一种适用于碟盘底切破岩的振荡截割臂

本发明涉及机械破岩装备，尤其涉及一种适用于碟盘底切破岩的振荡截割臂。

背景技术：

1、在对岩石隧道或矿山巷道的底部岩层进行截割破碎作业时，通常会在隧道掘进机、悬臂式掘进机或采矿机等设备中采用振荡截割臂搭配截割碟盘的方式。这种采用圆盘状截割刀具对工作面底部岩体进行切削破碎的施工方式，即称为碟盘底切破岩，该破岩方式是利用岩石抗压不抗拉（抗剪）的物理属性，通过改变碟盘切入角度，对岩石直接进行拉剪破坏，提高破岩效率。

2、目前，现有的碟盘式截割臂通常包括支撑臂、伸缩臂和截割臂，截割碟盘安装在截割臂前端，通过伸缩臂的伸缩实现进给，通过截割臂的摆动实现角度调整。部分现有技术在截割臂内设置偏心块，使截割碟盘在摆动切削的基础上叠加高频低幅振荡运动，将剪切力与冲击载荷复合作用于岩石，以提高破岩效率。

3、然而，上述破岩装置在实际使用中仍存在以下不足，影响了设备的使用寿命及破岩精度：首先，在硬岩底切工况下，截割碟盘受到的不规则冲击载荷直接传递至铰接关节和伸缩臂，导致关节磨损加剧、伸缩臂导向精度下降，严重影响设备使用寿命和破岩定位精度；其次，现有技术中偏心块产生的激振力幅值通常是固定的，无法根据不同硬度的岩层工况进行调节，当激振力与当前工况不匹配时，截割臂无法在最佳工作条件下进行截割，不仅影响破岩效率，还会因非匹配振动加速截割臂及相关零部件的疲劳损伤，进一步缩短设备寿命。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于碟盘底切破岩的振荡截割臂。本发明的技术方案如下：

2、一种适用于碟盘底切破岩的振荡截割臂，包括截割支撑大臂、伸缩臂、截割臂和截割碟盘，所述伸缩臂滑设在截割支撑大臂的前端，所述伸缩臂的前端通过十字铰接模组与截割臂的后端相连接，所述截割支撑大臂的外部设有用来驱动截割臂伸缩以及角度调整的调节机构，所述截割碟盘可拆卸地连接在截割臂的前端，所述截割臂的内部还连接有偏心驱动机构；

3、所述十字铰接模组包括固定座和十字铰，所述固定座固定连接在伸缩臂的前端，所述十字铰的四个铰接端分别与固定座前端的两个耳板和截割臂后端的两个耳板转动连接，所述十字铰包括方形座和四个中心柱，四个所述中心柱分别可拆卸地连接在方形座的四个侧面上，各所述中心柱上沿其轴向由内向外依次套设有一级弹性支撑盘、二级弹性支撑盘和转环，四个所述耳板分别套设在对应的转环外侧，所述一级弹性支撑盘弹性抵接在方形座与二级弹性支撑盘之间，用于隔离截割臂与伸缩臂之间的振动传递；所述二级弹性支撑盘弹性抵接在对应耳板的内侧面，用于为截割臂提供振荡运动所需的弹性位移空间；

4、所述偏心驱动机构包括偏心盘，所述偏心盘转动安装在截割臂的内部，所述偏心盘的端面上沿其周向开设有多个用来安装配重块的安装孔，且所述偏心盘转动时产生的激振力幅值小于所述一级弹性支撑盘和所述二级弹性支撑盘的最大弹性形变恢复力。

5、可选的，所述截割支撑大臂包括支撑臂和轴套，所述伸缩臂的后端滑设在支撑臂内，所述轴套的内径大于支撑臂的内径，所述支撑臂的前端固定连接有第一锁紧法兰，所述第一锁紧法兰通过螺栓与轴套后端固定连接，所述轴套的前后端内环壁均开设有放置槽，所述放置槽内安装有楔形调节组件，所述楔形调节组件包括固定环和内楔环，所述固定环嵌设在放置槽内，所述内楔环设置在固定环的内部，所述固定环的内环壁设有与内楔环相配合的内楔面，所述内楔环的内环壁抵接在伸缩臂的外侧壁上，所述内楔环由多段弧形楔段组成，所述轴套的前端通过螺栓固定连接有第二锁紧法兰。

6、可选的，所述支撑臂的内部后端固定连接有沿其轴向延伸的方形导柱，所述伸缩臂的后端固定连接有端盖，所述端盖上贯穿开设有供方形导柱滑动的方形孔。

7、可选的，所述方形座的四个侧面且位于中心柱的外围开设有若干放置孔，所述二级弹性支撑盘朝向一级弹性支撑盘的表面上固定连接有与放置孔一一对应的导位柱，所述一级弹性支撑盘的表面沿其周向贯穿开设有与导位柱一一对应的通孔，所述导位柱活动穿设对应的通孔并延伸至对应的放置孔内，其中部分所述导位柱为沿轴向贯通的中空结构且其内部穿设有固定螺栓所述固定螺栓的杆部穿过导位柱且其下端与对应的放置孔底部的螺纹孔相连接，所述放置孔内且位于导位柱的外侧套设有一级弹簧，所述一级弹簧的两端分别弹性抵接在放置孔的底面与一级弹性支撑盘朝向放置孔的表面，所述一级弹性支撑盘与二级弹性支撑盘之间沿周向分布有多个二级弹簧，所述二级弹簧分别套设在对应的导位柱外侧。

8、可选的，所述一级弹簧采用高刚度弹簧，其压缩形变量小于所述二级弹簧的最大可压缩行程，所述二级弹簧为低刚度长行程弹簧。

9、可选的，所述调节机构包括多根调节油缸，多根所述调节油杆沿周向布设在截割支撑大臂的外侧，所述截割臂的外侧壁后端沿其周向固定连接有多个与调节油缸一一对应的支撑座，所述支撑座的后端面固定连接有前耳座，所述调节油缸的活塞杆端与对应的前耳座相铰接，所述调节油缸的缸体后端铰接有后耳座，所述截割支撑大臂的外侧壁后端沿其周向固定连接有多个与调节油缸一一对应的油缸座，所述后耳座沿截割支撑大臂的轴向滑动装配在对应的油缸座内，所述油缸座内连接有弹性单元，所述弹性单元弹性抵接在后耳座的前后端面与油缸座的前后侧壁之间。

10、可选的，所述后耳座的下表面固定连接有活动板，所述活动板滑设在油缸座上表面，所述油缸座的上表面前后侧分别固定连接有前侧板和后侧板，所述弹性单元包括调节板和多根调节螺栓，所述调节板滑设在油缸座的上表面且位于活动板与后侧板之间，多根所述调节螺栓均螺纹穿设后侧板并抵接在调节板的后侧，所述前侧板的后侧面与调节板的前侧面均固定连接有多根沿轴向延伸的导位杆，所述活动板的前后侧面均开设有供导位杆滑设的导位孔，所述导位杆的外侧套设有小弹簧。

11、可选的，所述偏心驱动机构还包括均设置在截割臂内部的固定套座、后端座和驱动轴，所述固定套座的外侧壁前端固定套设有前法兰，所述截割碟盘的后端面固定连接有连接法兰，所述前法兰夹设在连接法兰与截割臂之间且三者通过螺栓固定，所述后端座通过螺栓固定在固定套座的后端，所述偏心盘固定套设在驱动轴的中间位置，所述驱动轴的两端均套设有组合轴承，两组所述组合轴承分别嵌设在固定套座和后端座的内部，所述后端座的后端固定连接有驱动马达，所述驱动马达的输出轴与驱动轴的后端通过花键传动连接。

12、可选的，所述偏心盘的外周壁上沿其周向均布有若干沿轴向延伸的微型齿，所述截割臂与固定套座的壁体上开设有贯穿二者的孔洞，所述孔洞内固定安装有脉冲式测速传感器，所述转速传感器的检测端朝向所述偏心盘的外周壁，以通过检测所述微型齿的经过频率获取所述偏心盘的实时转速。

13、可选的，所述组合轴承包括内轴套、辊子轴承和外轴套，所述内轴套固定套设在驱动轴的外侧，所述辊子轴承夹设在内轴套与外轴套之间，所述内轴套的外部套设有内圈压盘，所述内圈压盘抵靠在辊子轴承的内圈前端，所述内轴套的前端螺纹套设有内圈螺母，所述内圈螺母抵接在内圈压盘的前端，所述外轴套的内侧壁前端设置有外圈压盘，所述外圈压盘抵靠在辊子轴承的外圈前端，所述外轴套的内部前端螺纹连接有外圈螺母，所述外圈螺母抵接在外圈压盘的前端，所述内圈压盘与外圈压盘之间的环形间隙中安装有旋转油封，所述外轴套的外侧壁开设有周向的进油槽，所述进油槽的槽底开设有贯穿外轴套环壁的进油口，所述进油口与辊子轴承的外圈滚道相连通，所述外轴套的外侧壁还开设有周向的回油槽，所述回油槽的槽底开设有回油口，所述回油口的末端朝向辊子轴承的内部后侧，所述外圈压盘朝向辊子轴承的侧壁上开设有回油道，所述回油道的一端与回油口相连通，所述回油道的另一端朝向辊子轴承的内部前侧。

14、上述所有可选技术方案均可任意组合，本发明不对一一组合后的结构进行详细说明。

15、借由上述方案，本发明的有益效果如下：

16、1、本发明通过在十字铰接模组中设置一级弹性支撑盘和二级弹性支撑盘构成双层弹性支撑结构，有效解决了硬岩底切工况下冲击载荷经铰接关节直接传递至伸缩臂的技术问题。其中，二级弹性支撑盘位于靠近截割臂一侧，为截割臂提供振荡运动所需的弹性位移空间，使偏心盘产生的激振能量能够最大限度转化为截割碟盘的破岩振幅；一级弹性支撑盘位于靠近方形座一侧，在截割臂与伸缩臂之间形成隔振屏障，有效阻断高频振荡能量向伸缩臂及截割支撑大臂的反向传递。两级弹性支撑盘协同配合，降低了振荡底切破岩对主机的振动，显著延长了设备使用寿命，并提高了破岩定位精度和整体可靠性。

17、2、本发明通过在偏心盘端面上开设多个用于安装配重块的安装孔，使操作人员能够根据不同岩层硬度灵活选择安装不同数量或质量的配重块，从而实现对激振力幅值的在线调节，使截割臂始终在最佳激振参数下工作，有效解决了现有技术中激振力幅值固定、无法适配不同岩层工况的问题，避免了因激振力与工况不匹配而产生的非匹配振动对截割臂及相关零部件的疲劳损伤，进一步保障了整机运行的平稳性和可靠性。

18、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。