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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿井下巷道掘进施工,具体涉及一种井下巷道掘进机的刀盘装置及其切削方法。
技术介绍
1、煤炭作为我国的主体能源,是经济增长、人民生活水平提高和国家发展的保障,据统计我国煤炭的消费量占全球煤炭消费量总数的一半以上,且在未来较长一段时间内,煤炭的需求量还会继续增加。岩巷掘进在煤矿建设和生产中占有重要地位,特别是在新井建设中,岩巷掘进工程量一般占总工程量的40%~50%,施工期占35%~50%;在生产矿井中占总工程量的25%左右。
2、目前我国岩巷施工破岩方法有:①钻眼爆破法;②机械破岩法。机械破岩法分为两种,一种是悬臂式掘进机破岩,另一种是全岩掘进机tbm破岩。和钻眼爆破法相比,机械破岩法具有是相对较快的施工速度,对围岩的扰动小,工人劳动强度低等优点。但目前的全岩掘进机都是圆盘状滚刀,其破岩原理是利用机器对岩石、土层的的挤压进行破碎掘进。因此存在掘进速度慢的问题。目前全岩掘进机tbm每月最快掘进1000米,而传统的打眼放炮的钻爆法更是每月开挖距离在100米左右。刀盘是盾构机的关键部件之一,其主要作用是切削土体和岩石。
3、传统井下巷道掘进机的刀盘装置在使用时发现存在不足之处,其切削效率低下,对不同地质条件的适应性较差。因此,需要对其结构进行优化改进。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服传统技术中存在的上述问题,提供一种井下巷道掘进机的刀盘装置及其切削方法。
2、为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本专利技术是通过以下技术方案实
3、本专利技术提供一种井下巷道掘进机的刀盘装置,包括吞口型阶梯刀盘、冲击破碎机构a、冲击破碎机构b、旋口输渣机构,吞口型阶梯刀盘的外侧呈圆形向内阶梯状凹陷状的三级平面结构,由外往内依次记为一级平面、二级平面和三级平面;吞口型阶梯刀盘位于一级平面、二级平面处沿周向安装有若干冲击破碎机构a,吞口型阶梯刀盘位于三级平面处沿周向等距交错安装有两个冲击破碎机构b和两个旋口输渣机构。
4、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,吞口型阶梯刀盘的三个平面各自设有若干快拆式安装孔;吞口型阶梯刀盘位于一级平面、二级平面处设有除尘喷水口,吞口型阶梯刀盘位于三级平面中心处设有螺旋涌道和顶尖破岩锥。
5、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,吞口型阶梯刀盘的背面设有加固整个刀盘用的加强筋板,吞口型阶梯刀盘的背面装有进行动力连接用的外啮合齿轮。
6、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,冲击破碎机构a包括第一缸体、第一冲击破碎旋切齿、第一活塞、第一换向阀、第一阀芯、第一缸体快拆盖、第一托销、第一蓄能器、第一螺栓、第二螺栓、第一密封圈和第二密封圈,第一缸体顶端设有充入氮气用的氮气室,第一活塞安装于第一缸体腔体的中段部分,其上端与第一缸体的氮气室相连,第一冲击破碎旋切齿安装在第一缸体腔体的下部腔体中,第一冲击破碎旋切齿的上端与第一活塞的下端相连,第一阀芯与第一缸体内部第一换向阀腔体内的螺纹口通过螺纹连接,第一换向阀安装于第一缸体内部的第一换向阀的腔体中,第一换向阀的上端内腔与第一阀芯直接相连,第一缸体快拆盖安装于第一缸体下端腔体的外表面,第一缸体快拆盖通过多个第一螺栓与第一缸体相连,第一密封圈安装于第一缸体的氮气室出口处,第二密封圈安装于第一活塞下端与第一缸体接触的位置,第一托销安装于第一缸体液压回路侧的外表面,第一托销与第一缸体直接接触,第二螺栓安装于第一托销的螺栓孔内,第一蓄能器安装于缸体液压回路下侧的蓄能腔内。
7、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,冲击破碎机构b包括第二缸体、第二冲击破碎旋切齿、第二活塞、第二换向阀、第二阀芯、第二缸体快拆盖、第二托销、中心托销盖、第二蓄能器、第三螺栓、第四螺栓、第三密封圈和第四密封圈,第二缸体顶端设有充入氮气用的氮气室,第二活塞安装于第二缸体腔体的中段部分,第二活塞的上端与第二缸体的氮气室相连,第二冲击破碎旋切齿安装在第二缸体腔体的下部腔体中,第二冲击破碎旋切齿的上端与第二活塞的下端相连,第二阀芯与第二缸体内部换向阀腔体内的螺纹口通过螺纹连接,第二换向阀安装于第二缸体内部的换向阀腔体中,第二换向阀的上端内腔与第二阀芯直接相连,第二缸体快拆盖安装于第二缸体下部腔体外表面,通过多个第三螺栓与第二缸体相连,第三密封圈安装于第二缸体的氮气室出口处,第四密封圈安装于第二活塞下端与第二缸体接触的位置,第二托销安装于第二缸体液压回路侧的的外表面,第二托销与第二缸体直接接触,中心托销盖安装于第二托销顶部,中心托销盖通过多个第三螺栓与第二托销相连,第四螺栓安装于中心托销盖两端螺栓孔内,第二冲击破碎旋切齿的特征为齿的上半部为破碎刃,齿的下半部为旋切刃,且第二冲击破碎旋切齿的上下两部分尺寸大于第一冲击破碎旋切齿的对应部分尺寸。
8、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,第一冲击破碎旋切齿和第二冲击破碎旋切齿各自的特征结构有前后两个部分,第一冲击破碎旋切齿和第二冲击破碎旋切齿各自的前半部分特征结构为齿,其上半部为破碎刃,下半部为旋切刃,第一冲击破碎旋切齿和第二冲击破碎旋切齿各自的后半部分特征结构呈阶梯轴状,其第二轴段为一段矩形轴段。
9、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,旋口输渣机构包括耐磨旋装齿、螺旋式涌道结构、第五螺栓,耐磨旋装齿安装于螺旋式涌道结构入口的凹槽处,第五螺栓安装于耐磨旋装齿的螺纹口内。
10、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,耐磨旋装齿呈长条形,近四分之一圆柱状,其圆柱面的角度为105~110度,耐磨旋装齿的圆柱面上开有若干个螺纹口。
11、进一步地,上述井下巷道掘进机的刀盘装置中,耐磨旋装齿的圆柱面的角度为度,耐磨旋装齿的圆柱面上开有三个螺纹口。
12、本专利技术还提供一种井下巷道掘进机的刀盘装置的切削方法,包括如下步骤:
13、s1、冲击破岩阶段:将刀盘装置组装在煤矿井下巷道掘进工作面的全岩掘进机的刀盘处,且吞口型阶梯刀盘一级平面处的第一冲击破碎旋切齿与煤矿井下巷道掘进工作面的岩壁直接接触,全岩掘进机启动,驱动吞口型阶梯刀盘整体转动且为冲击破碎机构a提供高压液压油,冲击破碎机构a开始工作为第一冲击破碎旋切齿提供强大的冲击破岩力破碎岩石,二级平面处的冲击破碎机构a和三级平面处的冲击破碎机构b依次启动,进行相同的工作;
14、s2、旋转切刮阶段:在吞口型阶梯刀盘的旋转力的作用下,第一冲击破碎旋切齿和第二冲击破碎旋切齿开始不断旋转切割土层,并刮动岩石碎块和碎土块向吞口型阶梯刀盘中心的螺旋输料口移动;
15、s3、螺旋输料阶段:破碎后的岩石碎块和碎土块在吞口型阶梯刀盘的旋转作用下汇聚到螺旋输料口,耐磨旋装齿在吞口型阶梯刀盘的旋转作用下将岩石碎块和碎土块装入吞口型阶梯刀盘的螺旋涌道,螺旋涌道的螺旋结构在吞口型阶梯刀盘的旋转作用下将涌道内的岩石碎块和碎土块输送到吞口型阶梯刀盘后方的输送装置上,将岩石碎块和碎土块运离巷道掘进工作面;
16、s4、循本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:包括吞口型阶梯刀盘(1)、冲击破碎机构A(2)、冲击破碎机构B(3)、旋口输渣机构(4),所述吞口型阶梯刀盘(1)的外侧呈圆形向内阶梯状凹陷状的三级平面结构,由外往内依次记为一级平面、二级平面和三级平面;所述吞口型阶梯刀盘(1)位于一级平面、二级平面处沿周向安装有若干冲击破碎机构A(2),所述吞口型阶梯刀盘(1)位于三级平面处沿周向等距交错安装有两个冲击破碎机构B(3)和两个旋口输渣机构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:所述吞口型阶梯刀盘(1)的三个平面各自设有若干快拆式安装孔;所述吞口型阶梯刀盘(1)位于一级平面、二级平面处设有除尘喷水口,所述吞口型阶梯刀盘(1)位于三级平面中心处设有螺旋涌道和顶尖破岩锥。
3.根据权利要求2所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:所述吞口型阶梯刀盘(1)的背面设有加固整个刀盘用的加强筋板,所述吞口型阶梯刀盘(1)的背面装有进行动力连接用的外啮合齿轮。
4.根据权利要求3所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在
5.根据权利要求4所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:所述冲击破碎机构B(3)包括第二缸体(302)、第二冲击破碎旋切齿(301)、第二活塞(307)、第二换向阀(311)、第二阀芯(310)、第二缸体快拆盖(313)、第二托销(303)、中心托销盖(304)、第二蓄能器(312)、第三螺栓(305)、第四螺栓(306)、第三密封圈(309)和第四密封圈(308),所述第二缸体(302)顶端设有充入氮气用的氮气室,所述第二活塞(307)安装于第二缸体(302)腔体的中段部分,所述第二活塞(307)的上端与第二缸体(302)的氮气室相连,所述第二冲击破碎旋切齿(301)安装在第二缸体(302)腔体的下部腔体中,所述第二冲击破碎旋切齿(301)的上端与第二活塞(307)的下端相连,所述第二阀芯(310)与第二缸体(302)内部换向阀腔体内的螺纹口通过螺纹连接,所述第二换向阀(311)安装于第二缸体(302)内部的换向阀腔体中,所述第二换向阀(311)的上端内腔与第二阀芯(310)直接相连,所述第二缸体快拆盖(313)安装于第二缸体(302)下部腔体外表面,通过多个第三螺栓(305)与第二缸体(302)相连,所述第三密封圈(309)安装于第二缸体(302)的氮气室出口处,所述第四密封圈(308)安装于第二活塞(307)下端与第二缸体(302)接触的位置,所述第二托销(303)安装于第二缸体(302)液压回路侧的的外表面,所述第二托销(303)与第二缸体(302)直接接触,所述中心托销盖(304)安装于第二托销(303)顶部,所述中心托销盖(304)通过多个第三螺栓(305)与第二托销(303)相连,所述第四螺栓(306)安装于中心托销盖(304)两端螺栓孔内,所述第二冲击破碎旋切齿(301)的特征为齿的上半部为破碎刃,齿的下半部为旋切刃,且第二冲击破碎旋切齿(301)的上下两部分尺寸大于...
【技术特征摘要】
1.一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:包括吞口型阶梯刀盘(1)、冲击破碎机构a(2)、冲击破碎机构b(3)、旋口输渣机构(4),所述吞口型阶梯刀盘(1)的外侧呈圆形向内阶梯状凹陷状的三级平面结构,由外往内依次记为一级平面、二级平面和三级平面;所述吞口型阶梯刀盘(1)位于一级平面、二级平面处沿周向安装有若干冲击破碎机构a(2),所述吞口型阶梯刀盘(1)位于三级平面处沿周向等距交错安装有两个冲击破碎机构b(3)和两个旋口输渣机构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:所述吞口型阶梯刀盘(1)的三个平面各自设有若干快拆式安装孔;所述吞口型阶梯刀盘(1)位于一级平面、二级平面处设有除尘喷水口,所述吞口型阶梯刀盘(1)位于三级平面中心处设有螺旋涌道和顶尖破岩锥。
3.根据权利要求2所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:所述吞口型阶梯刀盘(1)的背面设有加固整个刀盘用的加强筋板,所述吞口型阶梯刀盘(1)的背面装有进行动力连接用的外啮合齿轮。
4.根据权利要求3所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:所述冲击破碎机构a(2)包括第一缸体(202)、第一冲击破碎旋切齿(201)、第一活塞(203)、第一换向阀(207)、第一阀芯(208)、第一缸体快拆盖(212)、第一托销(209)、第一蓄能器(205)、第一螺栓(211)、第二螺栓(210)、第一密封圈(206)和第二密封圈(204),所述第一缸体(202)顶端设有充入氮气用的氮气室,所述第一活塞(203)安装于第一缸体(202)腔体的中段部分,其上端与第一缸体(202)的氮气室相连,所述第一冲击破碎旋切齿(201)安装在第一缸体(202)腔体的下部腔体中,所述第一冲击破碎旋切齿(201)的上端与第一活塞(203)的下端相连,所述第一阀芯(208)与第一缸体(202)内部第一换向阀(207)腔体内的螺纹口通过螺纹连接,所述第一换向阀(207)安装于第一缸体(202)内部的第一换向阀(207)的腔体中,所述第一换向阀(207)的上端内腔与第一阀芯(208)直接相连,所述第一缸体快拆盖(212)安装于第一缸体(202)下端腔体的外表面,所述第一缸体快拆盖(212)通过多个第一螺栓(211)与第一缸体(202)相连,所述第一密封圈(206)安装于第一缸体(202)的氮气室出口处,所述第二密封圈(204)安装于第一活塞(203)下端与第一缸体(202)接触的位置,所述第一托销(209)安装于第一缸体(202)液压回路侧的外表面,所述第一托销(209)与第一缸体(202)直接接触,所述第二螺栓(210)安装于第一托销(209)的螺栓孔内,所述第一蓄能器(205)安装于缸体液压回路下侧的蓄能腔内。
5.根据权利要求4所述的一种井下巷道掘进机的刀盘装置,其特征在于:所述冲击破碎机构b(3)包括第二缸体(302)、第二冲击破碎旋切齿(301)、第二活塞(307)、第二换向阀(311)、第二阀芯(310)、第二缸体快拆盖(313)、第二托销(303)、中心托销盖...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭永存,刘子强,王爽,马鑫,赵婷婷,骆启生,赵东洋,杨宇豪,
申请(专利权)人:安徽理工大学,
类型:发明
国别省市:
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