專利名稱:四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，包括叉形架、并聯(lián)工作臂、可伸縮護(hù)板和切割頭。在所述的叉形架的前端兩側(cè)設(shè)有側(cè)耳座，在叉形架的后端兩側(cè)設(shè)有鉸鏈座，在叉形架的頂部設(shè)有后護(hù)板；所述的并聯(lián)工作臂位于叉形架與切割頭之間，并聯(lián)工作臂的后端與叉形架的前端通過螺栓相固連，并聯(lián)工作臂的前端與切割頭的后端通過螺栓相固連；所述的可伸縮護(hù)板位于并聯(lián)工作臂的上方，且通過螺釘與并聯(lián)工作臂相連接；切割頭由三臺切割馬達(dá)共同驅(qū)動。本實用新型的切割頭具有空間一個移動三個轉(zhuǎn)動共四個運動自由度，具有作業(yè)空間大、姿態(tài)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點。本實用新型還具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制解耦性好，調(diào)節(jié)、維護(hù)方便等特點。
【專利說明】
四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種掘進(jìn)機，尤其涉及一種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，最多可同時實現(xiàn)切割頭的空間一個平移三個轉(zhuǎn)動共四個自由度的運動。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤炭開采以地下開采為主，我國煤層賦存條件復(fù)雜，呈現(xiàn)多樣性，煤層厚度從零點幾米到幾十米之間變化，為了開采煤炭，需要開掘大量的煤巖巷道。同時，隨著綜采技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)已出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬噸級、甚至千萬噸級超級工作面，使年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加，從而使巷道掘進(jìn)成為煤礦高效集約化生產(chǎn)的共性及關(guān)鍵性技術(shù)。掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采掘技術(shù)及其裝備水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。高效機械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。因此，掘進(jìn)機作為綜合機械化采煤工作主要設(shè)備，必須具有安全、高效和成巷質(zhì)量好等優(yōu)點。當(dāng)前，我國已經(jīng)成為世界最大的掘進(jìn)機制造基地及應(yīng)用市場，掘進(jìn)機械行業(yè)已經(jīng)成為國內(nèi)高端裝備制造業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點支持發(fā)展產(chǎn)業(yè)，我國掘進(jìn)機市場前景可觀，其市場需求巨大。
[0003]懸臂式巷道掘進(jìn)機是一種綜合采掘設(shè)備，集切割、行走、裝運、噴霧除塵于一體，包含多個機構(gòu)，具有多重功能，是目前煤礦開采的主力設(shè)備。根據(jù)截割頭轉(zhuǎn)軸與工作臂的方向，懸臂式掘進(jìn)機可分為橫軸式和縱軸式兩種類型。
[0004]目前，絕大多數(shù)的懸臂式掘進(jìn)機的截割臂采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如三一重工生產(chǎn)的懸臂式掘進(jìn)機，山特維克生產(chǎn)的懸臂式掘進(jìn)機等，但采用此種結(jié)構(gòu)的掘進(jìn)機，其串聯(lián)懸臂自身的重量以及切割巖體產(chǎn)生的反作用力都由回轉(zhuǎn)平臺承擔(dān)，轉(zhuǎn)動平臺在承重的同時還需要提供轉(zhuǎn)動。因此，在實際使用中，轉(zhuǎn)動平臺的軸承負(fù)載大，磨損嚴(yán)重，并且轉(zhuǎn)動平臺的剛度要求高，制造難度大。同時，掘進(jìn)機破碎煤巖主要是通過刀具擠裂巖石，因此承受的載荷較大，要求有較大的剛度、強度和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對于挖掘隧道的洞型和洞線也有比較嚴(yán)格的要求。而目前串聯(lián)機構(gòu)懸臂式掘進(jìn)機結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，整機比較笨重、龐大，系統(tǒng)慣性大，動力性能不好;掘進(jìn)機在極限位置進(jìn)行切割作業(yè)時易損壞油缸，尤其是切割回轉(zhuǎn)油缸，對較大斷面進(jìn)行切割時，必須將機器退回，左右調(diào)整才能實現(xiàn)切割作業(yè)，不僅耗費工時，且工作穩(wěn)定性差，切割后還需要再次對斷面進(jìn)行修整，給掘進(jìn)作業(yè)工作帶來不便;運動軌跡單一，進(jìn)行巷道的修葺工作時整個機器要進(jìn)行實時調(diào)整，非常不方便，浪費較多能源，挖掘的巷道的表面平整度不好，不利于支護(hù)管理等后期工作。
[0005]全液壓掘進(jìn)機與傳統(tǒng)掘進(jìn)機最大的區(qū)別就是截割頭的轉(zhuǎn)動也是由液壓驅(qū)動，整機動力集中由一個電機帶動的栗站提供，這樣全液壓掘進(jìn)機的電控操作系統(tǒng)比傳統(tǒng)掘進(jìn)機更簡單，使得整機在防爆性能上更加安全可靠。另外由液壓馬達(dá)驅(qū)動的切割頭能隨著煤層或巖石硬度增加降低轉(zhuǎn)速，增加切割力，更能適應(yīng)煤礦井下復(fù)雜的工況。
[0006]針對現(xiàn)有掘進(jìn)機運動自由度不足和工作空間受限的問題，現(xiàn)有專利文獻(xiàn)也提出了一些解決方案，如申請?zhí)枮?01520089134.5的中國專利公開了一種掘進(jìn)機伸縮式截割部，相對傳統(tǒng)截割臂僅增加了一個伸縮功能，在減速機與截割頭之間設(shè)置伸縮臂，并通過伸縮油缸組驅(qū)動伸縮臂的伸縮動作，能減少整機的頻繁前進(jìn)、倒車，減少對底板的損傷掘進(jìn)機伸縮式截割部；申請?zhí)枮?01210289363.2的中國專利公布一種了一種掘進(jìn)機推進(jìn)裝置和全斷面掘進(jìn)機，掘進(jìn)機推進(jìn)裝置形成冗余驅(qū)動的6SPS型六自由度并聯(lián)機構(gòu)，機構(gòu)不具有解耦性，控制困難；由于采用的大量難加工的球鉸鏈，使得設(shè)備制造困難，成本增加，同時也影響了切割頭的工作空間。申請?zhí)枮?01510146648.4的中國專利公布了一種懸臂采用并聯(lián)機構(gòu)的掘進(jìn)機，其所采用的并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為2RPS+2SPS，其切割頭雖具有空間四個運動自由度，但其轉(zhuǎn)動自由度的幅度受限，影響了切割頭的實際工作空間。上述設(shè)計方案中并聯(lián)機構(gòu)的機型選擇不合理，選取的支撐鏈強度不高，并聯(lián)機構(gòu)所實現(xiàn)的運動范圍不能滿足井下工作需要。盡管并聯(lián)機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大、定位和運動精度高、承載能力強、運動自由度多等特點，但也存在工作空間小等不足，應(yīng)綜合發(fā)揮并聯(lián)機構(gòu)與串聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點，設(shè)計混聯(lián)結(jié)構(gòu)的掘進(jìn)機懸臂，解決現(xiàn)有掘進(jìn)機存在的技術(shù)問題。
[0007]本實用新型涉及的一種采用混聯(lián)機構(gòu)作為掘進(jìn)機工作臂的四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，使截割臂的切割頭具有空間一個移動三個獨立轉(zhuǎn)動共四個運動自由度，不僅可擴(kuò)大其切割頭的作業(yè)空間，還更便于調(diào)整切割頭的姿態(tài);此外，本實用新型的控制解耦性好，調(diào)節(jié)、維護(hù)方便，能克服現(xiàn)有掘進(jìn)機存在的技術(shù)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，其切割頭具有空間一個移動三個獨立轉(zhuǎn)動共四個運動自由度，使切割頭除了能繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)外，還可相對截割臂底部的叉形架產(chǎn)生上下仰俯、左右擺動和軸向伸長運動，可克服現(xiàn)有掘進(jìn)機工作臂運動自由度少、運動幅度小等缺陷，且控制解耦性好，調(diào)節(jié)、維護(hù)方便。
[0009]本實用新型所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0010]—種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，包括叉形架、并聯(lián)工作臂、可伸縮護(hù)板和切割頭。其中，在所述的叉形架的前端兩側(cè)設(shè)有側(cè)耳座，在叉形架的后端兩側(cè)設(shè)有鉸鏈座，在叉形架的頂部設(shè)有后護(hù)板，用于防治切割產(chǎn)生的煤塊或巖石落入叉形架內(nèi)，且所述的后護(hù)板通過螺釘與叉形架相連接。所述的并聯(lián)工作臂位于叉形架與切割頭之間，用于實現(xiàn)切割頭沿其軸線方向伸縮、左右擺動和上下仰俯轉(zhuǎn)動共三個自由度的運動姿態(tài)調(diào)節(jié)。所述的并聯(lián)工作臂的后端與叉形架的前端通過螺栓相固連;并聯(lián)工作臂的前端與切割頭的后端通過螺栓相固連。所述的可伸縮護(hù)板位于并聯(lián)工作臂的上方，用于避免切割頭作業(yè)時產(chǎn)生的煤塊或巖石落入并聯(lián)工作臂的內(nèi)部，所述的可伸縮護(hù)板通過螺釘與并聯(lián)工作臂相連接。所述的切割頭用于切割巖石或煤層，切割頭安裝在并聯(lián)工作臂的前端。
[0011]所述的并聯(lián)工作臂包括固定平臺、俯仰支鏈、左右支鏈和動平臺，所述的固定平臺與叉形架的前端通過螺栓相連接;所述的俯仰支鏈、左右支鏈均有兩條，且對稱布置在固定平臺與動平臺之間;所述的俯仰支鏈、左右支鏈的兩端與固定平臺、動平臺均通過螺釘相連接。
[0012]所述的動平臺包括后安裝座、T型連接柱和前安裝座，所述的T型連接柱的前、后兩端分別與前安裝座、后安裝座相固連，所述的前安裝座與切割頭通過螺栓相連接，在所述的后安裝座上設(shè)有管線孔和弧形護(hù)板安裝座，在所述的前安裝座上設(shè)有馬達(dá)安裝孔。
[0013]所述的俯仰支鏈包括第一鉸鏈、第一液壓缸和第一萬向節(jié)。其中，所述的第一鉸鏈的后端通過螺釘安裝在固定平臺上，所述的第一液壓缸的后端與第一鉸鏈的前端固連，第一液壓缸的前端與第一萬向節(jié)的后端固連，所述的第一萬向節(jié)的前端與動平臺的后安裝座通過螺釘相連接;所述的第一鉸鏈的軸線與第一萬向節(jié)的十字軸的一條軸線相平行;安裝在固定平臺上的兩個第一鉸鏈的軸線保持平行;在同一個方向上，安裝在動平臺的后安裝座上的兩個第一萬向節(jié)的十字軸的軸線保持平行。在位于左右支鏈上方的第一液壓缸的頂部設(shè)有下護(hù)板安裝座和上護(hù)板安裝座，且所述的下護(hù)板安裝座與第一液壓缸的活塞桿固連，所述的上護(hù)板安裝座與第一液壓缸的缸體固連。
[0014]所述的左右支鏈包括第二鉸鏈、第二液壓缸和第二萬向節(jié)。其中，所述的第二鉸鏈的后端通過螺釘安裝在固定平臺上，所述的第二液壓缸的后端與第二鉸鏈的前端固連，第二液壓缸的前端與第二萬向節(jié)的后端固連，所述的第二萬向節(jié)的前端與動平臺的后安裝座通過螺釘相連接;所述的第二鉸鏈的軸線與第二萬向節(jié)的十字軸的一條軸線相平行;安裝在固定平臺上的兩個第二鉸鏈的軸線保持平行;在同一個方向上，安裝在動平臺的后安裝座上的兩個第二萬向節(jié)的十字軸的軸線保持平行;所述的第一鉸鏈的軸線垂直于第二鉸鏈的軸線;所述的第一液壓缸、第二液壓缸均為雙排液壓缸。
[0015]所述的可伸縮護(hù)板包括上護(hù)板、下護(hù)板、柔性接頭和弧形護(hù)板。其中，所述的上護(hù)板的后端通過螺釘固定安裝在第一液壓缸的上護(hù)板安裝座上;所述的下護(hù)板通過嵌套連接的方式安裝在上護(hù)板內(nèi)，所述的下護(hù)板的前端通過螺釘固定安裝在第一液壓缸的下護(hù)板安裝座上;所述的弧形護(hù)板與下護(hù)板之間通過柔性接頭相連接，所述的柔性接頭采用織物增強型橡膠材料;所述的弧形護(hù)板通過螺釘固定安裝在動平臺的弧形護(hù)板安裝座上。
[0016]所述的切割頭包括切割馬達(dá)、切割頭體、主動齒輪、從動齒輪、從動軸和截齒。其中，所述的切割馬達(dá)有三臺，均采用液壓馬達(dá)，且通過螺釘對稱安裝在動平臺的前安裝座上，用于為主動齒輪提供動力;所述的主動齒輪安裝在切割馬達(dá)的輸出軸上，且與切割馬達(dá)的輸出軸通過平鍵相連接;所述的從動齒輪安裝在從動軸上，且與從動軸通過平鍵相連接，所述的從動齒輪同時與三個主動齒輪相嚙合;所述的從動軸的前端通過軸承與切割頭體相連接，從動軸的后端通過軸承與動平臺的前安裝座相連接;所述的截齒呈螺旋線型安裝布置在切割頭體的外側(cè)面上，且在所述的截齒的外表面設(shè)有類金剛石碳涂層。
[0017]根據(jù)并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理論，第一鉸鏈的軸線與第一萬向節(jié)的十字軸的軸線之間的尺度約束關(guān)系，第二鉸鏈的軸線與第二萬向節(jié)的十字軸的軸線之間的尺度約束關(guān)系以及第一鉸鏈與第二鉸鏈的軸線之間的尺度約束關(guān)系共同確定了并聯(lián)工作臂的運動自由度。
[0018]從機構(gòu)學(xué)的角度看，所述的并聯(lián)工作臂是一種4RPU結(jié)構(gòu)的四支鏈并聯(lián)機構(gòu)，且具有空間一個移動兩個獨立轉(zhuǎn)動共三個運動自由度。切割頭在切割馬達(dá)的驅(qū)動下繞從動軸軸線的轉(zhuǎn)動為切割頭的第四個運動自由度自由度，與并聯(lián)工作臂一起構(gòu)成了一個{-4RPU-R-}結(jié)構(gòu)的混聯(lián)機構(gòu)，符號R表示轉(zhuǎn)動副，符號U表示萬向節(jié)，符號P表示移動副。所述的混聯(lián)機構(gòu){-4RPU-R-}具有一個移動三個轉(zhuǎn)動共四個運動自由度。
[0019]使用時，可根據(jù)掘進(jìn)機切割頭的實際切割作業(yè)需要，確定切割頭的姿態(tài)。切割頭的仰俯擺動可通過控制兩條俯仰支鏈中兩個第一液壓缸呈相反方向伸縮運動來實現(xiàn);切割頭的左右擺動可通過控制兩條左右支鏈中兩個第二液壓缸呈相反方向伸縮運動來實現(xiàn);切割頭的伸縮運動可通過控制第一液壓缸、第二液壓缸的同步伸縮運動來實現(xiàn);切割頭繞自身軸線的轉(zhuǎn)動主要通過切割馬達(dá)驅(qū)動從動齒輪和從動軸的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。在實際切割作業(yè)中，切割頭的作業(yè)姿態(tài)調(diào)整需要同時控制多個方向的轉(zhuǎn)動或移動實現(xiàn)。
[0020]本實用新型的有益效果是，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實用新型的切割頭除繞自身旋轉(zhuǎn)外，還具有空間一個移動三個轉(zhuǎn)動共四個運動自由度，切割頭不僅可繞其軸線旋轉(zhuǎn)、沿著軸線方向伸縮，還能實現(xiàn)左右擺動和上下俯仰運動，不僅可擴(kuò)大切割頭的轉(zhuǎn)動幅度，還有利于調(diào)整切割頭的姿態(tài)，擴(kuò)大切割空間，減少設(shè)備調(diào)整次數(shù)，節(jié)省工時;本實用新型的截割頭的轉(zhuǎn)動由液壓馬達(dá)驅(qū)動，電控操作系統(tǒng)比傳統(tǒng)掘進(jìn)機更簡單，使得整機在防爆性能上更加安全可靠；由液壓馬達(dá)驅(qū)動的切割頭能隨著煤層或巖石硬度增加降低轉(zhuǎn)速，增加切割力，更能適應(yīng)煤礦井下復(fù)雜的工況。此外，本實用新型還具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制解耦性好，調(diào)節(jié)、維護(hù)方便等特點，能克服現(xiàn)有掘進(jìn)機存在的技術(shù)缺陷，不僅可以用作煤礦井下煤巷、巖巷用掘進(jìn)機，還可作為地面隧道施工等用途的掘進(jìn)機使用。本實用新型的并聯(lián)工作臂的結(jié)構(gòu)不僅適合于縱軸式掘進(jìn)機的截割臂，也可用于橫軸式掘進(jìn)機的截割臂中。
【附圖說明】

[0021 ]圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實用新型的并聯(lián)工作臂與叉形架、切割頭之間的連接關(guān)系示意圖；
[0023]圖3為本實用新型的叉形架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本實用新型的并聯(lián)工作臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本實用新型的并聯(lián)工作臂的動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本實用新型的切割頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了使本實用新型所實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例和圖示，進(jìn)一步闡述本實用新型。
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，一種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，包括叉形架1、并聯(lián)工作臂2、可伸縮護(hù)板3和切割頭4。其中，在所述的叉形架I的前端兩側(cè)設(shè)有側(cè)耳座11，在叉形架I的后端兩側(cè)設(shè)有鉸鏈座12，在叉形架I的頂部設(shè)有后護(hù)板13，用于防治切割產(chǎn)生的煤塊或巖石落入叉形架I內(nèi)，且所述的后護(hù)板13通過螺釘與叉形架I相連接;在所述的叉形架I的兩側(cè)還設(shè)有腰形工藝孔14，在叉形架I的前端設(shè)有叉前管線孔15，在叉形架I的中部設(shè)有工字型加強筋16，在叉形架I的頂部設(shè)有四個后護(hù)板安裝座17。所述的并聯(lián)工作臂2位于叉形架I與切割頭4之間，用于實現(xiàn)切割頭沿其軸線方向伸縮、左右擺動和上下仰俯轉(zhuǎn)動共三個自由度的運動姿態(tài)調(diào)節(jié)。所述的并聯(lián)工作臂2的后端與叉形架I的前端通過螺栓相固連;并聯(lián)工作臂2的前端與切割頭4的后端通過螺栓相固連。所述的可伸縮護(hù)板3位于并聯(lián)工作臂2的上方，用于避免切割頭4作業(yè)時產(chǎn)生的煤塊或巖石落入并聯(lián)工作臂2的內(nèi)部，所述的可伸縮護(hù)板3通過螺釘與并聯(lián)工作臂2相連接。所述的切割頭4用于切割巖石或煤層，切割頭4安裝在并聯(lián)工作臂2的前端。
[0029]如圖1、圖2和圖4所示，所述的并聯(lián)工作臂2包括固定平臺21、俯仰支鏈22、左右支鏈23和動平臺24，所述的固定平臺21與叉形架I的前端通過螺栓相連接;所述的俯仰支鏈22、左右支鏈23均有兩條，且對稱布置在固定平臺21與動平臺24之間；所述的俯仰支鏈22、左右支鏈23的兩端與固定平臺21、動平臺24均通過螺釘相連接。
[0030]如圖1、圖2、圖4和圖5所示，所述的動平臺24包括后安裝座241、T型連接柱242和前安裝座243，所述的T型242連接柱的前、后兩端分別與前安裝座243、后安裝座241相固連，所述的前安裝座243與切割頭4通過螺栓相連接，在所述的后安裝座241上設(shè)有管線孔2411和弧形護(hù)板安裝座2412，在所述的前安裝座243上設(shè)有馬達(dá)安裝孔2431。
[0031]如圖1、圖2和圖4所示，所述的俯仰支鏈22包括第一鉸鏈221、第一液壓缸222和第一萬向節(jié)223。其中，所述的第一鉸鏈221的后端通過螺釘安裝在固定平臺21上，所述的第一液壓缸222的后端與第一鉸鏈221的前端固連，第一液壓缸222的前端與第一萬向節(jié)223的后端固連，所述的第一萬向節(jié)223的前端與動平臺24的后安裝座241通過螺釘相連接;所述的第一鉸鏈221的軸線與第一萬向節(jié)223的十字軸的一條軸線相平行;安裝在固定平臺21上的兩個第一鉸鏈221的軸線保持平行;在同一個方向上，安裝在動平臺24的后安裝座241上的兩個第一萬向節(jié)223的十字軸的軸線保持平行。在位于左右支鏈23上方的第一液壓缸222的頂部設(shè)有下護(hù)板安裝座2221和上護(hù)板安裝座2222，且所述的下護(hù)板安裝座2221與第一液壓缸222的活塞桿固連，所述的上護(hù)板安裝座2222與第一液壓缸222的缸體固連。
[0032]如圖1、圖2和圖4所示，所述的左右支鏈23包括第二鉸鏈231、第二液壓缸232和第二萬向節(jié)233。其中，所述的第二鉸鏈231的后端通過螺釘安裝在固定平臺21上，所述的第二液壓缸232的后端與第二鉸鏈231的前端固連，第二液壓缸232的前端與第二萬向節(jié)233的后端固連，所述的第二萬向節(jié)233的前端與動平臺24的后安裝座241通過螺釘相連接;所述的第二鉸鏈231的軸線與第二萬向節(jié)233的十字軸的一條軸線相平行;安裝在固定平臺21上的兩個第二鉸鏈231的軸線保持平行;在同一個方向上，安裝在動平臺24的后安裝座241上的兩個第二萬向節(jié)233的十字軸的軸線保持平行;所述的第一鉸鏈221的軸線垂直于第二鉸鏈231的軸線;所述的第一液壓缸222、第二液壓缸232均為雙排液壓缸。
[0033]如圖1、圖2和圖4所示，所述的可伸縮護(hù)板3包括上護(hù)板31、下護(hù)板32、柔性接頭33和弧形護(hù)板34。其中，所述的上護(hù)板31的后端通過螺釘固定安裝在第一液壓缸222的上護(hù)板安裝座2222上;所述的下護(hù)板32通過嵌套連接的方式安裝在上護(hù)板31內(nèi)，所述的下護(hù)板32的前端通過螺釘固定安裝在第一液壓缸222的下護(hù)板安裝座2221上;所述的弧形護(hù)板34與下護(hù)板32之間通過柔性接頭33相連接，所述的柔性接頭33采用織物增強型橡膠材料;所述的弧形護(hù)板34通過螺釘固定安裝在動平臺24的弧形護(hù)板安裝座2412上。
[0034]如圖1、圖2和圖6所示，所述的切割頭4包括切割馬達(dá)41、切割頭體42、主動齒輪43、從動齒輪44、從動軸45和截齒46。其中，所述的切割馬達(dá)41有三臺，均采用液壓馬達(dá)，且通過螺釘對稱安裝在動平臺24的前安裝座243上，用于為主動齒輪43提供動力;所述的主動齒輪43安裝在切割馬達(dá)41的輸出軸上，且與切割馬達(dá)41的輸出軸通過平鍵相連接;所述的從動齒輪44安裝在從動軸45上，且與從動軸45通過平鍵相連接，所述的從動齒輪44同時與三個主動齒輪43相嚙合;所述的從動軸45的前端通過軸承與切割頭體42相連接，從動軸45的后端通過軸承與動平臺24的前安裝座243相連接;所述的截齒46呈螺旋線型安裝布置在切割頭體42的外側(cè)面上，且在所述的截齒46的外表面設(shè)有類金剛石碳涂層。
[0035]根據(jù)并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理論，第一鉸鏈221的軸線與第一萬向節(jié)223的十字軸的軸線之間的尺度約束關(guān)系，第二鉸鏈231的軸線與第二萬向節(jié)233的十字軸的軸線之間的尺度約束關(guān)系以及第一鉸鏈221與第二鉸鏈231的軸線之間的尺度約束關(guān)系共同確定了并聯(lián)工作臂2的運動自由度。
[0036]使用時，可根據(jù)掘進(jìn)機切割頭4的實際切割作業(yè)需要，確定切割頭4的姿態(tài)。切割頭4的仰俯擺動可通過控制兩條俯仰支鏈22中兩個第一液壓缸222呈相反方向伸縮運動來實現(xiàn);切割頭4的左右擺動可通過控制兩條左右支鏈23中兩個第二液壓缸232呈相反方向伸縮運動來實現(xiàn);切割頭4的伸縮運動可通過控制第一液壓缸222、第二液壓缸232的同步伸縮運動來實現(xiàn);切割頭4繞自身軸線的轉(zhuǎn)動主要通過切割馬達(dá)41驅(qū)動從動齒輪44和從動軸45的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。在實際切割作業(yè)中，切割頭4的作業(yè)姿態(tài)調(diào)整需要同時控制多個方向的轉(zhuǎn)動或移動實現(xiàn)。
[0037]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本實用新型要求保護(hù)的范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，包括叉形架、并聯(lián)工作臂、可伸縮護(hù)板和切割頭，其特征在于:在所述的叉形架的前端兩側(cè)設(shè)有側(cè)耳座，在叉形架的后端兩側(cè)設(shè)有鉸鏈座，在叉形架的頂部設(shè)有后護(hù)板，且所述的后護(hù)板通過螺釘與叉形架相連接;所述的并聯(lián)工作臂位于叉形架與切割頭之間，并聯(lián)工作臂的后端與叉形架的前端通過螺栓相固連，并聯(lián)工作臂的前端與切割頭的后端通過螺栓相固連;所述的可伸縮護(hù)板位于并聯(lián)工作臂的上方，且通過螺釘與并聯(lián)工作臂相連接； 所述的并聯(lián)工作臂包括固定平臺、俯仰支鏈、左右支鏈和動平臺，所述的固定平臺與叉形架的前端通過螺栓相連接;所述的俯仰支鏈、左右支鏈均有兩條，且對稱布置在固定平臺與動平臺之間;所述的俯仰支鏈、左右支鏈的兩端與固定平臺、動平臺均通過螺釘相連接； 所述的動平臺包括后安裝座、T型連接柱和前安裝座，所述的T型連接柱的前、后兩端分別與前安裝座、后安裝座相固連，所述的前安裝座與切割頭通過螺栓相連接，在所述的后安裝座上設(shè)有管線孔和弧形護(hù)板安裝座，在所述的前安裝座上設(shè)有馬達(dá)安裝孔； 所述的切割頭包括切割馬達(dá)、切割頭體、主動齒輪、從動齒輪、從動軸和截齒，所述的切割馬達(dá)有三臺，且通過螺釘對稱安裝在動平臺的前安裝座上;所述的主動齒輪安裝在切割馬達(dá)的輸出軸上，且與切割馬達(dá)的輸出軸通過平鍵相連接;所述的從動齒輪安裝在從動軸上，且與從動軸通過平鍵相連接，所述的從動齒輪同時與三個主動齒輪相嚙合;所述的從動軸的前端通過軸承與切割頭體相連接，從動軸的后端通過軸承與動平臺的前安裝座相連接;所述的截齒呈螺旋線型安裝布置在切割頭體的外側(cè)面上，且在所述的截齒的外表面設(shè)有類金剛石碳涂層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，其特征在于:所述的俯仰支鏈包括第一鉸鏈、第一液壓缸和第一萬向節(jié)，所述的第一鉸鏈的后端通過螺釘安裝在固定平臺上，所述的第一液壓缸的后端與第一鉸鏈的前端固連，第一液壓缸的前端與第一萬向節(jié)的后端固連，所述的第一萬向節(jié)的前端與動平臺通過螺釘相連接;所述的第一鉸鏈的軸線與第一萬向節(jié)的十字軸的一條軸線相平行;安裝在固定平臺上的兩個第一鉸鏈的軸線保持平行;在同一個方向上，安裝在動平臺上的兩個第一萬向節(jié)的十字軸的軸線保持平行；在位于左右支鏈上方的第一液壓缸的頂部設(shè)有下護(hù)板安裝座和上護(hù)板安裝座，且所述的下護(hù)板安裝座與第一液壓缸的活塞桿固連，所述的上護(hù)板安裝座與第一液壓缸的缸體固連； 所述的左右支鏈包括第二鉸鏈、第二液壓缸和第二萬向節(jié)，所述的第二鉸鏈的后端通過螺釘安裝在固定平臺上，所述的第二液壓缸的后端與第二鉸鏈的前端固連，第二液壓缸的前端與第二萬向節(jié)的后端固連，所述的第二萬向節(jié)的前端與動平臺通過螺釘相連接;所述的第二鉸鏈的軸線與第二萬向節(jié)的十字軸的一條軸線相平行;安裝在固定平臺上的兩個第二鉸鏈的軸線保持平行;在同一個方向上，安裝在動平臺上的兩個第二萬向節(jié)的十字軸的軸線保持平行;所述的第一鉸鏈的軸線垂直于第二鉸鏈的軸線;所述的第一液壓缸、第二液壓缸均為雙排液壓缸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四自由度混聯(lián)式掘進(jìn)機截割臂，其特征在于:所述的可伸縮護(hù)板包括上護(hù)板、下護(hù)板、柔性接頭和弧形護(hù)板，所述的上護(hù)板的后端通過螺釘固定安裝在第一液壓缸的上護(hù)板安裝座上;所述的下護(hù)板通過嵌套連接的方式安裝在上護(hù)板內(nèi)，所述的下護(hù)板的前端通過螺釘固定安裝在第一液壓缸的下護(hù)板安裝座上;所述的弧形護(hù)板與下護(hù)板之間通過柔性接頭相連接，所述的柔性接頭采用織物增強型橡膠材料;所述的弧形護(hù)板通過螺釘固定安裝在動平臺的弧形護(hù)板安裝座上。
【文檔編號】E21C31/02GK205714184SQ201520678575
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2015年9月2日
【發(fā)明人】胡松, 王成軍, 鄭艷, 耿顯亞, 沈豫浙, 苗冠南
【申請人】安徽理工大學(xué)