一种可快速更换截割体的变频掘进机及其使用方法技术领域
本发明属于煤岩掘进技术领域，特别是涉及一种可快速更换截割体的变频掘进机及其使
用方法。
背景技术
目前，巷道掘进工作中，存在硬度较高的夹矸或岩层，造成煤岩体内部的不均匀，因此
在普通掘进机掘进时，没有截割煤岩信息反馈，截割头转速恒定不变容易导致截割头断裂、
截齿脱落等失效形式，且无法更换截割部，这对工程进度有很大的阻碍，并且增大了巷道掘
进过程中的施工成本。
因此，有必要设计一种更好的掘进机，以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可以快速更换截割体并且有效地调整掘进机
转速、降低截割齿失效、高效地截割煤岩的可快速更换截割体的变频掘进机及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可快速更换截割体的变频掘进机，包括转轴，转轴的一端通过联轴器与变频电机相
连，另一端供截割体安装，所述截割体的外周表面凸设有多个截割头，所述截割体开设有凹
槽供所述转轴的末端装入，所述转轴靠近所述截割体处设有轴肩，所述轴肩上开设有多通孔，
所述截割体朝向所述轴肩的表面对应开设有多个螺纹孔，螺栓穿过所述通孔固定于所述螺纹
孔内，以将所述截割体固定于所述轴肩上，所述转轴上还设有扭矩传感器，所述扭矩传感器
连接于计算机。
进一步，所述凹槽为六边形，对应的，所述转轴进入所述凹槽的部分设置为六棱柱。
进一步，所述六棱柱与所述凹槽过渡配合。
进一步，所述扭矩传感器、所述轴肩与所述转轴均一体设置。
进一步，所述扭矩传感器上设有输出端子，所述输出端子电性连接于计算机内的中央处
理系统。
进一步，所述变频电机的下方设有驱动轮及行走履带，通过所述驱动轮及行走履带驱动
所述截割体前进。
一种采用上述可快速更换截割体的变频掘进机的使用方法，包括在计算机内设定系统程
序；开启掘进机，扭矩传感器在掘进过程中全程测量扭矩，并将测得的数据信号反馈给计算
机的中央处理系统，系统终端处理采集到的数据，并代入系统设定的预判程序中；若采集的
数据符合系统设定的预判程序，系统终端对变频电机不发出变频指令，变频电机转速不发生
改变；若采集的数据不符合系统预设程序，系统终端对变频电机发出升频或降频指令，使变
频电机转速升高或降低，此时扭矩传感器将采集到新的扭矩数据信息，再与系统设定值相比
较，直到转矩稳定在设定范围内；若测得转矩值超过一定时间均处于设定范围外，则停止所
述掘进机，更换截割体。
本发明的有益效果：
截割体安装在转轴的一端，变频电机通过联轴器连接于转轴的另一端，通过变频电机调
节截割体的转速，从而对不同煤岩硬度的巷道进行掘进，在转轴上设置有扭矩传感器，扭矩
传感器连接到计算机，在掘进过程中扭矩传感器实时且全程智能监控、预判工况参数并自行
完成变频调速，对操作人员的技术要求较低，可以避免掘进机运行过程中由于截割头撞击不
均匀煤层时出现崩齿、振动等问题，若采集到的扭转参数长时间处于设定范围外，则系统自
动停止掘进机，快速更换截割体，避免截割头被损坏。
附图说明
图1为本发明可快速更换截割体的变频掘进机的结构示意图；
图2为本发明可快速更换截割体的变频掘进机的侧视图；
图3为本发明计算机中央处理系统处理流程图；
图中，1—截割头，2—截割体，3—螺纹孔，4—凹槽，5—转轴，6—轴肩，7—通孔，8
—螺栓，9—输出端子，10—扭矩传感器，11—联轴器，12—变频电机，13—计算机，14—驱
动轮，15—行走履带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描
述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发
明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用
于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该
特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
如图1及图2，本发明提供一种可快速更换截割体的变频掘进机，包括转轴5，转轴5的
一端通过联轴器11与变频电机12相连，变频电机12的下方设有驱动轮14及行走履带15，
通过驱动轮14及行走履带15驱动掘进机前进。转轴5的另一端供截割体2安装，截割体2
的外周表面凸设有多个截割头1，截割体2呈锥形，其外表面分布的截割头1呈凸刺状，因
此在掘进机前进过程中，截割体2随着转轴5转动，通过截割头1来截割煤层。
截割体2开设有凹槽4，供转轴5的末端装入，在本实施例中，凹槽4为六边形，对应
的，转轴5进入凹槽4的部分设置为六棱柱，当转轴5装入凹槽4后，转轴5与截割体2在
轴向上不能相对转动，优选的，六棱柱与凹槽4过渡配合。转轴5靠近截割体2处设有轴肩
6，轴肩6上开设有多通孔7，截割体2朝向轴肩6的表面对应开设有多个螺纹孔3，螺纹孔
3与通孔7一一对应，螺栓8穿过通孔7固定于螺纹孔3内，以将截割体2固定于轴肩6上，
从而使得截割体2可随着转轴5共同转动。转轴5的中部还设有扭矩传感器10，扭矩传感器
10连接于计算机13，具体的是，扭矩传感器10上设有输出端子9，输出端子9电性连接于
计算机13内的中央处理系统，以将扭矩传感器10采集的信号反馈给计算机13。扭矩传感器
10、轴肩6与转轴5均一体设置，截割体2随着这三者共同转动，因此扭矩传感器10可以采
集截割体2的实时截割情况。
本发明将截割体2安装在转轴5的一端，变频电机12通过联轴器11连接于转轴5的另
一端，通过变频电机12调节截割体2的转速，从而对不同煤岩硬度的巷道进行掘进，在转轴
5上设置有扭矩传感器10，扭矩传感器10连接到计算机13，在掘进过程中扭矩传感器10实
时且全程智能监控、预判工况参数并自行完成变频调速，对操作人员的技术要求较低，可以
避免掘进机运行过程中由于截割头撞击不均匀煤层时出现崩齿、振动等问题。
采用上述可快速更换截割体的变频掘进机进行掘煤的使用方法如下：
如图3，先在计算机13内设定系统程序；然后开启掘进机，在变频电机12的带动下，
转轴5及截割体2转动掘煤，同时驱动轮14转动，驱动行走履带15行走，使掘进机不断前
进。在掘进机运行过程中，扭矩传感器10全程测量扭矩，并将测得的数据信号反馈给计算机
13的中央处理系统，系统终端处理采集到的数据，并代入系统设定的预判程序中，与系统初
始设定值相比较：若扭矩传感器10采集的扭矩数据信息M符合系统设定的预判程序，即M值
在系统初设设定扭矩范围(M1，M2)内，系统终端对变频电机12不发出变频指令，变频电机
12转速不发生改变，掘进机正常掘进；若采集的数据不符合系统预设程序，系统终端对变频
电机12发出升频或降频指令，若M值小于设定最小值M1，则系统发出升频指令，变频电机
12转速升高，若M值大于设置最大值M2，则系统发出降频指令，变频电机12转速降低，此
时扭矩传感器10将采集到新的扭矩数据信息，再与系统设定值相比较，重复上述过程，直到
转矩稳定在设定范围内；若测得转矩值超过一定时间(一般为30分钟)均处于设定范围外，
则停止所述掘进机，更换截割体2。
本发明通过计算机13自动判断工况并调节变频电机12转速，能够截割不同厚度或不同
硬度的煤层，在遇到硬度太大的岩层时，原有的截割体2无法截割，若继续采用同一截割体
2截割，即使改变转速也无法截割，反而会造成截割头1断裂、截齿脱落的问题，本发明可
以自动判断工况，在遇到硬度大的煤层时，掘进机停止，快速更换截割体2，避免截割头1
被损坏，降低成本。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行
了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，
而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。