一种掘进机及其悬臂工作机构 【技术领域】
本发明涉及矿山机械技术领域， 尤其涉及一种用于掘进机的悬臂工作机构。本发 明还涉及一种包括上述悬臂工作机构的掘进机。背景技术
矿山机械是直接用于矿物开采和富选等作业的机械， 主要包括矿井采掘机械、 矿 井提升运输设备以及矿山立体机械等。
掘进机是矿山机械中最重要的一种， 主要用于矿山及地下工程中的巷道掘进。目 前， 国内外研制和生产的掘进机， 按工作结构的工作方式不同可分为 ： 循环作业式部分断面 掘进机和连续作业式全断面掘进机两大类。
掘进机的工作方式灵活， 适应性好， 外形尺寸和重量小， 便于维修和支护， 可同时 实现破碎煤岩、 装载运输、 调动行走、 喷雾灭尘等功能。 掘进机主要由悬臂工作机构、 悬臂支 撑机构、 装运机构、 行走机构、 液压系统、 电气系统以及除尘系统组成。 悬臂工作机构是部分 断面掘进机的主要工作机构， 由截割头、 截割减速器、 电动机和伸缩部组成。
请参考图 1， 图 1 为现有技术中掘进机的悬臂工作机构的结构示意图， 下面简要介 绍这种悬臂工作机构在工作过程中存在的缺陷。
现有技术中， 如图 1 所示， 该悬臂工作机构包括截割头 1′和伸缩部 2′， 截割头 1′进行旋转运动破碎煤岩， 伸缩部 2′与截割头 1′相联， 但不随截割头 1′转动， 所以截 割头 1′与伸缩部 2′之间存在一定的缝隙 3′。在掘进机截割过程中， 矿屑等异物常常通 过截割头 1′与伸缩部 2′之间的缝隙 3′进入到伸缩部 2′的内部， 造成伸缩部 2′内部零 件损坏。
针对上述问题， 目前， 常用的方法是在截割头 1′与伸缩部 2′之间填充毛毡、 盘 根等密封物质来实现密封。 然而， 在使用一段时间后， 毛毡和盘根等填充物常常因为磨损等 原因而失效， 并且由于毛毡和盘根等填充物的失效不易被发现， 在井下更换毛毡和盘根等 填充物也十分不便， 经常造成矿屑等异物进入伸缩部 2′内部， 造成轴承等零件损坏。
因此， 如何在现有技术的基础上， 改进悬臂工作机构的结构， 使其具有较强的排屑 功能和较好的密封性， 防止矿屑等异物进入伸缩部， 是本领域技术人员应当解决的技术问 题。 发明内容
本发明的目的旨在提供一种悬臂工作机构， 该悬臂工作机构具有较强的排屑功能 和较好的密封性。本发明的另一目的旨在提供一种包括上述悬臂工作机构的掘进机。
为解决上述技术问题， 本发明提供一种悬臂工作机构， 包括截割头和伸缩部， 所述 截割头包覆于所述伸缩部的前端部 ； 所述截割头和所述伸缩部之间设有螺旋排屑部 ； 所述 螺旋排屑部连接于所述截割头， 并与所述伸缩部之间有缝隙 ； 所述螺旋排屑部呈筒状， 其内 壁面设有旋入方向与所述截割头的旋转方向一致的螺旋槽。优选地， 所述螺旋槽包括第一螺旋槽和第二螺旋槽， 且所述第一螺旋槽和所述第 二螺旋槽相间分布。
优选地， 所述螺旋槽的每相邻两个牙型的径向深度不同， 且所述螺旋槽的所述牙 型的径向深度由缝隙内部向缝隙外部逐渐增大。
优选地， 所述螺旋排屑部的外壁面与所述截割头可拆卸连接。
优选地， 所述螺旋排屑部的外壁面设有凸起环， 所述凸起环上均匀设置的多个水 平方向的通孔， 所述螺旋排屑部在所述通孔处通过螺钉与所述截割头连接。
本发明还提供一种掘进机， 包括悬臂支撑机构 ； 所述掘进机还包括上述的悬臂工 作机构， 所述悬臂工作机构支撑于所述悬臂支撑机构。
本发明提供的悬臂工作机构， 包括位于截割头和伸缩部之间的螺旋排屑部 ； 螺旋 排屑部连接于截割头， 并与伸缩部之间有缝隙 ； 螺旋排屑部呈筒状， 其内壁面设有旋入方向 与截割头的旋转方向一致的螺旋槽。
在工作过程中， 当截割头向前旋转运动破碎煤岩时， 由于螺旋排屑部与截割头连 接， 并与伸缩部之间有缝隙， 螺旋排屑部随截割头一起旋转运动， 即与伸缩部之间相对旋 转， 由于螺旋槽的旋入方向与截割头的旋转方向一致， 螺旋排屑部能够在缝隙处产生向后 的轴向力。 该轴向力即是矿屑所受的沿轴向的摩擦力， 该摩擦力大于矿屑本身的重力， 能够 阻止缝隙边缘的矿屑向前进入缝隙， 起到很好的密封作用 ； 并且能够将已经进入缝隙内的 矿屑沿螺旋排屑部内侧的螺旋槽向后排出， 实现较强的排屑功能。 由此可见， 采用上述结构的悬臂工作机构， 具有较强的排屑功能和较好的密封性， 从而避免了矿屑进入伸缩部内损坏轴承等其他零部件的现象。
本发明还提供一种掘进机， 包括悬臂支撑结构 ； 所述掘进机还包括如上所述的悬 臂工作机构， 所述悬臂工作机构支撑于所述悬臂支撑机构。
由于上述悬臂工作机构具有上述的技术效果， 因此， 包括该悬臂工作机构的掘进 机也应当包括相同的技术效果， 在此不再赘述。
附图说明 图 1 为现有技术中掘进机的悬臂工作机构的结构示意图 ；
图 2 为本发明所提供的悬臂工作机构的结构示意图 ；
图 3 为图 2 中的螺旋排屑部安装处的局部放大图 ；
图 4 为图 2 中的螺旋排屑部的第一种具体实施方式的结构示意图 ；
图 5 为图 4 的侧面剖视图。
图 6 为图 2 中的螺旋排屑部的第二种具体实施方式的结构示意图 ；
图 7 为图 2 中的螺旋排屑部的第三种具体实施方式的结构示意图。
其中， 图 1 中附图标记与部件名称的对应关系为 ：
1′截割头 ； 2′伸缩部 ； 3′缝隙 ；
图 2 至图 7 中附图标记与部件名称的对应关系为 ：
1 截割头 ； 2 伸缩部 ； 3 螺旋排屑部 ； 4 缝隙 ； 31 螺旋槽 ； 32 螺钉 ； 33 凸起环 ； 311 第 一螺旋槽 ； 312 第二螺旋槽 ； 331 通孔。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种悬臂工作机构， 该悬臂工作机构具有较强的排屑功能和 较好的密封性。本发明另一核心为提供一种包括上述悬臂工作机构的掘进机。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案， 下面结合附图和具体实 施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图 2 和图 3， 图 2 为本发明所提供的悬臂工作机构的结构示意图 ； 图 3 为图 2 中的螺旋排屑部安装处的局部放大图。
在一种具体的实施方式中， 如图 2 和图 3 所示， 本发明所提供的掘进机的悬臂工作 机构主要包括截割头 1、 伸缩部 2 以及螺旋排屑部 3。截割头 1 是掘进机破碎煤岩的主要部 件， 安装在悬臂工作机构的最前端， 通过旋转运动实现对矿井中煤岩的破碎 ； 伸缩部 2 是实 现悬臂工作机构可伸缩的主要部件， 伸缩部 2 与截割头 1 相联， 但不随截割头 1 转动 ； 螺旋 排屑部 3 是实现悬臂工作机构密封和排屑的主要部件， 位于截割头 1 和伸缩部 2 之间， 与截 割头 1 连接， 并与伸缩部 2 之间留有缝隙 4， 该螺旋排屑部 3 呈筒状， 其内壁面还开设有螺旋 槽 31， 且该螺旋槽 31 的旋入方向与截割头 1 的旋转方向一致。
在工作过程中， 当截割头 1 向前旋转运动破碎煤岩时， 由于螺旋排屑部 3 与截割头 1 连接， 并与伸缩部 2 之间有缝隙 4， 螺旋排屑部 3 随截割头 1 一起旋转运动， 即与伸缩部 2 之间相对旋转， 由于螺旋槽 31 的旋入方向与截割头 1 的旋转方向一致， 螺旋排屑部 3 能够 在缝隙 4 处产生向后的轴向力。该轴向力即是矿屑所受的沿轴向的摩擦力， 该摩擦力大于 矿屑本身的重力， 能够阻止缝隙 4 边缘的矿屑向前进入缝隙， 起到很好的密封作用 ； 并且能 够将已经进入缝隙 4 内的矿屑沿螺旋排屑部 3 内侧的螺旋槽 31 向后排出， 实现较强的排屑 功能。此外， 由于螺旋排屑部 3 与截割头 1 可拆卸连接， 使得螺旋排屑部 3 拆卸方便、 安装 简单， 便于更换。
这里所说的 “螺旋槽 31 的旋入方向与截割头 1 的旋转方向一致” ， 指的是以悬臂工 作机构的后部为视点， 当截割头 1 顺时针旋转时， 应当设置顺时针旋入的螺旋槽 31， 即旋向 为右旋的螺纹槽 31 ； 以悬臂工作机构的后部为视点， 当截割头 1 逆时针旋转时， 应当设置逆 时针旋入的螺旋槽 31， 即旋向为左旋的螺纹槽 31。
在悬臂机构工作过程中， 当截割头 1 顺时针旋转时， 旋入方向为顺时针的螺纹槽 31 随截割头 1 顺时针旋转， 即相当于右旋螺纹旋入， 这样能够将螺旋排屑部 3 中的矿屑向 缝隙 4 的外部排出， 防止当截割头 1 旋转方向和螺纹槽 31 的旋入方向相反时， 反而将螺旋 槽 31 中的矿屑向伸缩部 2 内部运送。当截割头 1 反方向旋转时， 应当有相反操作， 在此不 再赘述。用户可以加工两种具有不同旋向的螺纹槽 31 的螺纹排屑装置 3， 根据截割头 1 的 旋转方向不同， 选用适合的螺纹排屑装置 3。
另外， 本说明书中所提到的方位词 “前” 指的是从伸缩部 2 到截割头 1 的端部的方 向， 即图中向左的方向 ； 方位词 “后” 指的是从截割头 1 的端部到伸缩部 2 的方向， 即图中向 右的方向 ； 应当理解， 这些方位词是以说明书附图为基准设立的， 它们的出现不应当影响本 发明的保护范围。
由此可见， 采用上述结构的悬臂工作机构， 具有较强的排屑功能和较好的密封性， 从而避免了矿屑进入伸缩部 2 内损坏轴承等其他零部件的现象。
需要说明的是， 上述实施例并未限定螺旋排屑部 3 的螺旋槽 31 的具体结构形式和螺旋排屑部 3 与截割头 1 的具体连接方式， 事实上， 凡是设置于截割头 1 和伸缩部 2 之间， 与截割头 1 连接且与伸缩部 2 之间有缝隙， 内侧开设有螺旋槽 31 的螺旋排屑部 3， 均应当属 于本发明的保护范围内。
还可以进一步设置上述螺旋排屑部 3 与截割头 1 的连接的方式。
上述螺旋排屑部 3 的外侧面可以与截割头 1 可拆卸连接。如图 3 所示， 可以采用 最常见的螺钉 32 连接， 使得螺旋排屑部 3 拆卸方便、 安装简单， 在螺旋排屑部 3 由于矿屑的 磨损失效时便于更换， 并且能够使得螺旋排屑部 3 的加工制造的工序简单。当然， 螺旋排屑 部 3 与截割头 1 的可拆卸连接方式并不仅限于螺钉 32 连接， 还可以采用其他方式的连接。
请参考图 4 和图 5， 图 4 为图 2 中的螺旋排屑部的第一种具体实施方式的结构示意 图； 图 5 为图 4 的侧面剖视图。
进一步的方案中， 螺旋排屑部 3 的内壁面可以开设一条螺旋槽 31， 螺旋排屑部 3 的 外壁面可以开设有凸起环 33， 该凸起环 33 的端面均匀开设有多个水平方向的通孔 331， 上 述截割头 1 的与螺旋排屑部 3 连接处的对应位置开设有相应的盲孔 ； 螺旋排屑部 3 在通孔 331 处通过螺钉 32 与截割头 1 可拆卸连接。当然， 本实施方式并未限定所述螺钉 32 的数 目， 可以为 4 个、 6 个或 8 个等， 本领域的技术人员可以通过对截割头 1 和螺旋排屑部 3 的强 度的考虑自行选择。 还可以进一步设置上述螺旋槽 31 的结构形式。
请参考图 6， 图 6 为图 2 中的螺旋排屑部的第二种具体实施方式的结构示意图。
在另一种具体的实施方式中， 如图 6 所示， 上述螺旋排屑部 3 的螺旋槽 31 可以包 括第一螺旋槽 311 和第二螺旋槽 312， 且第一螺旋槽 311 和第二螺旋槽 312 相间分布。采用 这样的机构， 即在螺旋排屑部 3 的内壁面设置双线螺纹结构， 相比较单线螺纹来说， 双线螺 纹的螺距等于单线螺纹的螺距的二倍， 在螺旋排屑部旋转过程中， 能够使矿屑更快的旋出。
请参考图 7， 图 7 为图 2 中的螺旋排屑部的第三种具体实施方式的结构示意图。
在第三种具体的实施方式中， 如图 7 所示， 上述螺旋排屑部 3 的螺旋槽 31 的每相 邻两个牙型的径向深度不同， 且由缝隙 4 内部向缝隙 4 外部逐渐加深。采用这样的结构， 由 于缝隙 4 外部的牙型径向深度较大， 使得缝隙 4 外部的矿屑难以进入缝隙 4 内部 ； 由于缝隙 4 内部的牙型径向深度较小， 使得缝隙 4 内部的矿屑在离心力的作用下很容易旋出。
在更具体的方案中， 如图 4 和图 5 所示， 上述螺旋排屑部 3 的螺旋槽 31 可以为矩 形内螺纹， 采用这种形式的螺旋槽 31， 可以将矿屑沿螺旋槽 31 的螺旋线排出， 实现悬臂工 作机构的排屑功能和密封功能， 并且具有加工制造简单、 成本较低的特点。当然， 上述螺旋 排屑部 3 的螺旋槽 31 还可以为其他形状的内螺纹， 例如三角形内螺纹和梯形内螺纹， 本领 域的技术人员可以根据需要自行选用。
本发明还提供一种掘进机， 包括悬臂支撑结构 ； 该掘进机还包括上述的悬臂工作 机构， 悬臂工作机构支撑于悬臂支撑机构上。
由于上述悬臂工作机构具有上述的技术效果， 因此， 包含上述悬臂工作机构的掘 进机也应当具有相同的技术效果， 在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种掘进机及其悬臂工作机构进行了详细介绍。 本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理 解本发明的方法及其核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离
本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发 明权利要求的保护范围内。