一种叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置

技术领域

本发明属于破岩装备结构设计技术领域，具体涉及一种叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置。

背景技术

截割装置是悬臂式掘进机、旋挖钻机、露天采矿铣刨机等岩土掘削装备或各类截齿型破岩装备的核心部件，以典型的破岩装备悬臂式掘进机为例，悬臂式掘进机是采矿作业和隧道掘进工程中的主要设备，用于破碎岩石、煤炭和其他矿物，其采用带多把锥形截齿的旋转锥形截割装置，刀具在截割装置旋转时破碎岩土。

传统悬臂式掘进机、旋挖钻机等装备在硬岩地质条件下其截割效率低甚至无法实现有效破岩。因此，学者们已经提出了诸如振动截割之类的破岩方法来提高掘进机截割性能。该技术通过给截割装置施加振动，岩土材料在振动冲击复合作用下快速破碎，从而提高破岩装备效率，但是实现上述功能的结构设计还不成熟，缺少可行有效的实施方案。

发明内容

为更加简洁的将激振部件集成在传统截割装置上，本发明旨在提供一种叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置，实现振动冲击复合破岩，用于解决现有岩土截割装置在硬岩地质条件下截割效率低，截齿快速磨损等技术问题，以期提高破岩性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置，包括减速机、截割装置驱动轴花键、截割装置驱动轴、振动轴花键、振动轴；

所述减速机的减速机输出轴与截割装置驱动轴花键的一端固联；所述截割装置驱动轴花键的另一端连接截割装置驱动轴；

所述减速机的减速机输入延伸段与振动轴花键的一端配合，所述振动轴花键的另一端与振动轴固联；

所述减速机输出轴为空心轴，所述减速机输入轴延伸段从减速机输出轴伸出；所述振动轴上固设有偏心块。

进一步地，所述减速机采用齿轮传动。

进一步地，所述振动轴、截割装置驱动轴与截割装置连接的区域设置有激振机构；所述激振机构包括偏心块、轴承、左轴承座；所述振动轴和截割装置驱动轴通过左轴承座支撑在截割装置内；所述轴承设置在左轴承座和截割装置驱动轴之间；所述偏心块固定在振动轴上通过键方式传递扭矩，并位于左轴承座内。

进一步地，所述截割装置驱动轴和输入轴延伸段为伸缩花键轴；随着伸缩花键轴的伸缩运动与截割装置驱动轴花键和振动轴花键产生滑动。

进一步地，所述减速机输出轴的外部设有键槽，且所述减速机输出轴和减速机连接的轴承座之间设置有轴承支承；

所述减速机输入轴延伸段上也设置有键槽。

进一步地，所述减速机输出轴与截割装置驱动轴花键的一端配合，所述振动轴花键与振动轴固连。

进一步地，所述悬臂式掘进机振动截割装置的外部包覆有外筒体；所述外筒体位于减速机和截割装置之间；所述外筒体的外部还包覆有保护筒；

所述外筒体和截割装置驱动轴花键之间设置有内筒体；所述外筒体和内筒体之间设置有导向键；所述外筒体与导向键固联，所述内筒体与导向键配合产生滑动。

进一步地，所述保护筒的外部还设置有接板；外筒体、截割装置驱动轴、振动轴分别与截割装置连接，所述接板在液压缸推动下将外筒体、截割装置驱动轴、振动轴与截割装置沿内筒体滑动实现截割装置的伸缩。

进一步地，所述外筒体和截割装置驱动轴之间设置有浮动密封架；所述浮动密封架和截割装置驱动轴之间设置有浮动密封座。

进一步地，所述减速机采用单电机或液压马达同时驱动截割装置驱动轴和振动轴。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置，通过将减速机输出轴改成空心轴，输入轴延伸段从减速机输出轴伸出，减速机输出轴与截割装置驱动轴花键配合传递扭矩，减速机输入延伸段与振动轴花键配合传递扭矩，可实现单电机可同时驱动截割装置和所述振动轴，不需要额外增加驱动；通过在振动轴上固定有偏心块，可实现由驱动装置驱动振动轴从而产生激振力。振动轴上固定有偏心块，其上通过键槽，螺栓或焊接的方式固定偏心质量块，偏心块规格可根据实际效果进行调整，再通过轴承与激振室组成激振机构，由驱动装置驱动所述振动轴从而产生激振力以满足工作需要；本发明通过给截割装置施加振动，在振动冲击复合作用下提高了破岩效率，提高截割装置的破岩性能。

进一步地，采用单电机或液压马达同时驱动截割装置和激振器，不需要额外增加驱动，使振动截割装置的结构得到大大简化，降低造价。

进一步地，虑到整体结构紧凑，一般减速机为定制型，满足减速比要求同时，壳体上安装有油缸底座等附属装置零件，较通用减速机其壳体尺寸较小，便于安装。

进一步地，该叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置可适当改造以适应不同破岩装备的结构特点。

附图说明

图1为本发明叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置的整体结构示意图，以悬臂式掘进机用截割头进行展示；

图2为本发明叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置整体结构的剖面示意图，以悬臂式掘进机用截割头进行展示；

其中：1-截割装置；2-左轴承座；3-偏心块；4-截割装置传动轴；5-振动轴；6-浮动密封座；7-浮动密封架；8-前端盖；9-接板；10-截割装置驱动轴花键；11-减速机输出轴；12-振动轴花键；13-减速机；14-轴承；15-输入轴延伸段；16-保护筒；17-外筒体；18-内筒体；19-导向键；20-轴承。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1和图2所示，本发明公开了一种叠加振动且单动力源驱动的岩土截割装置，包括减速机13，所述减速机13采用两级行星齿轮传动；所述减速机输出轴11与截割装置驱动轴花键10的一端固联，所述截割装置驱动轴花键10的另一端与截割装置驱动轴4连接；减速机输入延伸段15与振动轴花键12的一端配合，振动轴花键12的另一端与振动轴5固联；通过截割装置驱动轴花键10和所述振动轴花键12可实现截割装置的伸缩；所述振动轴5上固设有偏心块3；所述减速机输出轴11为空心轴，所述减速机输入轴延伸段15从减速机输出轴11伸出。

其中，振动轴5上通过键槽、螺栓或焊接的方式固定偏心块3。

其中，振动轴5上固定的偏心块3与轴承20、左轴承座2与截割装置驱动轴4端面组成激振机构，由驱动装置驱动所述振动轴5从而产生激振力以满足工作需要。

其中，减速机输出轴11为空心轴，所述减速机输入轴延伸段15从输出轴11伸出，具体为减速机输出轴11外部设有键槽，同时减速机输出轴11置有轴承14支承。所述减速机输入轴延伸段15上设置有键槽。

其中，悬臂式掘进机振动截割装置的外部包覆有外筒体17；所述外筒体17位于减速机13和截割装置1之间；所述外筒体17的外部还包覆有保护筒16；内筒体18位于外筒体17和截割装置驱动轴花键10之间，所述外筒体17与导向键19固联，所述内筒体18与导向键19配合产生滑动；保护筒16的外部设置有接板9；外筒体17、截割装置驱动轴4、振动轴5分别与截割装置1连接，所述接板9在液压缸推动下将外筒体17、截割装置驱动轴4、振动轴5与截割装置1沿内筒体18滑动实现截割装置1的伸缩。

优选地，减速机输出轴11与所述截割装置驱动轴花键10配合，所述振动轴花键12与所述振动轴15固联，具体为，所述截割装置驱动轴4和输入轴延伸段15为伸缩花键轴，随着伸缩花键轴的伸缩运动与截割装置驱动轴花键10和振动轴花键12产生滑动。

优选地，减速机13采用单电机可同时驱动截割装置1和所述振动轴5，不需要额外增加驱动，结构和造价都得到大大简化，减速机13的机壳上安装有油箱底座等附属部件所需零件。

优选地，截割装置1在设计中需要考虑多个要素，例如岩石类型、截割速度、截割深度和功率需求，截割装置的设计必须坚固耐用，才能承受截割过程中产生的巨大压力和振动，同时在截割装置与机体连接处设置减震块，以减小对机体的冲击振动。

考虑到整体结构紧凑，一般减速机13为定制型，满足减速比要求同时，壳体上安装有油缸底座等附属部件所需零件，较通用减速机其壳体尺寸较小，便于安装；通过将减速机输出轴11改成空心轴，输入轴延伸段15从减速机输出轴11伸出，减速机输出轴11与截割装置驱动轴花键12配合传递扭矩，减速机输入延伸段15与振动轴花键12配合传递扭矩，可实现单电机可同时驱动截割装置1和所述振动轴5，不需要额外增加驱动；通过在振动轴上固定有偏心块3，可实现由驱动装置驱动振动轴5从而产生激振力。

优选地，截割装置驱动轴4上安装有浮动密封座6，浮动密封座6通过浮动密封架7进行压紧，其中前端盖8用来压紧定位轴段。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。