一种多自由度摇臂采煤机及其方法技术

本发明专利技术公开了一种多自由度摇臂采煤机及其方法，采煤机主要由两端部滚筒滑动机构和中部机身组成，滚筒转轴为上下方向。端部滚筒、摇臂、截深调节油缸和滑动块组成四杆机构，滑动块经油缸驱动沿采煤机机身导轨上下滑动，进而使滚筒适应煤层变化，因此摇臂末端具有多个自由度。两端部滚筒经截深调节油缸的驱动沿采煤机推进方向改变截深，正常运行时前滚筒推进1/2个截深截割前1/2截深，后滚筒推进1个截深截割后1/2截深。采煤机运行至综采面端头时，前滚筒变为截割1个截深，一个进程的截深截割完毕后，两端滚筒收回，刮板输送机带动采煤机推进1个截深，然后反向行走，前滚筒推进1/2个截深，后滚筒推进1个截深，继续下一个进程。

Multi freedom rocker arm shearer and method thereof

The invention discloses a multi freedom rocker arm coal mining machine and a method thereof. The shearer is mainly composed of two ends, a roller sliding mechanism and a middle body. The end of the drum, rocker arm, depth adjustment cylinder and a sliding block consisting of four bar mechanism, a sliding block sliding along the cylinder driving shearer body guide rail, so that the drum to adapt to the variation of coal seam, so at the end of the rocker arm with multiple degrees of freedom. Both ends of the cylinder through the depth adjustment, the oil cylinder drive along the direction of the Shearer to change the depth of the cut, when normal operation, the front roller 1/2 depth, 1/2 cutting depth before cutting, after the drum to promote 1 deep cut, 1/2 depth after cutting. The shearer running to the fully mechanized face end, the front roller cutting into 1 cutting depth, a process of cutting depth cutting after the ends of roller shearer scraper conveyor drive back, pushing the 1 cutting depth, and the reverse walk before the drum to advance 1/2 cutting depth, after advancing 1 drum the cutting depth, continue to the next process.

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度摇臂采煤机及其方法
本专利技术涉及一种摇臂采煤机及其方法，尤其是一种适用于薄煤层开采的多自由度摇臂采煤机及其方法。
技术介绍
我国的采煤机已经形成了具有自主知识产权的开采范围1.1～5.5m的滚筒式采煤机系列产品。常规滚筒式采煤机截割部是采用上下摇动摇臂布置在采空区侧，由于摇臂体上下结构尺寸较大，阻碍滚筒向采空区侧推煤，滚筒装煤效率低，在薄煤层此问题尤为突出。常规滚筒式采煤机的斜切进刀、回割三角煤的工序使得采煤工艺较复杂，影响采煤效率。目前国内外煤矿所用的采煤机，绝大多数是上下摇臂滚筒式采煤机，只有少数先进的煤矿针对较薄煤层采用薄煤层采煤机等设备。我国针对较薄煤层开采的采煤机均采用中厚煤层常规滚筒式采煤机所用的设计方案及采煤方法，并且在可靠性及采煤效率与国外采煤机相比，还存在较大的差距。现有的采煤机在薄煤层开采过程中均不同程度地存在功率较小、开采效率低、使用效果较差等多种实际问题，严重地影响我国薄煤层煤田开采工作。研究适用性更强的采煤机，尤其是适用于薄煤层的采煤机和采煤工艺具有非常巨大的市场需求，必将产生可观的效益。公开号：CN102979521B公开了一种摇臂式横向滚筒采煤机，包括由数个机箱隔腔组成的机体和机箱隔腔内的动力传动链、摇臂、滚筒、卷筒及机体下部滑板。此采煤机实现了横向全断面无死角全方位采煤的技术方案，克服了现有采煤装置只能开采小倾角巷道结构顶面和侧面煤层，解决了巷道倾角在25°以上结构底面煤层和滚筒之间的煤层弃之不采的难题，适合煤矿巷道倾角结构底面煤层的采掘，特别适合中小型煤矿巷道倾角在25°以上结构底面煤层、薄煤层全断面无死角煤层采掘。但此种采煤机存在采煤效率低、采煤工艺复杂、人工操纵过程繁琐、且煤炭运输过程复杂、无专门的运煤装置、不适于在大型采矿企业推广等缺点。公开号：CN101526000B公开了一种采煤机，具有使用者可以根据开采需要方便地调整机身的高度的优点，但同时也存在以上问题。申请号：CN201510586841.X公开了一种薄煤层双联截装截割部，涉及硬质薄煤层采煤机领域。它包括截割部壳体、截割电机、离合器、齿轮传动系统和截割滚筒，截割电机、离合器、齿轮传动系统和截割滚筒均安装在截割部壳体上，其中截割电机与齿轮传动系统通过离合器相连，截割电机的动力经过齿轮传动系统减速后输出至截割滚筒；由传统的单个柱形滚筒截装一体转变为两个滚筒横向布置，分别负责破煤和装煤。此种薄煤层双联截装采煤机截割部的锥形滚筒截齿分布较为集中，在恒功率条件下单个截齿破煤能力强，能够有效截割硬质煤层；柱形滚筒装煤效果较好，与锥形滚筒截割深度和截割宽度相同，转向相反，二者合作可有效减小柱形滚筒在二次截割时的截割强度。存在的缺点有：1、在薄煤层工作时，采煤机截割部采用上下摇动摇臂布置在采空区侧，因摇臂上下结构尺寸较大及采空区空间较小，阻碍滚筒向采空区侧推煤，滚筒装煤效率低。2、采煤机摇臂为双滚筒联截装割部，结构复杂，整机可靠性极大降低。公开号：CN102900436A公开了一种油缸迈步式薄煤层采煤机，公开号：CN203702144U公开了一种双滚筒薄煤层采煤机，公开号：CN102287185A公开了一种大功率重型薄煤层采煤机，以上三种采煤机分别从降低机身高度、解决狭小空间布置问题、增加截割电机数量来增加开采效率三个方面来增加薄煤层开采优势，但以上三种采煤机均使用上下摇动摇臂布置在采空区侧，同样存在因摇臂上下结构尺寸较大及采空区空间较小，阻碍滚筒装煤效率的问题。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是为了解决上述技术中存在的问题，提供一种多自由度摇臂采煤机及其方法，通过采煤机左右端部摇臂推进方向摇动摇臂带动滚筒进行推进以及布置在采空区侧，在薄煤层开采时，能够有效地利用薄煤层空间摆臂，使得截割滚筒截割下的煤块能够顺利输送到刮板输送机上，从而避免了传统采煤机摇臂在薄煤层上下摆动空间受限，摇臂上下结构尺寸较大，阻碍滚筒向采空区侧推煤，滚筒装煤效率低的问题。技术方案：本专利技术的多自由度摇臂采煤机，包括：左端部摇臂滑动块机构、右端部摇臂滑动块机构、采煤机机身、挡煤护板、控制系统和行走部；所述左端部摇臂滑动块机构和右端部摇臂滑动块机构分别设在采煤机机身的两端，所述的控制系统设在采煤机机身内，所述的行走部设在采煤机机身的下支架上；所述的左右摇臂滑动块机构包括上下滚筒、摇臂、截深调节油缸、滑动块、滑动块驱动油缸，其中：上下滚筒转动轴线方向为上下方向，所述的上下滚筒、摇臂和截深调节油缸固定在滑动块上，形成以滑动块为固定支座的摇臂调高四杆机构；所述的采煤机机身与滑动块通过滑动导轨连接固定，滑动块通过滑动块驱动油缸驱动沿导轨上下往复滑动，进而带动摇臂调高四杆机构以及上下滚筒沿上下方向往复滑动，从而使截割滚筒适应煤层高度的变化；所述煤机机身在静止状态下，摇臂带动上下滚筒运动时，摇臂末端具有推进、上下方向的两个自由度；所述左右两侧端部摇臂滑动块机构中的截深调节油缸与上滚筒、下滚筒的截深调节相互独立。所述的采煤机机身上部设有挡煤护板。所述设在采煤机机身左右两端的上下滚筒的转动轴线方向为上下方向，左右两端的上下滚筒截割齿固定在滚筒螺旋面上，左上下滚筒的螺旋为右旋，右上下滚筒的螺旋为左旋。一种利用上述采煤机的多自由度摇臂采煤方法，包括如下步骤：a.采煤机运行时，由控制系统控制左右两侧摇臂滑动块机构中的滑动块驱动油缸和截深调节油缸行程，先由右侧的上下滚筒推进1/2个截深对煤层截割前1/2截深，之后，再由左侧的上下滚筒推进1个截深对煤层截割后1/2截深，使采煤机行走方向的煤层形成阶梯型；左右两侧的上下滚筒通过截深调节油缸的驱动沿采煤机推进方向改变截深；b.当采煤机运行至煤层综采面端头，剩余至少一个采煤机机身长度时，设在采煤机机身(2)右侧的上下滚筒截深再推进1/2个截深变为对煤层截割1个截深，以保证一个行程的煤层截割完成；c.当一个行程的煤层截割完毕后，设在采煤机机身左右两端的上下端滚筒受控制系统(4)控制被完全收回，此时综采系统中的刮板输送机带动采煤机推进1个截割深度；d.采煤机开始下一个行程的截割循环，采煤机机身左侧的左截深调节油缸上下滚筒推进1/2个截深，采煤机机身右侧的右截深调节油缸带动右上下滚筒推进1个截深，采煤机开始反向行走割煤；e.重复步骤a-e，直到完成整个采煤工作。有益效果：本专利技术解决了采煤机摇动摇臂时，由于摇臂上下结构尺寸较大，薄煤层采空区空间较小，阻碍滚筒向采空区侧推煤，滚筒装煤效率低的问题；左右端部滚筒截割深度的灵活调节使得采煤机在正常工作时无需常规采煤机的斜切进刀、回割三角煤工序。通过采煤机左右端部摇臂推进方向摇动摇臂带动滚筒进行推进以及布置在采空区侧，在薄煤层开采时，能够有效地利用薄煤层空间摆臂，使得截割滚筒截割下的煤块能够顺利输送到刮板输送机上，避免了传统采煤机摇臂在薄煤层上下摆动空间受限，摇臂上下结构尺寸较大，阻碍滚筒向采空区侧推煤，滚筒装煤效率低的问题。采用多自由度摇臂采煤机在正常截割煤层运行时，前滚筒对煤层截割前1/2截深，后滚筒对煤层截割后1/2截深，这样使得整机的煤层截割效率更高。因左右端部滚筒截割深度的灵活调节使得采煤机在截割煤层时避免了现有采煤机的斜切进刀、回割三角煤的工序，极大提高了开采效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多自由度摇臂采煤机，其特征在于：它包括：左端部摇臂滑动块机构（1）、右端部摇臂滑动块机构（6）、采煤机机身（2）、挡煤护板（3）、控制系统（4）和行走部（5）；所述左端部摇臂滑动块机构（1）和右端部摇臂滑动块机构（6）分别设在采煤机机身（2）的两端，所述的控制系统（4）设在采煤机机身（2）内，所述的行走部（5）设在采煤机机身（2）的下支架上；所述的左右摇臂滑动块机构包括上下滚筒、摇臂、截深调节油缸、滑动块、滑动块驱动油缸，其中：上下滚筒转动轴线方向为上下方向，所述的上下滚筒、摇臂和截深调节油缸固定在滑动块上，形成以滑动块为固定支座的摇臂调高四杆机构；所述的采煤机机身（2）与滑动块通过滑动导轨连接固定，滑动块通过滑动块驱动油缸驱动沿导轨上下往复滑动，进而带动摇臂调高四杆机构以及上下滚筒沿上下方向往复滑动，从而使截割滚筒适应煤层高度的变化；所述煤机机身（2）在静止状态下，摇臂带动上下滚筒运动时，摇臂末端具有推进、上下方向的两个自由度；所述左右两侧端部摇臂滑动块机构中的截深调节油缸与上滚筒、下滚筒的截深调节相互独立。

【技术特征摘要】
1.一种多自由度摇臂采煤机，其特征在于：它包括：左端部摇臂滑动块机构（1）、右端部摇臂滑动块机构（6）、采煤机机身（2）、挡煤护板（3）、控制系统（4）和行走部（5）；所述左端部摇臂滑动块机构（1）和右端部摇臂滑动块机构（6）分别设在采煤机机身（2）的两端，所述的控制系统（4）设在采煤机机身（2）内，所述的行走部（5）设在采煤机机身（2）的下支架上；所述的左右摇臂滑动块机构包括上下滚筒、摇臂、截深调节油缸、滑动块、滑动块驱动油缸，其中：上下滚筒转动轴线方向为上下方向，所述的上下滚筒、摇臂和截深调节油缸固定在滑动块上，形成以滑动块为固定支座的摇臂调高四杆机构；所述的采煤机机身（2）与滑动块通过滑动导轨连接固定，滑动块通过滑动块驱动油缸驱动沿导轨上下往复滑动，进而带动摇臂调高四杆机构以及上下滚筒沿上下方向往复滑动，从而使截割滚筒适应煤层高度的变化；所述煤机机身（2）在静止状态下，摇臂带动上下滚筒运动时，摇臂末端具有推进、上下方向的两个自由度；所述左右两侧端部摇臂滑动块机构中的截深调节油缸与上滚筒、下滚筒的截深调节相互独立。2.根据权利要求1所述的一种多自由度摇臂采煤机，其特征在于：所述的采煤机机身（2）上部设有挡煤护板（3）。3.根据权利要求1所述的一种多自由度摇臂采煤机，其特征在于：所述设在采煤机机身...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛世荣，王世博，杨恩，李雪峰，王世佳，张昊，田野，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32