一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构

专利摘要:
本实用新型公开了一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构。本实用新型的方法包括：永磁变频电动机和伺服变频器置于电动机箱体内，两者通过电路连接；截割主轴与电动机的输出轴通过花键套连接，截割主轴和电动机输出轴为中空轴；截割头与截割主轴密封连接，截割头包括截割头体和内花键套，截割头体上设有喷嘴，内花键套和截割头体固定连接，内花键套和截割头体之间设有容水腔，容水腔与喷嘴相通，内花键套上设有小孔与容水腔相通；内喷雾系统安装在电动机输出轴和截割主轴的中空部位，水管一端与截割主轴密封连接，水管另一端密封安装在电动机上。本实用新型能够实现截割头的无极调速，工作效率高，喷雾系统水路简单，压力大，除尘效果好。
公开号:CN214330614U
申请号:CN202120153386.5U
申请日:2021-01-20
公开日:2021-10-01
发明作者:浦国树；张云峰
申请人:Shanxi Fenxi Huayi Industrial Co ltd；
IPC主号:E21C31-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于工矿设备技术领域，具体涉及一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构。
[n0002] 随着国内城市道交通，铁路，公路，水利，市政工程等建设事业的高速度增长，我国掘进机械也迎来了飞速的发展。我国掘进机市场前景可观，其市场需求巨大，主要分为两个发展方向，煤矿掘进机和隧道掘进机。近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是:采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。
[n0003] 我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。悬臂式掘进机是集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。它主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构等组成。
[n0004] 而现有的技术方案中，悬臂式掘进机的截割机构采用的动力传递方式为三相异步电动机+二级星齿轮减速器+截割主轴+截割头的传动方式。由于三相异步电动机的机械特型为转速高转矩小，因此必须要设置减速机构以增大扭矩和降低转速。目前减速机构以二级星齿轮减速器为主。二级星齿轮减速器结构复杂，在使用中需要花费大量人力物力用于维护且二级星齿轮减速器机械效率η约为0.88,相对较低；其次三相异步电动机的速度是恒定的无法调速，适用性较差；而且悬臂式掘进机截割头的喷雾系统水路复杂，喷雾压力小，易泄露且降尘效果不理想。
[n0005] 因此，针对以上提出的现阶段的问题，本实用新型提出一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，采用永磁同步电动机+智能变频器的方式，提供低速大扭矩的动力，取消减速结构，同时实现截割头的无极调速，便于根据实际公开调整截割头转速同时便于掘进工艺的开柱窝、修巷、收渣以及截割过程中调整截割速度，能够实现更高的工作效率；同时，采用的永磁同步电动机的输出轴以及截割主轴均为中空轴，可以用来设置内喷雾系统，水路简单，喷雾压力大，不易泄漏，除尘效果好。
[n0006] 本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提出一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，能够实现截割头的无极调速，实现更高的工作效率，能够内置喷雾系统，水路简单，喷雾压力大，不易泄漏，除尘效果好。
[n0007] 为实现以上目的，本实用新型提出以下技术方案：
[n0008] 一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，包括电动机箱体、永磁变频电动机和伺服变频器，所述永磁变频电动机和所述伺服变频器安装在电动机箱体内，所述伺服变频器和永磁变频电动机之间通过电路连接；还包括截割主轴，所述截割主轴与永磁变频电动机的输出轴通过花键套连接，所述截割主轴和永磁变频电动机输出轴均为中空轴；还包括截割头，所述截割头与截割主轴的一端密封连接，所述截割头包括截割头体和内花键套，所述截割头体上设置有喷嘴，所述内花键套和截割头体通过焊接固定连接，所述内花键套和截割头体之间设有容水腔，所述容水腔与喷嘴相通，所述内花键套上设有小孔与容水腔相通；还包括内喷雾系统，所述内喷雾系统安装在永磁变频电动机输出轴和截割主轴的中空部位，所述内喷雾系统包括水管，所述水管一端安装有密封接头，与截割主轴另一端密封连接，所述水管另一端连有旋转水封，密封安装在永磁变频电动机上。
[n0009] 优选地，所述截割主轴一端与截割头通过O型圈和花键形成密封结构，保证内喷雾系统的密封性。
[n0010] 优选地，所述电动机箱体前侧设置前法兰，后侧设置后法兰，用于永磁变频电动机的定位；所述后法兰上设有螺栓安装孔，用于安装电动机安装螺栓，能够使永磁变频电动机和电动机箱体连为一体。
[n0011] 优选地，还包括截割臂，所述截割臂为中空结构，所述截割臂套在截割主轴上，两者之间通过设置轴承固定连接，所述截割臂固定在电动机箱体一侧，用于保护截割主轴，实现截割主轴的持续稳定运作。
[n0012] 优选地，所述水管为不锈钢水管，防止锈蚀，所述水管另一端安装至永磁变频电动机尾部，所述水管贯穿永磁变频电动机内部，使得内喷雾系统的水管提供充足的水压，实现高效的除尘效果。
[n0013] 本实用新型有益效果在于：
[n0014] 本方案采用永磁变频电动机和伺服变频器的组合，永磁变频电动机为永磁同步变频电动机，伺服变频器为智能伺服变频器，伺服变频器通过对永磁变频电动机的电流、电压和频率等参数的控制实现对永磁变频电动机的输出转速、扭矩的控制，进而实现截割头的低速大扭矩工作以及截割头的无极调速，无需设置减速结构，能够根据实际工况调整截割头的转速同时便于掘进工艺的开柱窝、修巷、收渣以及截割过程中截割速度的调整，具有相对于传统悬臂式掘进机截割机构更高的工作效率；通过采用中空的永磁变频电动机输出轴和截割主轴，用于设置内喷雾系统，内喷雾系统依次通过截割主轴的中空部分、内花键套的小孔、容水腔以及喷嘴，实现喷雾过程，使得高压水通过喷嘴喷出形成水雾，实现高效的除尘效果。
[n0015] 采用上述方案，本实用新型能够实现截割头的无极调速，能够根据实际工况调整截割头的转速同时便于掘进工艺的开柱窝、修巷、收渣以及截割过程中截割速度的调整，实现更高的工作效率，能够内置喷雾系统，水路简单，喷雾压力大，不易泄漏，除尘效果好。
[n0016] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0017] 图1是本装置的整体结构示意图。
[n0018] 图2是本装置中截割机构的结构示意图。
[n0019] 图3是本装置中内喷雾系统的水管组件结构示意图。
[n0020] 图4是本装置中截割头的结构示意图。
[n0021] 图中，1-截割头，2-截割臂，3-截割主轴，4-花键套，5-电动机箱体，6-永磁变频电动机，7-内喷雾系统，8-伺服变频器，9-O型圈，10-电动机安装螺栓，11-截割头体，12-内花键套，13- 容水腔，14-小孔，15-喷嘴，71-旋转水封，72-水管，73-密封接头，51-前法兰，52-螺栓安装孔，53-后法兰。
[n0022] 为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[n0023] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[n0024] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[n0025] 如图所示，一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，包括电动机箱体5、永磁变频电动机6和伺服变频器8，所述永磁变频电动机6和所述伺服变频器8安装在电动机箱体5内，所述伺服变频器8和永磁变频电动机6之间通过电路连接；还包括截割主轴3，所述截割主轴3与永磁变频电动机6的输出轴通过花键套4连接，所述截割主轴3和永磁变频电动机6输出轴均为中空轴；还包括截割头1，所述截割头1与截割主轴3的一端密封连接，所述截割头1包括截割头体11和内花键套12，所述截割头体11上设置有喷嘴15，所述内花键套12和截割头体11通过焊接固定连接，所述内花键套12和截割头体11之间设有容水腔13，所述容水腔13与喷嘴15相通，所述内花键套12上设有小孔14与容水腔13相通；还包括内喷雾系统7，所述内喷雾系统7安装在永磁变频电动机6输出轴和截割主轴3的中空部位，所述内喷雾系统7包括水管72，所述水管72一端安装有密封接头73，与截割主轴3另一端密封连接，所述水管72另一端连有旋转水封71，密封安装在永磁变频电动机6上。
[n0026] 优选地，所述截割主轴3一端与截割头1通过O型圈9和花键形成密封结构，保证内喷雾系统的密封性。
[n0027] 优选地，所述电动机箱体5前侧设置前法兰51，后侧设置后法兰53，用于永磁变频电动机的定位；所述后法兰53上设有螺栓安装孔52，用于安装电动机安装螺栓，能够使永磁变频电动机6和电动机箱体5连为一体。
[n0028] 优选地，还包括截割臂2，所述截割臂2为中空结构，所述截割臂2套在截割主轴3上，两者之间通过设置轴承固定连接，所述截割臂2固定在电动机箱体5一侧，用于保护截割主轴3，实现截割主轴3的持续稳定运作。
[n0029] 优选地，所述水管72为不锈钢水管，防止锈蚀；所述水管72另一端安装至永磁变频电动机6尾部，所述水管72贯穿永磁变频电动机6内部，使得内喷雾系统7提供充足的水压，实现高效的除尘效果。
[n0030] 本方案采用永磁变频电动机6和伺服变频器7的组合，永磁变频电动机6为永磁同步变频电动机，伺服变频器7为智能伺服变频器，伺服变频器7通过对永磁变频电动机6的电流、电压和频率等参数的控制实现对永磁变频电动机6的输出转速、扭矩的控制，进而实现截割头1的低速大扭矩工作以及截割头1的无极调速，无需设置减速结构，能够根据实际工况调整截割头1的转速同时便于掘进工艺的开柱窝、修巷、收渣以及截割过程中截割速度的调整，具有相对于传统悬臂式掘进机截割机构更高的工作效率；通过采用中空的永磁变频电动机6输出轴和截割主轴3，用于设置内喷雾系统7，内喷雾系统7依次通过截割主轴3的中空部分、内花键套12的小孔14、容水腔13以及喷嘴15，实现喷雾过程，使得高压水通过喷嘴15喷出形成水雾，实现高效的除尘效果。
[n0031] 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (5)
[0001] 1.一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，其特征在于：包括电动机箱体、永磁变频电动机和伺服变频器，所述永磁变频电动机和所述伺服变频器安装在电动机箱体内，所述永磁变频电动机和所述伺服变频器之间通过电路连接；还包括截割主轴、截割头，所述截割主轴与永磁变频电动机的输出轴通过花键套连接，所述截割主轴和永磁变频电动机输出轴均为中空轴，所述截割主轴的一端与截割头密封连接，所述截割头包括截割头体和内花键套，所述截割头体和内花键套通过焊接固定连接，所述内花键套和截割头体之间设有容水腔，所述内花键套上设有小孔与容水腔相通，所述截割头体上设置有喷嘴，所述喷嘴与容水腔相通；还包括内喷雾系统，所述内喷雾系统安装在永磁变频电动机输出轴和截割主轴的中空部位，所述内喷雾系统包括水管，所述水管一端安装有密封接头，与截割主轴另一端密封连接，所述水管另一端连有旋转水封，密封安装在永磁变频电动机上。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，其特征在于：所述截割主轴一端与截割头通过O型圈和花键形成密封结构。
[0003] 3.根据权利要求1所述的一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，其特征在于：所述电动机箱体前侧设置前法兰，后侧设置后法兰；所述后法兰上设有螺栓安装孔。
[0004] 4.根据权利要求1所述的一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，其特征在于：还包括截割臂，所述截割臂为中空结构，所述截割臂套在截割主轴上，两者之间通过设置轴承固定连接，所述截割臂固定在电动机箱体一侧。
[0005] 5.根据权利要求1所述的一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构，其特征在于：所述水管为不锈钢水管，所述水管另一端安装至永磁变频电动机尾部，所述水管贯穿永磁变频电动机内部。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120153386.5U|CN214330614U|2021-01-20|2021-01-20|一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构|CN202120153386.5U| CN214330614U|2021-01-20|2021-01-20|一种采用永磁同步电动机的悬臂式掘进机截割机构|