、性能可靠、易于操作的多功能懸臂式巷道掘進 機必將對我國的煤炭行業機械化水平產生巨大的影響，也必將大大減輕工人的 勞動強度，改善井下的工作條件，為煤礦安全生產提供強有力的保障。
掘進機械主要用于礦山及地下工程中的巷道掘進。同傳統的爆破法相比， 具有掘進速度快，巷道成型和穩定性好，超挖量小，利于支護，工程量小，勞 動強度低，生產安全等優點。
1、 國內外技術現狀
自從1870年，世界上第一次實際使用帶截齒旋轉式執行機構(馬克基里 結構)的掘進機，在英吉利海峽掘進白惡土石灰巖平峒1600米以來，掘進機 作業法(即機械作業法)成為巷道掘進工藝一次巨大的技術進步，受到人們的 高度重視。然而，各種型式的掘進機的大規模研制工作，直到二十世紀50年 代末、60年代初，才在全國迅猛展開，懸臂式掘進機的技術發展，迄今已成為 開拓煤及半煤巖巷道的主要機具。
第一臺典型的懸臂式巷道掘進機，始于1949年匈牙利制造的F2型，1956 年前蘇聯在匈牙利F4、 F5的基礎上創制nk-3型，對掘進機技術的發展起了深 刻的推動作用，從此以后，世界各主要采煤國家如俄羅斯、英國、德國、奧地 利、中國、日本，不斷研制出各種機型和規格的機器，持續五十多年而不衰。
目前國內煤巷及半煤巖(f《8)巷掘進機技術比較成熟，完全可以替代國 外的同類型產品，但將目前國內、外主要使用的掘進機技術參數統計分析，機 器重量均在20噸以上，最大機重已達到100噸，截割功率達到300kW，機組 整體尺寸比較龐大，根本不適應我國一萬多家小型煤礦的實際生產條件。
經調研和網上査詢，機重控制在6噸以下，整體尺寸(長X寬X高)控制 在6米X1米X1.4米以內，具有鉆探水和瓦斯功能的懸臂式巷道掘進機，在國 內外還處于空白，在國內也是2004年該項研發工作剛剛起步，是基于國內小 型煤礦廣闊的市場需求。
2、 現有技術的缺陷
從目前國家對煤礦安全生產及礦產資源的政策來看，煤礦安全生產及礦產 資源的合理、充分的開發利用是國內一項長期的戰略性任務。據最新統計資料， 全國具有開采資質的小型煤礦有一萬多家，僅山西省現有小型煤礦就有4500
多家，礦井的生產仍然大部分采用炮采，機械化作業水平十分低下，勞動強度 大，不安全因素頗多。
對于地質構造比較復雜的國有大型煤礦，井下都存在大量的邊角煤，如按 常規的開釆工藝，成本十分高，生產效率低，往往成片丟棄，降低了開采率， 造成礦產資源的浪費。
以上不合理情況的存在，是由于國內外研發的掘進機組全部是大功率、大
噸位，僅僅適應于大型煤礦的生產。而中小型煤礦占全國煤礦的70%以上，井 口小、巷道低矮狹窄、吊裝設備噸位小，大的掘進機組根本無法送到工作面。 另外，井下使用的鉆機也是十分笨重，移動很不方便。
發明內容
本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適 合小型煤礦的、截割面廣的、掘鉆一體的懸臂式煤巷鉆掘機。
本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現 一種懸臂式煤巷鉆掘 機，其特征在于，包括切割機構、鉆進機構、行走機構、裝載機構、液壓控制 及電氣控制系統、機身、連接機構，所述鉆掘機通過各機構的調配，由液壓控 制系統、電氣控制系統的執行元件和機械傳動機構相互連接；所述的切割機構 包括切割頭、切割動力裝置、伸縮臂、升降油缸、回轉油缸、伸縮油缸、外噴 霧裝置，所述的切割動力裝置包括液壓馬達和減速器，所述的切割頭為螺旋式 掘進頭，其上裝有多把硬質合金截齒，所述的切割機構的切割頭換成鉆頭即形 成鉆進機構，所述的切割機構的切割頭、鉆進機構的鉆頭均通過連接機構分別 與伸縮臂連接。
所述的行走機構包括左行走機構和右行走機構，所述的左行走機構和右行 走機構分別包括黃油缸張緊裝置、支重輪、履帶、履帶架、拖鏈輪、引導輪、 驅動鏈輪和動力驅動裝置，并分別通過高強度螺栓和泵站連接成一體。
所述的液壓控制及電氣控制系統包括液壓控制系統、電氣控制系統，該液 壓控制系統是開放式回路系統，包括液壓缸控制回路、行走機構控制回路、切 割機構控制回路，該液壓控制系統包括二個電機組件、換向閥組組件、操縱臺、 油箱、水冷卻裝置、吸油濾油器、回油濾油器、馬達和油缸、液壓管路，所述
的油箱通過螺栓、銷軸、油缸分別與左右行走機構、切割機構、裝載機構、運 輸機構等各大部件相連接，所述的水冷卻裝置布置在油箱內部，所述的操縱臺 放置在機組的左后部，兩臺多路換向閥布置在泵站的前部，操作手柄與換向閥 組之間通過軟軸控制裝置連接。
所述的電氣控制系統包括礦用隔爆兼本安型控制箱、泵站電機、照明燈、 急停按扭。
采用以上技術方案制造出來的一種懸臂式煤巷鉆掘機，結構簡單、性能可 靠、體積小、重量輕、運輸方便，適用于全煤巷、低瓦斯、低煤塵、巷道低矮、 狹窄的小型礦井的巷道掘進機械化作業，特別是適用于全煤準備巷道的快速掘
進和"三角煤"、"雞窩煤"等地質條件的開采，使生產效率提高100%以上，可全
面提高煤礦的綜合效益和改善安全生產條件，本實用新型的實施將會帶來十分 可觀的經濟效益和社會效益。
圖1為本實用新型一種懸臂式煤巷鉆掘機的結構示意圖； 其中l一切割機構，2—鉆進機構，3—行走機構，4一裝載機構，5—液壓 控制及電氣控制系統，6—機身，7—連接機構，8—操縱機構。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
本實施例集破煤掘進、鉆孔探水兩大功能于一體。當需要鉆孔探水時，把 切割頭拆卸下，換上能與鉆桿機具相連接的一套鉆孔裝置，即可鉆孔探水，大 大簡化工藝流程，提高工作效率，減輕工人的勞動強度。
如圖1所示，本實施例鉆掘機主要由切割1或鉆進2、行走3、裝載4三 大機構和液壓電氣5、機身6、連接機構7和操縱機構8等系統組成，通過各 部分的協調和配合，最終由液壓、電氣執行元件和機械傳動機構實現所規定的 動作，完成整個作業過程。下面就各主要部分作簡單地概述。
1、切割、鉆進機構
切割機構主要由切割頭、切割動力裝置、內伸縮臂、外伸縮臂、伸縮油缸、 外噴霧裝置等部分組成。切割結構在升降油缸的作用下能完成上、下運動，在
回轉油缸的作用下能完成左、右運動，在伸縮油缸的作用下能完成截割頭的鉆 進，切割動力裝置由液壓馬達和減速器組成，將動力傳遞給切割頭，完成切割 頭的旋轉工作，切割頭為螺旋式掘進頭，其上裝有多把硬質合金截齒，從而可 以截割出任意形狀的斷面。在切割的同時，外噴霧壓力水通過水管輸送至外噴 霧架的噴嘴噴射出來，達到降塵和防止產生火花的目的。
當需要鉆水探瓦斯時，可以切割頭換下，換上能與鉆桿機具相連接的一套 鉆孔裝置，即可當一個移動式鉆機使用。
2、 行走機構
行走機構有左行走機構和右行走機構之分，分別通過高強度螺栓和泵站連 接成一體。左右行走機構分別由黃油缸張緊裝置、支重輪、履帶、履帶架、拖 鏈輪、引導輪、驅動鏈輪和動力驅動裝置等多部分組成。
其工作原理通過行走液壓馬達所提供的動力傳輸給行走減速器，直接帶 動驅動鏈輪，再經履帶和驅動鏈輪的嚙合而實現鉆掘機的行走運動。履帶的張 緊由黃油缸張緊裝置來實現。根據工作需要，操作控制系統可輕松實現鉆掘機 的前進、后退及左右轉彎等動作。
3、 液壓系統
(1) 液壓系統原理
本機的液壓系統是開式回路系統，系統工作介質為N68號抗磨液壓油。 液壓系統由兩臺雙聯齒輪泵供油，雙聯齒輪泵型號分別為CBJ25-F12/F12、 CBJ25-F10/F10，兩臺雙聯齒輪泵分別由30kW和15kW的風冷電機單獨驅動。 輸出的四路壓力油額定壓力調定到21MPa，提供給左右行走機構、切割機構和 液壓缸系統。
(2) 控制方式
控制方式為手動控制，液壓操縱臺放置在機組的左后部，兩臺多路換向閥 布置在泵站的前部，操作手柄與換向閥組之間通過軟軸控制裝置連接，實現遠 程控制。既布置簡單、可靠，又十分便于維修和拆裝。
(3) 液壓系統的組成
液壓系統由電機組件、換向閥組組件、操縱臺、油箱、水冷卻裝置、吸油 濾油器、回油濾油器、各執行元件(馬達和油缸)和液壓管路等組成。
油箱是整個機組的中樞，既是液壓油的容器，同時也是機組的主機架，通 過螺栓、銷軸、油缸分別與左右行走機構、切割機構、裝載機構、運輸機構等 各大部件相連接，結構緊湊，布局合理。
水冷卻裝置布置在油箱內部，從結構上保證對液壓油循環冷卻，冷卻接觸 面積大，冷卻效果好，流出的冷卻水從外噴霧裝置噴出，形成外噴霧。
兩個電機組件放置在油箱的上部左、右兩側，每個電機組件由防爆電機、 聯軸器、雙聯齒輪泵組成，是整個機組液壓系統動力之源。
(4)液壓回路
1) 液壓缸回路
動力為左電機組件中的雙聯齒輪泵中的前十泵，該雙聯齒輪泵通過吸油濾 油器從油箱中吸油，前十泵輸出的壓力油通過硬管進入左側五聯多路換向閥組 中，每聯三位六路換向閥機能基本相同。當換向閥組在中位時，兩個十泵的壓 力油合流回油箱。五聯多路換向閥組中的下部四聯分別控制切割機構的升降油 缸、切割機構的伸縮油缸、切割機構的擺動油缸和裝載機構的提升油缸的動作。
2) 左、右行走機構回路
動力源為右電機組件中的CBJ25-F12/F12雙聯齒輪泵，前十二泵輸出的壓 力油通過硬管進入右側五聯多路換向閥組中，上部第一聯換向閥控制左行走機 構回路中的大排量油馬達的正、反轉，后十二泵輸出的壓力油通過硬管進入右 側五聯多路換向閥組中，下部第一聯換向閥控制右行走機構回路中的大排量油 馬達的正、反轉，從而實現機組的前、后、左、右的調動。
3) 切割機構回路
動力源為右電機組件中的CBJ25-F12/F12雙聯齒輪泵，前、后兩個十二泵 輸出的壓力油通過硬管進入右側五聯多路換向閥組內合流，通過五聯多路換向 閥組的中間換向閥控制切割油馬達的動作，該換向閥為二位闊，僅控制切割油 馬達的一個方向。
4、電氣系統
本機的電氣系統設備主要由礦用隔爆兼本安型控制箱、泵站電機、照明燈、 急停按扭等組成，主回路采用380V或660V供電，照明回路36V。電控設備可 用于有甲垸、爆炸性煤塵的礦井中，對鉆掘機起到控制、保護、顯示、照明等
作用。
懸臂式煤巷鉆掘機結構上力求簡單可靠，在簡單使用便于維修的設計指導 原則上，屏棄了目前中、重型掘進機上一些可有可無的結構和功能。比如各個 機構動力傳遞上，能直接用大油馬達直接驅動的就省略復雜的減速機構，必須 使用減速機構裝置的地方，在性能參數選擇上放大富裕度，盡可能選用成熟的 減速裝置，性能可靠放在首要位置考慮。
煤巷鉆掘進機是根據中、小型礦井實際采掘生產條件研發、推廣并且使用 成功的設備。該機性能可靠、結構簡單、體積小、重量輕、運輸方便，適用于 全煤準備巷道的快速掘進和"三角煤"、"雞窩煤"等地質條件的開采。
本產品用于煤礦巷道的掘進及采煤，適用于全煤巷、低瓦斯、低煤塵、巷 道低矮、狹窄的小型礦井的巷道掘進機械化作業，填補國內外空白。
選用煤巷鉆掘機生產效率提高100%以上，全面提高煤礦的綜合效益和改
善安全生產條件， 一定能帶來十分可觀的經濟效益和社會效益。
權利要求1.一種懸臂式煤巷鉆掘機，其特征在于，包括切割機構、鉆進機構、行走機構、裝載機構、液壓控制及電氣控制系統、機身、連接機構，所述鉆掘機通過各機構的調配，由液壓控制系統、電氣控制系統的執行元件和機械傳動機構相互連接；所述的切割機構包括切割頭、切割動力裝置、伸縮臂、升降油缸、回轉油缸、伸縮油缸、外噴霧裝置，所述的切割動力裝置包括液壓馬達和減速器，所述的切割頭為螺旋式掘進頭，其上裝有多把硬質合金截齒，所述的切割機構的切割頭換成鉆頭即形成鉆進機構，所述的切割機構的切割頭、鉆進機構的鉆頭均通過連接機構分別與伸縮臂連接。
2. 根據權利要求1所述的一種懸臂式煤巷鉆掘機，其特征在于，所述的 行走機構包括左行走機構和右行走機構，所述的左行走機構和右行走機構分別 包括黃油缸張緊裝置、支重輪、履帶、履帶架、拖鏈輪、引導輪、驅動鏈輪和 動力驅動裝置，并分別通過高強度螺栓和泵站連接成一體。
3. 根據權利要求1所述的一種懸臂式煤巷鉆掘機，其特征在于，所述的 液壓控制及電氣控制系統包括液壓控制系統、電氣控制系統，該液壓控制系統 是開放式回路系統，包括液壓缸控制回路、行走機構控制回路、切割機構控制 回路，該液壓控制系統包括二個電機組件、換向閥組組件、操縱臺、油箱、水 冷卻裝置、吸油濾油器、回油濾油器、馬達和油缸、液壓管路，所述的油箱通 過螺栓、銷軸、油缸分別與左右行走機構、切割機構、裝載機構、運輸機構等 各大部件相連接，所述的水冷卻裝置布置在油箱內部，所述的操縱臺放置在機 組的左后部，兩臺多路換向闊布置在泵站的前部，操作手柄與換向閥組之間通 過軟軸控制裝置連接。
4. 根據權利要求3所述的一種懸臂式煤巷鉆掘機，其特征在于，所述的 電氣控制系統包括礦用隔爆兼本安型控制箱、泵站電機、照明燈、急停按祖。
專利摘要本實用新型涉及一種懸臂式煤巷鉆掘機，包括切割機構、鉆進機構、行走機構、裝載機構、液壓控制及電氣控制系統、機身、連接機構，所述鉆掘機通過各機構的調配，由液壓控制系統、電氣控制系統的執行元件和機械傳動機構相互連接。本實用新型結構簡單、性能可靠、體積小、重量輕、運輸方便，適用于全煤巷、低瓦斯、低煤塵、巷道低矮、狹窄的小型礦井的巷道掘進機械化作業，特別是適用于全煤準備巷道的快速掘進和“三角煤”、“雞窩煤”等地質條件的開采，使生產效率提高100％以上，可全面提高煤礦的綜合效益和改善安全生產條件，本實用新型的實施將會帶來十分可觀的經濟效益和社會效益。
文檔編號E21C25/04GK201003400SQ200620040090
公開日2008年1月9日 申請日期2006年3月10日 優先權日2006年3月10日
發明者軍 翟 申請人:軍 翟