高频振动纵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纵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纵向铣挖头的铣挖头座安装在铣挖机体的一端，铣挖机体另一端设有连接座，切削马达和变速箱安装在铣挖头座上，纵向铣挖头上设有铣挖截齿，纵向铣挖头的顶部转轴安装在铣挖头座上并与变速箱输出端联接，变速箱的输入端与切削马达联接；铣挖头座的上方安装有振动箱体，振动箱体对铣挖头座输出高频振动力，使纵向铣挖头在实现自身旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。本发明通过将纵向铣挖头与振动箱体结合，可以实现纵向铣挖头旋转运动的同时可进行高频反复振动，使铣挖头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纵向铣挖头及具有该 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纵向铣挖头及具有该铣挖 头的铣挖机和掘进机，其铣挖头在做旋转运动的同时还能进行高频反复振动， 使铣挖头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：

本发明高频振动纵向铣挖头，包括纵向铣挖头2、铣挖头座12、铣挖机体 10、切削马达4、变速箱3，铣挖头座12安装在铣挖机体10的一端，铣挖机 体10的另一端设有与铣挖机或掘进机连接的连接座7，切削马达4和变速箱3 安装在铣挖头座12上，纵向铣挖头2上设有铣挖截齿1，纵向铣挖头2的顶部 转轴安装在铣挖头座12上并与变速箱3输出端联接，变速箱3的输入端与切 削马达4联接；铣挖头座12的上方安装有振动箱体5，振动箱体5对铣挖头座 12输出高频振动力，使纵向铣挖头2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置于铣挖机体10内，振动箱体5、铣挖头座12与铣挖机体 10侧壁之间通过减振橡胶9连接并实现滑动位移，振动箱体5与铣挖机体10 顶部之间设有空气弹簧8。

所述振动箱体5为直列四偏心轮结构的振动箱体或成对偏心轮结构的振动 箱体。

所述振动箱体安装在铣挖头座12的侧边，振动箱体为单偏心轮振动箱体， 铣挖头座12与铣挖机体10侧壁之间设有减振橡胶9，铣挖头座12与铣挖机体 10顶部之间设有空气弹簧8。

本发明具有高频振动纵向铣挖头的铣挖机结构是：高频振动纵向铣挖头通过 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27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27铰接，另一端与 掘进大臂23铰接。

本发明具有高频振动纵向铣挖头的掘进机结构是：高频振动纵向铣挖头通 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27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27铰接，另一 端与掘进大臂23铰接；所述安装基座27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27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。

本发明高频振动纵向铣挖头通过与振动箱体结合，可以实现在做旋转运动 的同时还能进行高频反复振动，使铣挖头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纵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为本发明高频振动纵向铣挖头实施例1的总体结构示意图，图中的振 动箱体采用一对偏心轮结构的振动箱体。

图2为本发明高频振动纵向铣挖头实施例2的总体结构示意图，图中的振 动箱体采用直列四偏心轮结构的振动箱体。

图3为本发明高频振动纵向铣挖头实施例3的总体结构示意图，图中的振 动箱体采用单偏心轮振动箱体的结构示意图。

图4为安装有图3的高频振动纵向铣挖头的铣挖机及掘进机的示意图。

图中：

铣挖截齿1，纵向铣挖头2，变速箱3，切削马达4，振动箱体5，振动马 达6，连接座7，空气弹簧8，减振橡胶9，铣挖机体10，偏心轮11，铣挖头 座12，单偏心轮振动箱体15，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，安装基座27，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所示，本发明高频振动纵向铣挖头包括纵向铣挖头2、 铣挖头座12、铣挖机体10、切削马达4、变速箱3，铣挖头座12安装在铣挖 机体10的一端，铣挖机体10的另一端设有连接座7，连接座7可与挖掘机挖 斗销相联接。切削马达4和变速箱3安装在铣挖头座12上，纵向铣挖头2上 设有铣挖截齿1，纵向铣挖头2的顶部转轴安装在铣挖头座12上并与变速箱3 输出端联接，变速箱3的输入端与切削马达4联接；铣挖头座12的上方固定 安装有振动箱体5，振动箱体5置于铣挖机体10内，振动箱体5和铣挖头座 12与铣挖机体10侧壁通过减振橡胶9连接并实现滑动位移，振动箱体5与铣 挖机体10顶部之间设有空气弹簧8。所述的振动箱体5可以采用现有技术的振 动箱体5。

本实施例的振动箱体5具有一对偏心轮11，偏心轮11的转轴上分别安装 有完全一样的啮合齿轮，其中一个偏心轮11的转轴通过振动马达6驱动其旋 转，再通过啮合齿轮使一对偏心轮11作相对运动，使振动箱体5对铣挖头座 12输出高频振动力，从而实现纵向铣挖头2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经过变速箱3驱动纵向铣挖头2旋 转。再开启振动马达6，振动马达6驱动偏心轮11的转轴旋转，两条转轴通过 完全一样的啮合齿轮形成相对同相旋转，带动两个完全一样的偏心轮11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，使铣挖头座12带着纵 向铣挖头2做高频反复运动，在振动箱体5带着铣挖头座12作高速反复运动 时，顶部设有空气弹簧8，限制其往上运动位置，同时空气弹簧8可以储存振 动箱体向上的振动力和被切物料对纵向铣挖头2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。同时，机体也可通过空气弹簧对铣 挖头施加压力，使切削力更大。减振橡胶9可使铣挖头座上的振动力不直接传 递到铣挖机体之上。

实施例2，如图2所示，本实例的高频振动纵向铣挖头的结构与实施例1 基本相同，只是采用的振动箱体5为直列四偏心轮振动箱体(其结构为现有技 术，可参见中国专利申请号：2013103465294，发明名称为直列式偏心轮振动 机构)，该振动箱体可获得更大的振动冲击力。铣挖头座12与铣挖机体10之 间可以不设置减振橡胶。

实施例3，如图2所示，本实例的高频振动纵向铣挖头可应用于一些特殊 场合，其结构与实施例1基本相同，只是采用的振动箱体安装在铣挖头座12 的侧边，振动箱体采用集成有单偏心轮或偏心块的单偏心轮振动箱15，铣挖头 座12与铣挖机体10侧壁之间设有减振橡胶9，铣挖头座12与铣挖机体10顶 部之间设有空气弹簧8。振动马达6驱动单偏心轮振动箱15，在旋转运动时使 偏心振动力呈圆周状，从而带动铣挖头2呈圆周状甩动，不像前文所述为直线 反复振动力，这些都可实现铣挖截齿1对物料同时进行切削和冲击作用，因此 也应在本发明保护范围之中。

如图4所示，铣挖机或掘进机可以利用本发明高频振动纵向铣挖头。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的高频振动纵 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27铰接，安装基座27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27铰接，另一端与掘进大臂23铰接。所述的高 频振动纵向铣挖头采用实施例2的高频振动纵向铣挖头。

在需要作业时，将本发明高频振动纵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，可以将机体10放置到需要铣挖作业的 位置。

在铣挖头2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，使铣挖头2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，使铣挖头2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 动纵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27铰接，安装基座27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27铰接，另一端与掘进大臂23铰接；安 装基座27安装在掘进机底盘21的一端，安装基座27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27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。所述的高频振动纵向铣挖头 采用实施例2的高频振动纵向铣挖头。

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。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 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通过变速箱3驱动 纵向铣挖头2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带着铣挖轮座 12作高速反复运动。

在铣挖头2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，使铣挖头2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三种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。