一种适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构

技术领域

本发明涉及施工工程技术领域，具体涉及一种适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构。

背景技术

随着国民经济快速发展，隧道工程包括城市地下综合管网领域、铁路汽车隧道领域、煤矿巷道掘进领域。越来越多的全断面隧道掘进机应用于巷道掘进领域。

现有煤矿巷道掘进一般采用掘锚机、连采机、悬臂式掘进机等部分端面掘进机进行掘进，为部分断面掘进机掘进煤巷，由于其截割形式为敞开式掘进，在掘进机掘进巷道过程中可通过观测掌子面判断掘进的方位，其体积小的特性也可及时通过扭转、摆动截割头等方式实现巷道的纠偏。

近年来开始采用全断面掘进机进行截割掘进，这种掘进机由于是全断面截割，机器占据巷道截面的绝大部分，无法通过观测掌子面判断掘进方向，且由于全断面隧道掘进机功能复杂，一般都占满整个巷道空间，无法占用更大的空间，其内部截割、推进、排渣等多种功能系统的配套结构、液压、电气系统占据较大的空间，可利用的纠偏部分需布置在设备的活动连接处，而单次纠偏的程度决定了巷道截割过程中调整的速度，与成巷质量息息相关，其纠偏程度大小与由纠偏结构决定。

纠偏包括俯仰、左右以及滚动六个方向的掘进控制，如将纠偏结构模块化为一体的情况下，需布置在截割头体的后方，距离越远纠偏角度越大，如此方式会产生纠偏精度不高，反馈难的问题

由此可见，如何在全断面掘进机内合理最优的结构实现高精度的纠偏结构为本领域需解决的问题。

发明内容

针对于现有多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进存在纠偏精度不高的技术问题，本发明的目的在于提供一种适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构，其能够提高全断面掘进纠偏范围，提高掘进机纠偏反馈精度，很好地克服了现有技术所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明提供的一种适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构，包括第一壳体，第二壳体，第三壳体，第四壳体上下纠偏装置，左右纠偏装置以及主推油缸；所述第一壳体，第二壳体通过设置铰接结构进行铰接后并依次与第三壳体和第四壳体配合连接；所述主推油缸两端分别与第三壳体与第四壳体连接，可驱动四个壳体进行轴向移动；所述上下纠偏装置分别与第一壳体和第二壳体连接，可驱动第一壳体进行上下方向的转动；所述左右纠偏装置两端分别与第二壳体和第三壳体连接，可驱动第二壳体带动第一壳体进行左右方向的摆动；所述第一壳体的两侧对称设有刀盘结构，通过两侧刀盘结构进行错开卧底，使得刀盘与巷道配合驱动第一壳体进行滚动。

进一步地，所述上下纠偏装置包括上下纠偏支点旋转结构；所述上下纠偏支点旋转结构包括第一铰接座，第二铰接座；所述第一铰接座固定于第一壳体上，第二铰接座固定在第二壳体上，第一铰接座和第二铰接座之间配合设置连接销轴，通过销轴形成第一壳体和第二壳体之间的铰接，可形成第一壳体上下运动的支点。

进一步地，所述上下纠偏装置还包括上下纠偏油缸总成；所述上下纠偏油缸总成包括第一油缸座，第二油缸座，上下纠偏油缸；所述第一油缸座焊接在第一壳体上，第二油缸座焊接在第二壳体上，上下纠偏油缸的驱动端和连接端分别与第一油缸座和第二油缸座进行铰接；所述上下偏油缸组件轴端的伸出/内缩可驱动第一壳体绕着上下纠偏支点旋转结构进行上下的旋转。

进一步地，所述上下纠偏装置还包括上下纠偏扭转力抵消结构；所述上下纠偏扭转力抵消结构包括第一运动块，第一限位槽块；所述第一运动块固定于第一壳体上，所述第一限位槽块固定于第二壳体上，所述第一运动块嵌设于第一限位槽块内部，所述第一运动块在第一限位槽块内运动，通过第一限位槽块可限制第一运动块左右运动行程。

进一步地，所述第一限位槽块配合设有第一油盖；所述第一油盖上设有注油孔并与第一限位槽块连通。

进一步地，所述左右纠偏装置包括左右纠偏支点旋转结构；所述左右纠偏支点旋转结构包括第三铰接座，第四铰接座；所述第三铰接座固定于第二壳体上，所述第四铰接座固定在第三壳体上，所述第三铰接座和第四铰接座之间配合设置连接销轴，通过销轴形成第二壳体和第三壳体之间的铰接，可形成第二壳体上下运动的支点。

进一步地，所述左右纠偏装置还包括两组左右纠偏油缸组件，分别对称设置于第二壳体和第三壳体之间的两端；所述左右纠偏油缸组件包括由第三油缸座，第四油缸座，上下纠偏油缸；所述第三油缸座固定在第二壳体上，第四油缸座固定在第三壳体上，所述左右纠偏油缸的驱动端和连接端分别与第三油缸座和第四油缸座进行铰接，通过两组左右纠偏油缸组件相反的工作状态来实现第二壳体的左右摆动。

进一步地，所述左右纠偏装置还包括左右纠偏扭转力抵消结构；所述左右纠偏扭转力抵消结构包括第二运动块，第二限位槽块；所述第二运动块固定于第二壳体上，所述第二限位槽块固定于第三壳体上，所述第二运动块嵌设于第二限位槽块内部，所述第二运动块在第二限位槽块内运动，通过第二限位槽块可限制第二运动块上下运动行程。

进一步地，所述第二限位槽块配合设有第二油盖；所述第二油盖上设有注油孔并与第二限位槽块连通。

进一步地，所述上下纠偏扭转力抵消结构与左右纠偏扭转力抵消结构分别配合设有加强件。

本发明提供的适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构，其通过将左右，俯仰和滚动六个方向的纠偏结构分为三部分，分别控制左右纠偏、俯仰纠偏、滚动纠偏，如此可提高纠偏性能的可靠性以及精确度。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本快速掘进纠偏机构的整体结构主视图；

图2为本快速掘进纠偏机构的整体结构俯视图；

图3为本快速掘进纠偏机构中上下纠偏支点旋转结构示意图；

图4为本快速掘进纠偏机构中纠偏油缸总成的结构示意图；

图5为本快速掘进纠偏机构中上下纠偏扭转力抵消结构的内部示意图；

图6为本快速掘进纠偏机构中上下纠偏扭转力抵消结构的外部示意图；

图7为本快速掘进纠偏机构中左右纠偏支点旋转结构的示意图；

图8为本快速掘进纠偏机构中左右纠偏扭转力抵消结构的外部示意图；

图9为本快速掘进纠偏机构中左右纠偏扭转力抵消结构的局部示意图。

下面为附图中的部件标注说明：

1.第一壳体2.第二壳体3，第三壳体4.第四壳体5.上下纠偏油缸总成6.上下纠偏支点旋转结构7.上下纠偏扭转力抵消结构8.左右纠偏油缸总成9.左右纠偏支点旋转结构10.左右纠偏扭转力抵消结构13.主推油缸12.撑靴11.小刀盘结构51.第一油缸座52.第二油缸座53.上下纠偏油缸54.销轴61.第一铰接座62.第二铰接座63.销轴64.第一止动压片65.油孔71.第一运动块72.第一限位槽块73.第一油盖74.筋板75.注油孔81.第三油缸座82.第四油缸座83.左右纠偏油缸84.销轴91.第三铰接座92.第四铰接座93.销轴94.第二止动压片95.注油孔101.第二运动块102.第二限位槽块103.第二油盖104.筋板105.注油孔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对于现有多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进存在纠偏精度不高的技术问题，基于此技术问题，本发明提供了一种适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构，其通过将左右，俯仰和滚动留个方向的纠偏结构分为三部分，分别控制左右纠偏、俯仰纠偏、滚动纠偏，如此可提高纠偏性能的可靠性以及精确度。

参见图1-图2，本方案提供的适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构包括第一壳体1，第二壳体2，第三壳体3，第四壳体4，上下纠偏装置，左右纠偏装置，主推油缸以及撑靴。

第一壳体1内布置有刀盘结构，刀盘结构用于对巷道进行截割，刀盘结构包括两个小刀盘结构11，一个中刀盘结构以及一个上刀盘结构，并通过设置锁紧件固定于第一壳体1内部。

其中，两个小刀盘结构11分别设置于第一壳体1的两侧，两个小刀盘结构11具有卧底功能。当其中一侧小刀盘卧底时，第一壳体1前进时，可由于卧底小刀盘与截割巷道的阻力可使第一壳体1进行第一方位的旋转；相反的，当另一侧小刀盘卧底时，可是第一壳体1进行相反方位的旋转；由此，可实现第一壳体1的滚动纠偏。

上下纠偏装置包括上下纠偏油缸总成5，上下纠偏支点旋转结构6以及上下纠偏扭转力抵消结构7。

上下纠偏支点旋转结构6设置于第一壳体1的与第二壳体2的中间部分并分别与第一壳体1和第二壳体2进行连接，参见图3，上下纠偏支点旋转结构6包括第一铰接座61，第二铰接座62。

第一铰接座61固定于第一壳体1上，第二铰接座62固定在第二壳体2上，第一铰接座61和第二铰接座62之间配合设置连接销轴63，通过销轴63形成第一壳体1和第二壳体2之间的铰接，可形成第一壳体1上下运动的支点。

其次，销轴63上配合设有油孔65，可通过油孔65注入润滑油对销轴63进行润滑。

另外，为了保证第一壳体1在绕着上下纠偏支点旋转结构6进行旋转的稳定性，在销轴63上配合设置第一止动压片64，通过第一止动压片64来限制销轴63，防止销轴63的松动。

上下纠偏油缸总成5位于第一壳体1与第二壳体2之间的上方并分别与第一壳体1和第二壳体2进行连接，参见图4，上下纠偏油缸总成5包括第一油缸座51，第二油缸座52，上下纠偏油缸53以及销轴54。

其中，第一油缸座51焊接在第一壳体1上，第二油缸座52焊接在第二壳体上2，上下纠偏油缸53的驱动端通过连接销轴54与第一油缸座51进行铰接，上下纠偏油缸53的连接端通过连接销轴54与第二油缸座52进行铰接。

在作业时，当上下纠偏油缸53轴端为伸出状态时，与之铰接的第一壳体1可绕着上下纠偏支点旋转结构6进行第一方向的旋转；相反的，当上下纠偏油缸53轴端为内缩状态时，与之铰接的第一壳体1可绕着上下纠偏支点旋转结构6进行相反方向的旋转，由此，可实现对第一壳体1以及第一壳体1上的刀盘结构进行上下纠偏。

上下纠偏扭转力抵消结构7设置于上下纠偏油缸总成5以及上下纠偏支点旋转结构6之间并分别与第一壳体1和第二壳体2连接。参见图5-图6，上下纠偏扭转力抵消结构7分别包括第一运动块71，第一限位槽块72和第一油盖73。

第一运动块71固定于第一壳体1上，第一限位槽块72固定于第二壳体2上，第一运动块71嵌设于第一限位槽块72内部，第一运动块71在第一限位槽块72内运动，通过第一限位槽块72可限制第一运动块71左右运动行程，来抵消第一壳体1在截割时产生的扭转力，保证后期对第一壳体1在进行上下调偏的可靠性。

另外，为保证第一运动块71和第一限位槽块72与第一壳体1和第二壳体2之间的连接稳固，可在第一运动块71以及第一限位槽块72外围设置筋板74，能够加固第一运动块71和第一限位槽块72与第一壳体1和第二壳体2之间的连接。

第一油盖73设置于第一限位槽块72的上下两端，第一油盖73上设有注油孔75并与第一限位槽块72连通，可通过注油孔75向第一限位槽块72内部加注黄油用于对第一运动块71运动时的润滑。

通过上下纠偏油缸总成5，上下纠偏支点旋转结构6以及上下纠偏扭转力抵消结构7的配合能够实现对第一壳体1的上下纠偏功能。

左右纠偏装置包括左右纠偏油缸总成8，左右纠偏支点旋转结构9以及扭转力抵消结构10。

左右纠偏支点旋转结构9设置于第二壳体2的与第三壳体3的中间部分并分别与第二壳体2和第三壳体3进行连接，参见图7，左右纠偏支点旋转9结构包括第三铰接座91，第四铰接座92。

第三铰接座91固定于第二壳体2上，第四铰接座92固定在第三壳体3上，第三铰接座91和第四铰接座92之间配合设置连接销轴93，通过销轴93形成第二壳体2和第三壳体3之间的铰接，可形成第二壳体2上下运动的支点。

其次，销轴93上配合设有油孔95，可通过油孔93注入润滑油对销轴93进行润滑。

另外，为了保证第二壳体2在绕着左右纠偏支点旋转结构9进行旋转的稳定性，在销轴93上配合设置第二止动压片94，通过第二止动压片94来限制销轴93，防止销轴93的松动。

左右纠偏油缸总成8包括第一左右纠偏油缸组件，第二左右纠偏油缸组件，第三左右纠偏油缸组件和第四左右纠偏油缸组件；其中，第一左右纠偏油缸组件，第二左右纠偏油缸组件，第三左右纠偏油缸组件和第四左右纠偏油缸组件分别对称设置于第二壳体2和第三壳体3之间的上下两端并分别与第二壳体2和第三壳体3连接。

其中第一左右纠偏油缸组件和第二左右纠偏油缸组件同步进行运动，第三左右纠偏油缸组件，第四左右纠偏油缸组件同步进行运动。

四组左右纠偏油缸总成结构相同，参见图3，分别包括由第三油缸座81，第四油缸座82，上下纠偏油缸83以及连接销轴84。

其中，第三油缸81座固定在第二壳体2上，第四油缸座82固定在第三壳体3上，左右纠偏油缸83的驱动端通过连接销轴84与第三油缸81座进行铰接，左右纠偏油缸83的连接端通过连接销轴84与第四油缸座82进行铰接。

在作业时，当第一左右纠偏油缸组件和第二左右纠偏油缸轴端为伸出状态，第三左右纠偏油缸组件和第四左右纠偏油缸则为内缩状态时，与之铰接的第二壳体2可绕着左右纠偏支点旋转结构9进行第一方向的摆动；相反的，第一左右纠偏油缸组件和第二左右纠偏油缸轴端为内缩状态，第三左右纠偏油缸组件和第四左右纠偏油缸则为伸出状态时，与之铰接的第二壳体2可绕着左右纠偏支点旋转结构9进行相反方向的摆动；由此，可实现第二壳体2的左右调偏的功能；由于第二壳体2与第一壳体1为铰接，因此可以实现第一壳体1的左右调偏功能。

左右纠偏扭转力抵消结构10设置于左右纠偏油缸总成8以及左右纠偏支点旋转结构9之间并分别与第二壳体2和第三壳体3连接。参见图8，左右纠偏扭转力抵消结构10包括第二运动块101，第二限位槽块102和第二油盖103。

第二运动块102固定于第二壳体2上，第二限位槽块102固定于第三壳体3上，第二运动块101嵌设于第二限位槽块102内部，第二运动块101在第二限位槽块102内运动，通过第二限位槽块102可限制第二运动块101上下运动行程，来抵消第一壳体1在截割时产生的扭转力，保证后期对第一壳体1在进行左右调偏的可靠性。

另外，为保证第二运动块101和第二限位槽块102与第二壳体2和第三壳体3之间的连接稳固，可在第二运动块102以及第二限位槽102外围设置筋板104，能够加固第二运动块101和第二限位槽块102与第二壳体2和第三壳体之间的连接。

第二油盖103设置于第二限位槽块102的上下两端，参见图9，第二油盖103上设有注油孔105并与第二限位槽102块连通，可通过注油孔105向第二限位槽102块内部加注黄油用于对第二运动块101运动时的润滑。

通过左右纠偏油缸总成8，左右纠偏支点旋转结构9以及左右纠偏扭转力抵消结构10的配合能够实现对第一壳体1的左右纠偏功能。

主推油缸13和撑靴12安装于第一壳体1内部，主推油缸13配合设有第五油缸座和第六油缸座。

第五油缸座固定于第三壳体3上，第六油缸座固定于第四壳体4上，主推油缸13的轴端与连接端分别与第五油缸座和第六油缸座配合连接。

通过主推油缸13的伸缩能够实现前三个壳体的轴向运动。

本方案由于三个纠偏结构为独立控制，因此可实现三个方位纠偏动作同时进行，实现多方位同时纠偏；以下举例说明本方案在具体应用时的工作过程，这里需要说明下述内容只是本方案的一种具体应用示例，并不对本方案构成限定。

本适用于多尺寸和多截面形状矿用全断面快速掘进机纠偏结构纠偏过程共有三个方位纠偏，上下纠偏、左右纠偏及滚动纠偏。各个方位纠偏可耦合，其各个方位的操作步骤如下：

初始状态时：

小刀盘结构11处于初始位置，上下纠偏油缸53和左右纠偏油缸83均处于初始位置，撑靴12撑出顶在煤壁上提供摩擦力，各刀盘旋转截割。

上下纠偏操作过程：

上下纠偏油缸53伸出，其余油缸不动，第一壳体1绕上下纠偏支点旋转结构6中心旋转，上下纠偏扭转力抵消结构6同时运动，第一壳体1内各刀盘向下截割；主推油缸13伸出，机器前行，由此实现掘进机向下纠偏；上下纠偏油缸53缩回即可实现向上纠偏。

左右纠偏操作过程：

左右纠偏油缸83右侧两个伸出，左侧两个缩回，其余油缸不动，第二壳体2绕左右纠偏支点旋转结构9中心旋转，第一壳体1与第二壳体2保持一致，第一壳体1内各刀盘向左截割；主推油缸13伸出，机器前行，由此实现掘进机向左纠偏，.左右纠偏扭转力抵消结构10同时运动；右侧两个纠偏油缸83缩回，左侧两个伸出即可实现向右纠偏。

滚动纠偏过程：

左侧小刀盘结构11卧底，主推油缸13伸出，机器前行，新截割巷道逆时针旋转，实现滚动纠偏，反方向同理，右侧小刀盘结构11卧底，顺时针旋转新截割巷道，实现滚动纠偏。

由上述方案构成的适用多尺寸和多截面的矿用全断面快速掘进纠偏机构，其通过将左右，俯仰和滚动六个方向的纠偏结构分为三部分，分别控制左右纠偏、俯仰纠偏、滚动纠偏，其可提高全断面掘进机纠偏范围，提高掘进机纠偏反馈精度，提高掘进机总的掘进质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。