專利名稱：一種疊加臂三滾筒大采高采煤機的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種采礦機械技術領域，特別是一種涉及用于長壁工作面開采的疊加臂三滾筒大采高采煤機。
背景技術：
目前，用于長壁工作面開采的傳統雙滾筒采煤機包括行走部、機身部及鉸接于機身部上的截割部。上述截割部進一步包括一端鉸接于機身部，且能夠繞其與機身部的鉸接軸轉動的搖臂，搖臂的另一端安裝有割煤滾筒，割煤滾筒能夠在搖臂上旋轉，且割煤滾筒的外周設置有若干截割齒。調高油缸一端鉸接在機身部上，另一端鉸接在截割部上。在采煤機的割煤過程中，通過調高油缸伸縮控制搖臂來設定割煤滾筒的高度，并通過滾筒的旋轉實現煤層切割。該采煤機設置有兩個截割部，兩截割部設置于機身部的近煤壁側，且上下布置。傳統雙滾筒采煤機作業模式為當我們面向煤壁站在綜采面時，通常采煤機的右割煤滾筒應為右螺旋，割煤時順時針旋轉；左割煤滾筒應為左螺旋，割煤時逆時針旋轉。采煤機正常工作時，一般其前端的割煤滾筒沿頂板割煤；后端割煤滾筒沿底板割煤。此種結構形式的采煤機技術成熟，并已經廣泛使用。但隨著采高的不斷增大，存在以下難題
1、體積成倍增大。以現在一次采全高的作業模式，采煤機割煤滾筒直徑必須大于或等于煤層厚度的一半，割煤滾筒直徑已經達到了 3米以上，隨著采高的繼續增大，割煤滾筒、 搖臂、截割電機、采煤機機身也將更加龐大。2、能耗成倍增加。割煤滾筒直徑的加大導致割煤電機功率加大，直徑3米的滾筒截割電機功率已達900kW以上，采高6. 2米采煤機裝機功率已達到2000kW。如果割煤滾筒直徑繼續加大，礦井供電壓力加大。3、井下安裝、運輸、維護困難。現在6. 2米大采高采煤機整機重量達到180噸左右， 井下無論安裝、運輸、維護更換難度都很大。4、成本高、價格昂貴。由于采煤機割煤滾筒直徑大，與之匹配的其他部件也強度大、體積大、加工復雜、材料消耗大，造成采煤機價格昂貴，一臺國內大采高采煤機達到千萬元以上，國外進口大采高采煤機達到4000萬元左右。傳統的雙滾筒采煤機在大采高工藝下暴露出上述問題，一個根本原因在于其作業模式為前端的滾筒沿頂板割煤；后端滾筒沿底板割煤。通過兩個滾筒截割煤層上、下兩部的明確分工來完成，其兩個滾筒直徑之和大于或等于所開采煤層厚度，對全部煤體進行截割， 以實現對厚煤層一次采全高。由于傳統雙滾筒采煤機截割高度的增大是通過加大割煤滾筒的直徑來實現的，隨著采高及煤層厚度的加大，割煤滾筒直徑不可能無限制加大，所以傳統雙滾筒采煤機的厚煤層或超厚煤層開采作業模式在理論上已經不可能實現。因此，如何利用新的結構形式的采煤機及采煤工藝，解決傳統雙滾筒采煤機在厚煤層開采時存在的問題，更經濟合理、安全高效的實現厚煤層開采成為本領域亟需解決的問題。
發明內容
本發明的目的是針對現有大采煤高度雙滾筒采煤機制造工藝困難、體積龐大、能耗高、成本高、適應性差的缺點，提供一種用于長壁工作面開采，在小滾筒直徑、低功耗的前提下，適應較高采煤高度范圍的疊加臂三滾筒大采高采煤機。為了實現上述目的，本發明的技術方案是
一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，包括呈長方形的機身總成、搖臂裝置、割煤滾筒、牽引部、電氣控制系統、液壓控制系統及輔助裝置；所述搖臂裝置安裝在機身總成左右兩側面，割煤滾筒轉動連接在搖臂裝置末端；所述牽引部設置在機身總成體內和下面；所述液壓控制系統、電氣控制系統、輔助裝置都設置在機身總成體內；其特點是還包括回轉部、掘進機式截割部及頂割煤滾筒；所述回轉部設置在機身總成的頂部，掘進機式截割部安裝在回轉部上，頂割煤滾筒轉動連接在掘進機式截割部末端。所述回轉部包括回轉基座、軸承、回轉油缸、回轉油缸基座與回轉體；所述回轉基座固定安裝在機身總成頂部，回轉花鍵軸和軸承安裝在回轉基座內部，并通過花鍵軸與回轉體連接在一起；其中所述回轉體設有回轉油缸鉸接耳、掘進機式截割部鉸接耳、上調高油缸底座鉸接耳；回轉油缸基座固定安裝在機身總成頂部兩側，兩根回轉油缸缸體分別通過銷子固定安裝在兩個回轉油缸基座上，回轉油缸的活塞桿固定安裝在回轉體上的回轉油缸鉸接耳；通過控制回轉油缸的伸縮來調整回轉體在機身總成頂部旋轉，其旋轉角β小于 180° ；
所述掘進機式截割部通過銷子鉸接在回轉部回轉體上的掘進機式截割部鉸接耳上。上調高油缸的缸體鉸接在回轉部回轉體上的上調高油缸底座鉸接耳上，活塞桿鉸接在掘進機式截割部上；通過控制上調高油缸的伸縮來調整掘進機式截割部的上下擺動，其擺動幅角小于90°。所述掘進機式截割部，包括截割電機、齒輪減速器、懸臂段、截割部殼體，掘進機式截割部末端的齒輪減速器的輸出軸上安裝頂割煤滾筒；所述截割電機提供動力，通過齒輪減速器傳遞扭矩，帶動上頂割煤滾筒進行截割。所述在機身總成左右的割煤滾筒在搖臂裝置的帶動下共同截割回轉部高度以下煤體；在機身總成頂部的頂割煤滾筒通過控制上調高油缸伸縮實現掘進機式截割部升降截割回轉部高度以上部分煤體，頂割煤滾筒的運行軌跡都為一條弧線。本發明具有突出實質特點和顯著效果是 1、利用小直徑割煤滾筒達到大采高的目的。2、通過增加機身總成頂部上割煤滾筒，增加了調高范圍，利用小割煤滾筒的擺動截割達到大割煤滾筒截割水平的目的。3、能耗顯著下降。滾筒直徑變小，降低了截割阻力和截割扭矩，大大降低截割電機的功率，同時與之配套的各種電器設備等級要求降低，能耗大幅度降低，降低了煤炭生產成本。4、井下安裝、運輸、維護方便。滾筒直徑變小，使得整機結構更加緊湊，重量大大降低，總重約50噸左右。5、成本明顯降低。滾筒直徑變小，使得采煤機截割機械傳統系統的材料強度要求降低，加工工藝簡單，制造成本較低。6、滾筒直徑的變小使得采煤機對煤層厚度變化的適應性增強，煤層適應范圍大大增加。7、采煤機功率的降低使得與之配套的各種電器設備等級要求降低，能耗大幅度降低，因而降低了煤炭生產成本。由于截割同等厚度的煤層采用了三個割煤滾筒，三個滾筒直徑將比較小，使制造工藝簡單、生產成本低、同時增加了對煤層變化的適應性。可以有效解決現有大、中、小型煤礦采煤技術存在的四低(資源回收率低、產出比低、快率低、功效低)、三高(高投入、高能耗、 高風險)等突出問題。
圖1是·U 口臂三滾筒大采高采煤機的主視圖。
圖2是·U 口臂三滾筒大采高采煤機的俯視圖。
圖3是·U 口臂三滾筒大采高采煤機機身總成與回轉部的主視圖。
圖4是·U 口臂三滾筒大采高采煤機機身總成與回轉部的俯視圖。
圖5是·U 口臂三滾筒大采高采煤機回轉部局部的主視圖。
圖6是·U 口臂三滾筒大采高采煤機回轉部局部的俯視圖。
圖7是·U 口臂三滾筒大采高采煤機搖臂的主視圖。
圖8是·U 口臂三滾筒大采高采煤機搖臂的俯視圖。
圖9是·U 口臂三滾筒大采高采煤機掘進機式截割部的主視圖。
圖10是:疊加臂J三滾筒大采高采煤機掘進機式截割部的俯視圖。
具體實施例方式以下結合附圖進行本發明的具體實施方式
詳細說明
如圖1至圖2所示，一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，包括機身總成1、搖臂裝置2(左、 右)、割煤滾筒3(左、右)、牽引部4、電氣控制系統5、液壓控制系統6、輔助裝置7、回轉部8、 掘進機式截割部9、上割煤滾筒10。左、右割煤滾筒3和上滾割煤筒10共同對全煤層進行一次采全高開采，其中下左、右割煤滾筒3負責截割回轉部高度以下煤體，上割煤滾筒10 負責截割回轉部高度以上煤體，且三滾筒直徑之和小于所開采的煤層厚度。1、箱體總成
如圖1至圖2所示，所述采煤機機身總成1呈長方形，左、右搖臂裝置2安裝在機身總成左右兩側面，左、右割煤滾筒3轉動連接在左、右搖臂裝置2末端；牽引部4設置在機身總成體內和下面；液壓控制系統5、電氣控制系統6、輔助裝置7都設置在機身總成體內；所述回轉部8設置在機身總成的頂部，掘進機式截割部9安裝在回轉部上，頂割煤滾筒10轉動連接在掘進機式截割部末端。2、截割機構
如圖3至圖4所示，所述采煤機機身總成1 (左)側鉸接有(左)搖臂裝置2，(左)調高油缸21 —端鉸接于箱體總成，另一端鉸接于(左)搖臂裝置2，所述(左)搖臂2裝置的末端轉動連接有左割煤滾筒3，通過控制(左)調高油缸21伸縮來調整(左)割煤滾筒3的割煤高度。
5
如圖5至圖6所示，所述機身總成頂部設有回轉部8，主要包括回轉基座81、軸承 82、回轉油缸83、回轉油缸基座84及回轉體85。回轉基座固定安裝在機身總成頂部，回轉花鍵軸和軸承安裝在回轉基座內部，通過花鍵軸與回轉體連接在一起。回轉體85設有回轉油缸鉸接耳851、掘進機式截割部鉸接耳852、上調高油缸底座鉸接耳853。回轉油缸基座固定安裝在機身總成頂部兩側，兩根回轉油缸缸體分別通過銷子固定安裝在兩個回轉油缸基座上，回轉油缸的活塞桿固定安裝在回轉體上的回轉油缸鉸接耳851。通過控制回轉油缸的伸縮來調整回轉體在機身總成頂部旋轉，其旋轉角β小于180°。如圖7和圖8所示，所述(左)搖臂裝置2集成截割功能，主要包括截割電機22、齒輪減速器23、截割臂殼體Μ，截割電機提供動力，通過齒輪減速器傳遞扭矩，帶動(左)割煤滾筒進行截割。如圖1至圖2所示，所述的采煤機機身右側結構和左側結構對稱布置，連接形式完全一致。左右割煤滾筒3在搖臂裝置的帶動下共同負責截割回轉部高度以下煤體。按采煤機前進方向看，左、右割煤滾筒中的后部割煤滾筒沿底板割煤，前部割煤滾筒負責截割回轉部高度以下，后部滾筒高度以上部分煤體，兩個割煤滾筒的運行軌跡都為
一條直線。如圖9和圖10所示，所述掘進機式截割部9通過銷子鉸接在回轉部回轉體上的掘進機式截割部鉸接耳852上。上調高油缸91的缸體鉸接在回轉部回轉體上的上調高油缸底座鉸接耳853上，活塞桿鉸接在掘進機式截割部上。通過控制上調高油缸的伸縮來調整掘進機式截割部的上下擺動，其擺動幅角小于90°。所述掘進機式截割部也集成截割功能，主要包括截割電機92、齒輪減速器93、懸臂段94、截割部殼體95，截割電機提供動力，通過齒輪減速器傳遞扭矩，帶動頂割煤滾筒10 進行截割。該采煤機頂割煤滾筒10通過控制上調高油缸91伸縮實現掘進機式截割部升降截割回轉部高度以上部分煤體，頂割煤滾筒10的運行軌跡都為一條弧線。3、行走機構
所述行走機構共兩套，分布布置在箱體總成1兩側，包括牽引電動機、齒輪傳動裝置、 行走箱和行走齒輪；牽弓I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，使采煤機的在工作面刮板輸送機上移動行走。4、輔助裝置
所述輔助裝置包括拖纜裝置和噴霧冷卻系統。所述的拖纜裝置6位于復合調高式小滾筒大采高采煤機的機身后部，用于連接采煤機供電電纜；所述的噴霧冷卻系統位于復合調高式小滾筒大采高采煤機的搖臂頂部，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、液壓控制系統
所述液壓控制系統包括油箱、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，為復合調高式小滾筒大采高采煤機各個工作機構的旋轉、擺動提供動力。
6、電氣控制系
所述電氣控制系統包括變頻器、電控箱。變頻器、電控箱裝于復合調高式小滾筒大采高采煤機的機身內。
權利要求
1.一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，包括呈長方形的機身總成(1)、搖臂裝置(2)、割煤滾筒(3)、牽引部(4)、電氣控制系統(5)、液壓控制系統(6)及輔助裝置(7);所述搖臂裝置安裝在機身總成左右兩側面，割煤滾筒轉動連接在搖臂裝置末端；所述牽引部設置在機身總成體內和下面；所述液壓控制系統、電氣控制系統、輔助裝置都設置在機身總成體內； 其特征在于還包括回轉部(8)、掘進機式截割部(9)及頂割煤滾筒(10)；所述回轉部設置在機身總成的頂部，掘進機式截割部安裝在回轉部上，頂割煤滾筒轉動連接在掘進機式截割部末端。
2.根據權利要求1所述的一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，其特征在于所述回轉部 (8)包括回轉基座(81)、軸承(82)、回轉油缸(83)、回轉油缸基座(84)與回轉體(85)；所述回轉基座固定安裝在機身總成頂部，回轉花鍵軸和軸承安裝在回轉基座內部，并通過花鍵軸與回轉體連接在一起；其中所述回轉體設有回轉油缸鉸接耳(851)、掘進機式截割部鉸接耳(852)及上調高油缸底座鉸接耳(853)；回轉油缸基座固定安裝在機身總成頂部兩側， 兩根回轉油缸缸體分別通過銷子固定安裝在兩個回轉油缸基座上，回轉油缸的活塞桿固定安裝在回轉體上的回轉油缸鉸接耳；通過控制回轉油缸的伸縮來調整回轉體在機身總成頂部旋轉；所述掘進機式截割部通過銷子鉸接在回轉部回轉體上的掘進機式截割部鉸接耳上；上調高油缸(91)的缸體鉸接在回轉部回轉體上的上調高油缸底座鉸接耳上，活塞桿鉸接在掘進機式截割部上；通過控制上調高油缸的伸縮來調整掘進機式截割部的上下擺動。
3.根據權利要求1所述的一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，其特征在于通過控制回轉油缸的伸縮來調整回轉體在機身總成頂部旋轉，其旋轉角β小于180°
4.根據權利要求1所述的一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，其特征在于通過控制上調高油缸的伸縮來調整掘進機式截割部的上下擺動，其擺動幅角小于90°。
全文摘要
本發明涉及一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，主要包括呈長方形的機身總成、搖臂裝置、割煤滾筒、牽引部、電氣控制系統、液壓控制系統、回轉部、掘進機式截割部及頂割煤滾筒等；回轉部設置在機身總成的頂部，掘進機式截割部安裝在回轉部上，頂割煤滾筒轉動連接在掘進機式截割部末端。左右割煤滾筒在搖臂裝置的帶動下共同截割回轉部高度以下煤體；頂割煤滾筒通過控制上調高油缸伸縮實現掘進機式截割部升降截割回轉部高度以上部分煤體，頂割煤滾筒的運行軌跡都為一條弧線。由于截割同等厚度的煤層采用了三個割煤滾筒，三個滾筒直徑將比較小，使制造工藝簡單、生產成本低、同時增加了對煤層變化的適應性。
文檔編號E21C31/10GK102536226SQ20121003340
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月15日 優先權日2012年2月15日
發明者閆振東 申請人:閆振東