專利名稱：一種切割頭式短壁采煤機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于煤礦井下開采設備與開采技術，是一種特別適用于中、小型煤礦 切割頭式短壁采煤機。
背景技術：
目前，現有煤礦井下開采設備與開采技術，對于大、中型煤礦煤礦井下開采設備， 主要有大型電力或液壓牽引綜合采煤機、運輸、液壓支架、輔助運送設備等，大型電力或液 壓牽引綜合采煤機，綜合采煤機集截割、裝運、行走、操作等功能于一體，主要用于截割任意 形狀斷面的井下煤或半煤巖巷道的綜合掘進設備。大中型煤礦主要以長壁開采工藝為主進 行煤炭開采。這種大型設備對于中、小型煤礦設備投資很大，該大型設備對于中、小型煤礦 煤炭開采工藝也不適合推廣使用。以上所述現有的大型開采技術存在以下問題1、投入高，產出比低采用現有的大型綜合機械化采煤方法，設備重、功率大、投入 高、產出比低；2、能耗高采用目前的綜合機械化采煤方法，由于采、裝、運煤工藝全部為大功率 設備，所以單位采煤能耗高；3、適應性差綜合機械化采煤對煤層地質條件適應性差，現有綜合機械化采煤要 求煤層賦存穩定，工作面傾斜長度在80米以上，走向長度一般在500米以上；倉房采煤只適 用于小型煤礦和大、中型煤礦的殘采；4、停產搬家時間長和準備工期長由于普通綜合機械化采煤設備多，體積和重量 大，搬家時間長，構建一個工作面所需的輔助工程多，所用工期長。而對于中、小型煤礦的開采普遍采用倉房炮采、短壁懸移頂梁開采、分層綜采、放 頂煤綜采、旺格維利倉采等采煤技術。其開采采煤技術存在以下問題1、回采率低，資源浪費驚人小型煤礦普遍采用倉房炮采，資源回收率僅在25% 左右；大中型礦井采用分層綜采和放頂煤綜采，工作面資源回收率也僅在70%左右，礦井 資源回收率更低，僅僅只有50%左右；2、效率低倉房、炮采機械化程度低，用人多，工效低；分層綜采、放頂煤工藝復 雜，設備多，功率大，效益低；3、頂板問題倉房采煤、炮采頂板管理采用點柱支護，支護強度低，頂板管理困難， 容易發生頂板事故；4、采掘比大分層綜采、倉房采煤掘進工程量大，放頂煤綜采回收率低，所以采掘 比大，容易造成采掘銜接緊張。
發明內容本實用新型的目的針對中、小型煤礦現有開采設備落后所存在的問題，提供一種 適合于中、小型煤礦，設備結構緊湊，體積和重量小，適應性強，便于安裝與運輸，可解決現有中、小型煤礦采煤技術存在的四低(資源回收率低、產出比低、塊率低、工效低)、三高(高 投入、高能耗、高風險)、兩長(準備工期長、搬家時間長)、一差(適應性差)等突出問題的 切割頭式短壁采煤機。為了實現上述目的本實用新型的技術方案是一種切割頭式短壁采煤機，包括機身、切割裝置、行走機構、鏟煤裝置、輔助裝置、 輔助液壓系統和電氣控制系統，其特征在于所述的切割裝置為切割頭式切割裝置，所述的 機身為長方形箱體結構，切割裝置裝于機身的采煤工作面一側，行走機構設置在機身的體 內和下面，鏟板裝置機身的下方；所述的輔助裝置、輔助液壓系統和電氣控制系統都設置在 機身的體內。所述的切割裝置包括切割頭、切割臂、搖臂、調角裝置和搖臂旋轉傳動機構；切割 頭裝于切割臂頂端，調角裝置用于搖臂與切割臂連接，并使搖臂與切割臂相對轉動，所述的 搖臂與切割臂通過調角裝置相連接；所述的搖臂裝于旋轉傳動機構機上，搖臂旋轉傳動機 構裝于機身中；所述的切割臂包括內外套筒組合的前切割臂體、切割頭旋轉的傳動部分、齒 輪減速箱、截割電動機、切割臂體尾部、伸縮油缸和擺動油缸；所述的內外套筒組合的前切 割臂體、齒輪減速箱、截割電動機與切割臂體尾部呈一條直線縱向布置；所述的內外套筒組 合的前切割臂體與齒輪減速箱體、截割電動機和切割臂體尾座連接成為一體構成整個切割 臂體；所述的切割臂體尾部鉸接在搖臂上；所述的切割頭裝于外套筒切割臂頂端，并由裝 在內外套筒組合的前切割臂體內的傳動部分連接齒輪減速箱的動力輸出軸；所述的伸縮油 缸裝于前切割臂體的外套筒與切割臂體尾部上，擺動油缸鉸接在由齒輪減速箱體、截割電 動機和切割臂體尾部連接成為一體的臂體部分與搖臂上。所述的搖臂旋轉傳動機構由推拉油缸、齒條與齒輪軸組成，推拉油缸，齒條與齒輪 軸裝在采煤機的機身中，所述的搖臂一端裝在伸出采煤機的機身的搖臂旋轉傳動機構的齒 輪軸上，另一端裝有搖臂與切割臂相對轉動的調角裝置。所述的調角裝置包括調角油缸、搖臂殼體、調角軸、調角軸上焊接固定的調角油缸 連接耳、滑動軸承、調角軸軸承、、止動墊圈和圓螺母、回轉座、回轉軸承座、回轉軸承、隔套、 搖臂大傘齒輪、回轉大傘齒輪、小傘齒輪組、端蓋和悶蓋；所述的調角軸通過端蓋由螺栓固 定在搖臂殼體上，同樣搖臂大傘齒輪也固定在搖臂的殼體上；在調角軸上套裝調角軸滑動 軸承后，再裝回轉大傘齒輪；所述的小傘齒輪組裝在搖臂大傘齒輪與回轉大傘齒輪之間，及 調角軸滑動軸承與搖臂的殼體之間，小傘齒輪組的外圈上固定裝所述的調角油缸連接耳， 搖臂的殼體上在調角油缸連接耳處開設有相應與調角的開口 ；所述的回轉大傘齒輪與回轉 座固定連接，并套裝于調角軸上；在所述的回轉座中與調角軸上裝兩盤回轉軸承與隔套，在 調角軸端上的回轉軸承的內圈由止動墊圈和圓螺母固定；所述的回轉軸承安裝回轉座與回 轉軸承座之間；所述的回轉軸承座由螺栓固定在搖臂殼體上；所述的悶蓋由螺栓固定在回 轉座上；所述的調角油缸鉸接安裝在搖臂的殼體上，調角油缸的活塞桿與調角油缸連接耳 鉸連接。所述的行走機構包括牽引電動機、齒輪傳動裝置、行走箱和行走齒輪；所述的牽引 電動機連接齒輪傳動軸組并裝于機身內，行走箱和行走齒輪位于工作面的支架側的機身下 面，并安裝在工作面刮板輸送機行走齒條的上方，通過齒輪傳動裝置把牽引電動機的動力 傳至行走齒輪，使切割頭式短壁采煤機的在工作面刮板輸送機上移動行走。[0020]所述的鏟板裝置由兩個左右對稱鏟板，鏟板高低調整油缸組成，其鏟板為鏟板為 “犁”形，鏟煤裝置裝于切割頭式短壁采煤機的機身工作面側右下角位置，既采煤工作面一 側機身右下部。本實用新型提供的切割頭式短壁采煤機與現有的采煤機相比較，具有突出的實質 性特點和技術進步是1、采用掘進機截割裝置進行割煤裝煤，采用采煤機牽引裝置進行行走。它集和掘 進機與采煤機的優點，外形體積和重量小，增強了采煤機的適應性，給采煤機的安裝與運輸 創造了便利。2、采用人字形鏟煤板，利用采煤機前后行走的動力，對工作面落煤進行鏟裝，既節 能又高效。3、采用掘進機截割裝置進行割煤裝煤，切割頭可實現上下左右擺動，使采煤機的 循環步距由0. 6米增加至1. 5米，大大提高了出煤量。4、設備能耗低，配備一套綜采工作面設備裝機總功率僅為400kw左右。5、適應性強適用多種傾斜長度的工作面，適用長度為10-200米。現有大部分煤 田的大、中、小型煤礦皆可采用該技術。本實用新型為煤礦井下開采，尤其使用它可解決中小型煤礦采煤技術四低、三高、 兩長和一差的系列問題，實現綜合機械化采煤。
[0028]圖1是切割頭式短晝差采煤機的結構示意圖；[0029]圖2是切割頭式短晝差采煤機機身的主視圖；[0030]圖3是切割頭式短晝差采煤機左視圖；[0031]圖4是切割頭式短晝差采煤機右視圖；[0032]圖5是切割頭式短晝差采煤機俯視圖；[0033]圖6是切割頭式短晝差采煤機的搖臂機構示意圖；[0034]圖7是切割頭式短晝差采煤機的搖臂與回轉座示意圖；[0035]圖8是切割頭式短晝差采煤機鏟煤裝置的主視圖；[0036]圖9是切割頭式短晝差采煤機鏟煤裝置的鏟板俯視圖；[0037]圖10是搖臂與切割臂連接調角裝置的小傘齒輪組局部示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進行本實用新型的具體實施方式
詳細說明如圖1至圖5中所示，切割頭式短壁采煤機的結構示意圖。本實用新型的切割頭 式短壁采煤機的切割裝置采用的是掘進機式的切割裝置，為電牽引、電拖動切割頭、液壓傳 動改變切割臂俯仰角和向工作面內外擺動角的機電液一體化采煤機。該機具體實施例外 形尺寸為 4400 X 2300 X 1690mm，功率為 165kw。切割頭式短壁采煤機，包括機身1、切割頭式切割裝置2、行走機構3、鏟煤裝置4、 輔助裝置5、輔助液壓系統6和電氣控制系統7 ；所述的機身為長方形箱體結構，切割裝置裝 于機身的采煤工作面一側，行走機構設置在機身的體內和下面，鏟板裝置機身的下方；所述
6的輔助裝置、輔助液壓系統和電氣控制系統都設置在機身的體內。切割頭式短壁采煤機的 在工作面刮板輸送機8上移動行走。其中1、切割裝置切割裝置2包括切割頭21、切割臂22、搖臂23、調角裝置24和搖臂旋轉傳動機構 25;所述的切割臂如同掘進機的切割裝置，切割頭裝于切割臂頂端，調角裝置用于搖臂與切 割臂連接，并使搖臂與切割臂相對轉動，所述的搖臂與切割臂通過調角裝置相連接；所述的 搖臂旋轉傳動機構裝于機身1中。如圖6中所示，所述的切割臂22包括內外套筒組合的前切割臂體221、切割頭旋轉 的傳動部分222、齒輪減速箱223、截割電動機224、切割臂體尾部225、伸縮油缸226和擺動 油缸227;所述的切割頭、內外套筒組合的前切割臂體、齒輪減速箱、截割電動機與切割臂 體尾部呈一條直線縱向布置；所述的內外套筒組合的前切割臂體與齒輪減速箱體、截割電 動機和切割臂體尾座連接成為一體構成整個切割臂體；所述的切割臂體尾部鉸接在搖臂的 回轉座上；所述的切割頭裝于外套筒切割臂體頂端，并由裝在內外套筒組合的前切割臂體內 的傳動部分連接齒輪減速箱的動力輸出軸；本實用新型切割頭式短壁采煤機的切割頭直徑 為710mm，切割深度可達1500mm ；切割高度可達6000mm ；切割頭通過伸縮油缸可前后伸縮 520mmo所述的伸縮油缸裝于前切割臂體的外套筒與切割臂體尾部上，擺動油缸鉸接在由 齒輪減速箱體、截割電動機和切割臂體尾部連接成為一體的臂體部分與搖臂的回轉座上。如圖6中所示，所述的搖臂旋轉傳動機構25由推拉油缸251、齒條252與齒輪軸 253組成，推拉油缸，齒條與齒輪軸裝在采煤機的機身中，所述的搖臂一端裝在伸出采煤機 的機身的搖臂旋轉傳動機構的齒輪軸上，另一端裝有搖臂與切割臂相對轉動的調角裝置。如圖6和圖7中所示，所述的調角裝置24包括調角油缸241、調角軸242、調角軸 上焊接固定的調角油缸連接耳243、滑動軸承244、調角軸軸承245、止動墊圈246和圓螺母 247、回轉座248、回轉軸承座249、回轉軸承2410、隔套2411、搖臂大傘齒輪2412、回轉大傘 齒輪2413、小傘齒輪組2414、端蓋2415和悶蓋2416 ；所述的調角軸通過端蓋由螺栓固定在 搖臂殼體上，同樣搖臂大傘齒輪也由螺栓固定在搖臂殼體上；在調角軸上套裝調角軸滑動 軸承后，再裝回轉大傘齒輪；所述的小傘齒輪組裝在搖臂大傘齒輪與回轉大傘齒輪之間，及 調角軸滑動軸承與搖臂23的殼體之間，小傘齒輪組的外圈上固定裝所述的調角油缸連接 耳，搖臂23的殼體上在調角油缸連接耳處開設有相應與調角的開口 ；所述的回轉大傘齒輪 由螺栓與回轉座固定連接，并套裝于調角軸上；在所述的回轉座中與調角軸上套裝兩盤回 轉軸承與隔套(一盤為圓錐滾子軸承和一盤為圓柱滾子軸承)，回轉軸承的內圈由止動墊 圈和圓螺母固定在調角軸端；在所述的回轉座與回轉軸承座之間安裝回轉軸承；所述的回 轉軸承座也同樣由螺栓固定在搖臂殼體上；所述的悶蓋由螺栓固定在回轉座上；所述的調 角油缸鉸接安裝在搖臂的殼體上，調角油缸的活塞桿與調角油缸連接耳鉸連接。如圖10所示，搖臂與切割臂連接調角裝置的小傘齒輪組局部示意圖；小傘齒輪組包括外環支架141、小傘齒輪142、內環支架143、小傘齒輪軸承144、小 軸145和416墊圈片；所述的兩套小傘齒輪軸承和小傘齒輪分別在小軸上，并對稱分別裝在 外環支架和內環支架的孔中，在小傘齒輪與外環支架，及小傘齒輪與內環支架之間設有調整用的墊圈片。當所述的調角油缸的活塞桿動作時，推動小傘齒輪組轉動，小傘齒輪組的小傘齒 輪與搖臂大傘齒輪與回轉大傘齒輪同時嚙合，小傘齒輪帶動回轉大傘齒輪相對搖臂大傘齒 輪轉動，從而實現了帶動回轉座相對于搖臂轉動。由于采用傘齒輪組傳遞調角油缸力，使調 角油缸布置不會影響切割臂相對于搖臂變化轉角位置，可以實現了切割臂相對于搖臂在任 何位置的相對角度的調整。2、行走機構如圖2和圖4中所示，行走機構3包括牽引電動機、齒輪傳動裝置、行走箱和行走 齒輪；牽引電動機連接齒輪傳動軸組并裝于機身內，行走箱和行走齒輪位于工作面的支架 側的機身下面，并安裝在工作面刮板輸送機8的行走齒條的上方，通過齒輪傳動裝置把牽 引電動機的動力傳至行走齒輪，使切割頭式短壁采煤機的在工作面刮板輸送機上移動行走。3、鏟煤裝置如圖8和圖9中所示，所述的鏟板裝置4由兩個左右對稱鏟板41，鏟板高低調整油 缸42組成，其鏟板為鏟板為“犁”形，鏟煤裝置裝于切割頭式短壁采煤機的機身工作面側右 下角位置，既采煤工作面一側機身右下部。切割頭式短壁采煤機在割煤過程中，前鏟板將截割頭截割下的煤鏟入工作面刮板 輸送機上；切割頭式短壁采煤機在退機過程中，后鏟板將切割頭式短壁采煤機后部的浮煤 鏟入工作面刮板輸送機上，為下一步推溜工序做好準備。4、輔助裝置輔助裝置包括底托架、拖纜裝置和噴霧冷卻系統。所述的底托架位于切割頭式短 壁采煤機的機身底部，用于支撐采煤機機身，及連接切割頭式短壁采煤機和工作面刮板輸 送機；所述的拖纜裝置位于切割頭式短壁采煤機的機身后部，用于連接切割頭式短壁采 煤機供電電纜；所述的噴霧冷卻系統位于切割頭式短壁采煤機的搖臂頂部，割煤過程中噴 霧系統可降低工作面空氣中的煤塵含量，減少煤塵對職工身體的危害，同時冷卻系統可對 切割頭式短壁采煤機的電機系統進行冷卻，降低電機系統損耗率。5、液壓系統液壓系統包括油箱、油泵、各個油缸和控制閥等。液壓系統的油箱和油泵位于采煤 機機身中的后部，為切割頭式短壁采煤機各個工作機構的旋轉、擺動提供動力。6、電氣控制系統電氣控制系統包括變頻器、電控箱。變頻器、電控箱裝于切割頭式短壁采煤機的機 身內。本實用新型切割頭式短壁采煤機中搖臂旋轉傳動機構可使搖臂旋轉角度為75° ； 搖臂調角裝置可使切割臂與搖臂相對轉動的調整角β為45°，這樣搖臂旋轉傳動機構和 調角裝置一起就使切割臂上下旋轉的俯仰角α達到120° ；切割臂可向工作面內外擺動角 Y 為 士 10°。
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權利要求一種切割頭式短壁采煤機，包括機身(1)、切割裝置(2)、行走機構(3)、鏟煤裝置(4)、輔助裝置(5)、輔助液壓系統(6)和電氣控制系統(7)，其特征在于所述的切割裝置為切割頭式切割裝置，所述的機身為長方形箱體結構，切割裝置裝于機身的采煤工作面一側，行走機構設置在機身的體內和下面，鏟板裝置機身的下方；所述的輔助裝置、輔助液壓系統和電氣控制系統都設置在機身的體內。
2.根據權利要求1所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的切割裝置(2) 包括切割頭(21)、切割臂(22)、搖臂(23)、調角裝置(24)和搖臂旋轉傳動機構(25)；切割 頭裝于切割臂頂端，調角裝置用于搖臂與切割臂連接，并使搖臂與切割臂相對轉動，所述的 搖臂與切割臂通過調角裝置相連接；所述的搖臂裝于旋轉傳動機構機上，搖臂旋轉傳動機 構裝于機身(1)中；所述的切割臂(22)包括內外套筒組合的前切割臂體(221)、切割頭旋轉的傳動部分 (222)、齒輪減速箱(223)、截割電動機(224)、切割臂體尾部(225)、伸縮油缸(226)和擺動 油缸(227)；所述的內外套筒組合的前切割臂體、齒輪減速箱、截割電動機與切割臂體尾部 呈一條直線縱向布置；所述的內外套筒組合的前切割臂體與齒輪減速箱體、截割電動機和 切割臂體尾座連接成為一體構成整個切割臂體；所述的切割臂體尾部鉸接在搖臂上；所述 的切割頭裝于外套筒切割臂頂端，并由裝在內外套筒組合的前切割臂體內的傳動部分連接 齒輪減速箱的動力輸出軸；所述的伸縮油缸裝于前切割臂體的外套筒與切割臂體尾部上，擺動油缸鉸接在由齒輪 減速箱體、截割電動機和切割臂體尾部連接成為一體的臂體部分與搖臂上。
3.根據權利要求2所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的搖臂旋轉傳 動機構(25)由推拉油缸(251)、齒條(252)與齒輪軸(253)組成，推拉油缸，齒條與齒輪軸 裝在采煤機的機身中，所述的搖臂(23) —端裝在伸出采煤機的機身的搖臂旋轉傳動機構 的齒輪軸上，另一端裝有搖臂與切割臂相對轉動的調角裝置(24)。
4.根據權利要求3所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的調角裝置 (24)包括調角油缸(241)、調角軸(242)、調角油缸連接耳(243)、滑動軸承(244)、調角軸 軸承(245)、止動墊圈(246)和圓螺母(247)、回轉座(248)、回轉軸承座(249)、回轉軸承 (2410)、隔套(2411)、搖臂大傘齒輪(2412)、回轉大傘齒輪(2413)、小傘齒輪組(2414)、端 蓋(2415)和悶蓋(2416)；所述的調角軸通過端蓋由螺栓固定在搖臂殼體上，同樣搖臂大傘齒輪也固定在搖臂 (23)的殼體上；在調角軸上套裝調角軸滑動軸承后，再裝回轉大傘齒輪；所述的小傘齒輪 組裝在搖臂大傘齒輪與回轉大傘齒輪之間，及調角軸滑動軸承與搖臂(23)的殼體之間，小 傘齒輪組的外圈上固定裝所述的調角油缸連接耳，搖臂(23)的殼體上在調角油缸連接耳 處開設有相應與調角的開口 ；所述的回轉大傘齒輪與回轉座固定連接，并套裝于調角軸上； 在所述的回轉座中與調角軸上裝兩盤回轉軸承與隔套，在調角軸端上的回轉軸承的內圈由 止動墊圈和圓螺母固定；所述的回轉軸承安裝回轉座與回轉軸承座之間；所述的回轉軸承 座由螺栓固定在搖臂殼體上；所述的悶蓋由螺栓固定在回轉座上；所述的調角油缸鉸接安 裝在搖臂的殼體上，調角油缸的活塞桿與調角油缸連接耳鉸連接。
5.根據權利要求1所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的行走機構(3) 包括牽引電動機、齒輪傳動裝置、行走箱和行走齒輪；所述的牽引電動機連接齒輪傳動軸組并裝于機身內，行走箱和行走齒輪位于工作面的支架側的機身下面，并安裝在工作面刮板 輸送機(8)的行走齒條的上方，通過齒輪傳動裝置把牽引電動機的動力傳至行走齒輪，使 切割頭式短壁采煤機的在工作面刮板輸送機上移動行走。
6.根據權利要求1所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的鏟板裝置(4) 由兩個左右對稱鏟板(41)，鏟板高低調整油缸(42)組成，其鏟板為鏟板為“犁”形，鏟煤裝 置裝于切割頭式短壁采煤機的機身工作面側右下角位置，既采煤工作面一側機身右下部。
7.根據權利要求2所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的搖臂，其搖臂 旋轉角度至少為75°。
8.根據權利要求2所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的切割臂，其切 割臂擺動角Y在士 10°范圍。
9.根據權利要求4所述的一種切割頭式短壁采煤機，其特征在于所述的調角裝置的 調整角β至少為45°。
專利摘要本實用新型提供了一種切割頭式短壁采煤機，使用掘進機式的切割裝置，為電牽引、電拖動切割頭、液壓傳動改變切割臂俯仰角和向工作面內外擺動角的機電液一體化采煤機；主要包括機身、截割裝置、行走機構、鏟煤裝置、輔助裝置、輔助液壓系統和電氣控制系統；該機結構緊湊，體積和重量小，適應性強，便于安裝與運輸，同時使用它可解決中小型煤礦采煤技術四低、三高、兩長和一差的系列問題。
文檔編號E21C31/02GK201627581SQ20102015469
公開日2010年11月10日 申請日期2010年3月18日 優先權日2010年3月18日
發明者閆振東 申請人:閆振東