高频振动横向铣挖头及具有该铣挖头的铣挖机和掘进机

摘要

本发明公开了高频振动横向铣挖头及具有该铣挖头的铣挖机和掘进机，铣挖机和掘进机采用的高频振动横向铣挖头的横向铣挖轮由切削马达驱动旋转，横向铣挖轮上设有铣挖截齿，横向铣挖轮安装在铣挖头座的一端，铣挖头座的另一端与U形铣挖机体连接，U形铣挖机体上安装有将高频振动横向铣挖头安装在铣挖机或掘进机上的连接座，铣挖头座上安装有振动箱体，振动箱体通过铣挖头座对横向铣挖轮输出高频振动力，使横向铣挖轮在实现自身旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。本发明通过将横向铣挖轮与振动箱体结合，实现铣挖头旋转运动的同时可进行高频反复振动，使横向铣挖轮上的截齿对接触物料进行冲击和切削复合作用力，从而轻易破碎硬岩。

说明书

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体是一种高频振动横向铣挖头及具有该 铣挖头的铣挖机和掘进机。

背景技术

铣挖机是一种与挖掘机配套使用的液压属具，可广泛用于隧道、沟渠、工 程施工、岩石开挖等施工领域。具有高效、精确、成本低等优点。根据铣挖头 布置结构不同，分为两种基本类型：横向铣挖机和纵向铣挖机。现有技术已有 多个国家和各种大小型号产品在使用。掘进机则是类似铣挖机装在专用底盘上， 是集截割、装运、行走、操作等功能于一体的整车设备，主要用于截割任意形 状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。铣挖机和掘进机的工作原理为：液压马 达通过传动机构驱动铣挖头旋转，从而使安装在铣挖头上的截齿对接触物料进 行切削作业，使物料被剥离，达到铣掘目的。掘进机中也有采用电机驱动铣挖 头的。现有技术的铣挖机和掘进机适用于中低硬度岩层及矿产等，遇到中高硬 度岩层时，则出现铣掘不动或效率低下，截齿损耗大现象，因此适用场合受到 很大制约。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高频振动横向铣挖头及具有该铣挖 头的铣挖机和掘进机，其横向铣挖轮在做旋转运动的同时还能进行高频反复振 动，使横向铣挖轮上的截齿对接触物料进行冲击和切削复合作用力，从而轻易 破碎硬岩。

本发明以如下技术方案解决上述问题：

本发明高频振动横向铣挖头，包括横向铣挖轮16、铣挖头座12、切削马 达4，横向铣挖轮16由切削马达4驱动旋转，横向铣挖轮16上设有铣挖截齿 1，横向铣挖轮16安装在铣挖头座12的一端，铣挖头座12的另一端与U形铣 挖机体10连接，U形铣挖机体10上安装有将高频振动横向铣挖头安装在铣挖 机或掘进机上的连接座7，铣挖头座12上安装有振动箱体5，振动箱体5通过 铣挖头座12对横向铣挖轮16输出高频振动力，使横向铣挖轮16在实现自身 旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。

所述振动箱体5的顶部设有可被U形铣挖机体10顶压的上空气弹簧8-2， U形铣挖机体10的下部安装有可被铣挖头座12顶压的下空气弹簧8-1和减振 橡胶一14。

所述U形铣挖机体10的中部通过联接轴承13与铣挖头座12连接，或者， U形铣挖机体10侧边设置加强筋板33，铣挖头座12通过侧向减振橡胶(27) 与加强筋板33连接并实现滑动位移，并在铣挖头座12端头与U形铣挖机体10 之间设置减振橡胶二15。

所述切削马达4安装在铣挖头座12上，切削马达4的输出端安装有主动 齿轮19，主动齿轮19与安装在铣挖头座12上的传动齿轮18相啮合，传动齿 轮18与安装在横向铣挖轮16轮轴上的从动齿轮17相啮合。

所述U形铣挖机体10与连接座7之间安装有回转支撑29，使高频振动横 向铣挖头可绕连接座7旋转一定角度。

本发明具有高频振动横向铣挖头的铣挖机结构是：高频振动横向铣挖头通 过连接座7与可伸缩的掘进大臂23连接，掘进大臂23的另一端与挖掘机或掘 进机的安装基座2铰接，掘进大臂3的侧边及下方分别安装有伸缩油缸22和 举升油缸25，伸缩油缸22和举升油缸25的一端与安装基座2铰接，另一端与 掘进大臂23铰接。

本发明具有高频振动横向铣挖头的掘进机结构是：高频振动横向铣挖头通 过连接座7与可伸缩的掘进大臂23连接，掘进大臂23的另一端与挖掘机或掘 进机的安装基座2铰接，掘进大臂23的侧边及下方分别安装有伸缩油缸22和 举升油缸25，伸缩油缸22和举升油缸25的一端与安装基座2铰接，另一端与 掘进大臂23铰接；所述安装基座2安装在掘进机底盘21的一端，并设有侧摆 机构34控制安装基座2实现左右摆动，掘进机底盘21的另一端设有输送装置 20，掘进大臂23的下方设有安装在掘进机底盘21上并与输送装置20相接的 集料装置24，掘进机底盘21的底部安装有行走机构26。

本发明高频振动横向铣挖头通过将横向铣挖轮与振动箱体结合，可以实现 在做旋转运动的同时还能进行高频反复振动，使横向铣挖轮上的截齿对接触物 料进行冲击和切削复合作用力，从而轻易破碎硬岩。

本发明安装有高频振动横向铣挖头的铣挖机和掘进机，在作业时，实现了 铣挖截齿对物料切削的同时还施加了高冲击力，从而能瞬间击破岩石。与现有 技术相比，本发明的铣挖机和掘进机能够开挖各种高硬度岩石及物料，对于低 硬度岩石及物料工作效率明显提高。由于破岩石时主要通过冲击力破碎岩体， 因此对于截齿的磨损大幅降低，具有明显先进性。而且适用于各种中高度硬度 岩石，提高工作效率，减少截齿磨损。

附图说明

图1为本发明高频振动横向铣挖头实施例1的总体结构示意图。图中铣挖 头座12与铣挖机体10通过联接轴承13连接。

图2为图1的左视示意图。

图3为本发明高频振动横向铣挖头实施例2的总体结构示意图，图中铣挖 头座12与铣挖机体10通过侧向减振橡胶27连接。

图4为安装有图1的高频振动横向铣挖头的铣挖机及掘进机的示意图。

图中：

铣挖截齿1，安装基座2，切削马达4，振动箱体5，振动马达6，连接座 7，上空气弹簧8-1，下空气弹簧8-2，铣挖机体10，铣挖头座12，联接轴承13， 减振橡胶一14，减振橡胶二15，横向铣挖轮16，从动齿轮17，传动齿轮18， 主动齿轮19，输送装置20，掘进机底盘21，伸缩油缸22，掘进大臂23，集料 装置24，举升油缸25，行走机构26，侧向减振橡胶27，回转支撑马达28，回 转支撑29，左偏心轮30，右偏心轮31，啮合齿轮32，加强筋板33，侧摆机构 34。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

实施例1，如图1和图2所示，本发明高频振动横向铣挖头包括横向铣挖 轮16、铣挖头座12、切削马达4、振动箱体5、U形铣挖机体10，横向铣挖轮 16相对与U形铣挖机体10横向布置，对被铣挖物体形成横向切削。横向铣挖 轮16由切削马达4通过变速机构驱动其旋转，切削马达4安装在铣挖头座12 上，切削马达4的输出端安装有主动齿轮19，主动齿轮19与安装在铣挖头座 12上的传动齿轮18相啮合，传动齿轮18与安装在横向铣挖轮16轮轴上的从 动齿轮17相啮合，主动齿轮19、传动齿轮18及从动齿轮17并排设置。横向 铣挖轮16上设有铣挖截齿1，横向铣挖轮16安装在铣挖头座12的一端，铣挖 头座12的另一端与U形铣挖机体10的中部通过联接轴承13连接，使铣挖头 座12可绕联接轴承13旋转一定角度。U形铣挖机体10上安装有将高频振动横 向铣挖头安装在铣挖机或掘进机上的连接座7，连接座7可与挖掘机挖斗销相 联接。铣挖头座12上固定有振动箱体5，振动箱体5的顶部设有可被U形铣挖 机体10顶压的上空气弹簧8-2，U形铣挖机体10的下部安装有可被铣挖头座 12顶压的下空气弹簧8-1和减振橡胶一14。振动箱体5可以采用现有技术的振 动箱体。

本实施例的振动箱体5具有成对设置的左偏心轮30和右偏心轮31，左偏 心轮30和右偏心轮31的转轴上分别安装有完全一样的啮合齿轮32，其中一个 偏心轮的转轴通过振动马达6驱动其旋转，再通过啮合齿轮32使成对的偏心 轮作相对运动，使振动箱体5对铣挖头座12输出高频振动力，从而实现横向 铣挖轮16在做自身旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。

工作时，开启切削马达4，切削马达4带动主动齿轮19及相啮合的传动齿 轮18、从动齿轮17转动，从而驱动与从动齿轮17同轴的横向铣挖轮16旋转 运动。再开启振动马达6，振动马达6驱动偏心轮的转轴旋转，两条转轴通过 完全一样的啮合齿轮32形成相对同相旋转，带动两个完全一样的左偏心轮30 和右偏心轮31同相旋转运动，使振动箱体5在水平方向的偏心力互相抵消， 在垂直方向偏心力互相叠加，从而对铣挖头座12输出垂直方向的反复振动力， 驱动横向铣挖轮16反复振动运动。由于铣挖轮座12的另一端通过联接轴承13 与U形铣挖机体10相联。因此，横向铣挖轮16的反复运动以联接轴承12为 圆心进行，其振动频率取决于振动马达6的转速。

在振动箱体5带着铣挖头座12作高速反复运动时，顶部由上空气弹簧8-2 限制其往上运动位置，同时上空气弹簧8可以储存向上的振动力和被切物料对 横向铣挖轮16的反弹力，在下行运动时释放出来，使铣挖截齿1对物料的冲 击力更强。在铣挖轮座12底部与机体10之间也设有下空气弹簧8-1和减振橡 胶一14，用于限制铣挖轮座12的下行位置。

实施例2，如图3所示，本实例的高频振动横向铣挖头的结构与实施例1 基本相同，但在U形铣挖机体10与铣挖轮座12之间不用轴承联接，而是采用 侧向减振橡胶27，通过多个侧向减振橡胶，使铣挖轮座12联接于机体10之上， 同时具有一定的活动范围。其结构见图3所示，U形铣挖机体10的侧边设置有 加强筋板33，铣挖头座12的侧边与U形铣挖机体10的加强筋板33通过侧向 减振橡胶27连接，铣挖头座12的端头与U形铣挖机体10之间设置有减振橡 胶二15，减振橡胶二15可对U形铣挖机体10起减振作用，同时限制铣挖轮座 12的右侧位移。

为了方便本发明高频振动横向铣挖头对不同角度的目标进行操作时，可以 在U形铣挖机体10与连接座7之间设置回转支撑29，回转支撑29的基部与连 接座7固定连接，旋转部与U形铣挖机体10固定连接，使高频振动横向铣挖 头可绕连接座7旋转一定的角度。

如图4所示，铣挖机或掘进机可以利用本发明高频振动横向铣挖头。本发 明铣挖机是与挖掘机配套使用的附属机具，其结构是：将实例1的高频振动横 向铣挖头通过连接座7与可伸缩的掘进大臂23连接，掘进大臂23的另一端与 挖掘机或掘进机的安装基座2铰接，掘进大臂3的侧边及下方分别安装有伸缩 油缸22和举升油缸25，伸缩油缸22和举升油缸25的一端与安装基座2铰接， 另一端与掘进大臂23铰接。

在需要作业时，将本发明高频振动横向铣挖头连接到掘进大臂23上再与挖 掘机连接，由连接座7替换挖斗位置。将液压油管接入本发明驱动装置的油管。 连接完成后，通过操作挖掘机的大小臂，可以将U形铣挖机体10放置到需要 铣挖作业的位置。

在横向铣挖轮16的旋转速度和振动频率调节到合适值之后，通过控制掘进 大臂23，使横向铣挖轮16接触需要铣挖物体，铣挖截齿1对物体施加切削力 的同时，还施加振动冲击力，从而使物料瞬间被击碎，被击碎的物料经过铣挖 头2的旋转运动被带出，离开原来位置，避免二次磨损铣挖截齿1。

继续操作挖掘机的的大小臂，使横向铣挖轮16移动位置接触需要铣挖物体， 从而形成连续铣挖作业。

本发明掘进机的结构如图4所示，它是在高频振动铣挖机的基础上增加行 走机构26、掘进机底盘21、集料机构24、输送装置20等。将实例1的高频振 动横向铣挖头通过连接座7与掘进大臂23的一端连接，掘进大臂2为伸缩结 构，掘进大臂23的另一端与安装基座2铰接，安装基座2固定在挖掘机上， 掘进大臂23的侧边及下边分别安装有伸缩油缸22和举升油缸25，伸缩油缸 22和举升油缸25的一端与安装基座2铰接，另一端与掘进大臂23铰接；安装 基座2安装在掘进机底盘21的一端，安装基座2与掘进机底盘21之间安装有 侧摆机构34，通过侧摆机构34控制安装基座2实现左右摆动，使掘进大臂23 进行一定角度的侧向摆动。掘进机底盘21的另一端设有输送装置20，掘进大 臂23的下方设有安装在掘进机底盘21上并与输送装置20相接的集料装置24， 掘进机底盘21的底部安装有行走机构26。所述的高频振动横向铣挖头采用实 施例2的高频振动横向铣挖头。

本发明采用的掘进机底盘21与现有掘进机底盘相同，由底盘中发动机或电 机驱动液压泵提供动力源，通过举升油缸25可使掘进大臂23上下移动。U形 铣挖机体10安装在掘进大臂23前端，在掘进大臂23上设有伸缩油缸22，可 以使U形铣挖机体10做一定的伸缩运动。

在作业时，掘进机底盘21驱动行走机构26到作业位置，通过伸缩油缸22 将掘进大臂23举到需要位置，启动切削马达4，切削马达4驱动横向铣挖轮 16旋转运动。

启动振动马达6，使振动箱体5进行高频振动，振动箱体5带着铣挖头座 12作高速反复运动。

在横向铣挖轮16的旋转速度和振动频率调节到合适值之后，通过伸缩油缸 22操作，使横向铣挖轮16接触需要铣挖物体，铣挖截齿1对物体施加切削力 的同时，还施加振动冲击力，从而使物料瞬间被击碎，被击碎的物料经过铣挖 斗2的旋转运动被带出，落到地面。

集料装置24将落下的物料不断收集，输向掘进机底盘21下部一直通到后 部的输送装置20，通过输送装置20卸到运输车上面，从而形成连续掘进作业。

本发明掘进机中的切削马达4也可以用电机替代，由电机通过变速箱驱动 铣挖头。

根据工作工况的需求，本发明不仅仅局限于上述结构的偏心振动箱体，可 以采用6偏心轮、8偏心轮或偏心块以及各种结构的振动箱体。

优选的，本发明还可以采用具有偏心力矩无极调节机构的振动箱体，使振 动箱体的振动频率达到设定值时候，才对外输出振动力，避免在机器自身共振 频率区间对机器造成损伤。