一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备的制作方法

1.本发明属于采煤设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备。


背景技术：

2.在机械化采煤过程中，采用大型采煤机械对采煤掌子面前端进行切割破碎，使煤块松动掉落至设备上，并经过输送设备输送出煤巷，由于采煤机对煤层的切割破碎作用力主要由煤块和煤层的粘结作用力提供，因此，当煤块被采煤机扰动后，煤块发生脱落，煤块和煤层的粘结作用力消失，采煤机无法继续对脱落的煤块进行切割破碎操作，从而容易产生较大的煤块，较大的煤块难以随输送设备被输出煤巷，易导致设备出现故障。
3.现有技术多为单向旋切方式对煤巷掌子面的煤层进行切割破碎，而缺少针对采煤机前端的大块煤或矸石的破碎设备，难以实现对大块煤或矸石有效破碎的技术效果，无法有效解决煤块堆积影响采煤效率或导致设备故障的技术问题。


技术实现要素：

4.根据上述技术问题，本发明提供一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备，针对现有技术难以对较大的煤块进行高效可靠破碎的的技术问题，巧妙地设置了多层逆旋破碎机构和交互剪切辅助破碎机构，通过多重组合和反向作用的方式对煤块进行旋切和扭转破碎，借助多组内径各不相同的旋转破碎环对煤块进行逐级破碎，利用相邻旋转破碎环的反向破碎动力显著加快了煤块破碎速度，在提高煤块破碎效率的同时保证了煤块破碎质量，借助周期作用的方式对散落的煤块进行辅助破碎，利用单周期内的不对称运动方式使设备实现了对煤块的有效拨动聚拢和剪切，防止煤块在破碎过程中被推出工作区域而丢失，进一步提高了设备的破碎效率。
5.本发明采取的技术方案如下：本方案提供了一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备，包括逆旋扭碎架、多层逆旋破碎机构、交互剪切辅助破碎机构和冲击初破机构，多层逆旋破碎机构设于逆旋扭碎架内壁，交互剪切辅助破碎机构对称设于逆旋扭碎架下壁，冲击初破机构对称滑动设于逆旋扭碎架相向的侧壁，多层逆旋破碎机构包括逐层缩径逆旋破碎装置、正旋动力组件和反旋动力组件，逐层缩径逆旋破碎装置转动卡接设于逆旋扭碎架内部底壁，正旋动力组件和反旋动力组件分别固定设于逆旋扭碎架内部侧壁，正旋动力组件和反旋动力组件分别与逐层缩径逆旋破碎装置传动连接。
6.进一步地，交互剪切辅助破碎机构包括往复拨动交互剪切装置、固定剪切块、交互剪切导轨和交互剪切动力齿条，固定剪切块等间距阵列分布固定设于逆旋扭碎架下壁，交互剪切导轨对称分布固定设于逆旋扭碎架下壁，交互剪切动力齿条固定设于逆旋扭碎架下壁，往复拨动交互剪切装置滑动卡接设于交互剪切导轨上，交互剪切导轨分别设于固定剪切块之间，交互剪切动力齿条设于交互剪切导轨之间。
7.进一步地，逐层缩径逆旋破碎装置包括第一旋转破碎环、第二旋转破碎环、第三旋
转破碎环、第四旋转破碎环和第五旋转破碎环，第一旋转破碎环转动卡接设于逆旋扭碎架内部上壁，第二旋转破碎环转动卡接设于第一旋转破碎环上壁，第三旋转破碎环转动卡接设于第二旋转破碎环上壁，第四旋转破碎环转动卡接设于第三旋转破碎环上壁，第五旋转破碎环转动卡接设于第四旋转破碎环上壁，第五旋转破碎环、第四旋转破碎环、第三旋转破碎环、第二旋转破碎环和第一旋转破碎环自上而下依次同轴设置，第五旋转破碎环、第四旋转破碎环、第三旋转破碎环、第二旋转破碎环和第一旋转破碎环的外径相同，第五旋转破碎环、第四旋转破碎环、第三旋转破碎环、第二旋转破碎环和第一旋转破碎环的内径依次减小，第五旋转破碎环、第四旋转破碎环、第三旋转破碎环、第二旋转破碎环和第一旋转破碎环圆周外侧壁分别固定设有环形齿条，第五旋转破碎环、第四旋转破碎环、第三旋转破碎环、第二旋转破碎环和第一旋转破碎环圆周内侧壁分别环状阵列固定设有逆旋破碎齿。
8.进一步地，正旋动力组件包括正旋电机和正旋动力轴，正旋电机固定设于逆旋扭碎架内部上壁，正旋动力轴转动设于逆旋扭碎架内部侧壁，正旋动力轴和正旋电机输出端同轴固定连接，正旋动力轴圆周侧壁等间距阵列固定设有正旋动力齿轮，正旋动力齿轮分别与正旋动力轴同轴设置，正旋动力齿轮分别与第五旋转破碎环、第三旋转破碎环和第一旋转破碎环侧壁的环形齿条啮合。
9.进一步地，反旋动力组件包括反旋电机和反旋动力轴，反旋电机固定设于逆旋扭碎架内部上壁，反旋动力轴转动设于逆旋扭碎架内部侧壁，反旋动力轴和反旋电机输出端同轴固定连接，反旋动力轴圆周侧壁等间距阵列固定设有反旋动力齿轮，反旋动力齿轮分别与反旋动力轴同轴设置，反旋动力齿轮分别与第四旋转破碎环和第二旋转破碎环侧壁的环形齿条啮合。
10.进一步地，往复拨动交互剪切装置包括往复拨动基座、往复动力电机和往复拨动剪切块，往复拨动基座滑动卡接设于交互剪切导轨下壁，往复动力电机固定设于往复拨动基座上壁，往复拨动剪切块对称分布分别转动设于往复拨动基座靠近固定剪切块的侧壁，往复拨动基座侧壁设有拨动力阻挡面，往复动力电机输出端同轴固定设有往复动力齿轮，往复动力齿轮和交互剪切动力齿条啮合，往复拨动剪切块靠近固定剪切块的侧壁设有剪切动力斜面。
11.进一步地，固定剪切块靠近往复拨动剪切块的侧壁设有固定剪切斜面，往复拨动剪切块的运动方向分别指向相邻的固定剪切块之间；往复拨动剪切块的横向厚度小于相邻固定剪切块的间距，当往复动力电机运行并驱动往复动力齿轮转动时，往复动力齿轮通过交互剪切动力齿条使往复拨动基座沿交互剪切导轨往复滑动，往复拨动基座带动往复拨动剪切块往复运动，当往复拨动剪切块靠近固定剪切块时，往复拨动剪切块分别运动至相邻的固定剪切块之间。
12.进一步地，冲击初破机构包括冲击破碎轮和冲击破碎滑动架，冲击破碎滑动架分别滑动设于逆旋扭碎架相向的侧壁，冲击破碎轮分别转动设于冲击破碎滑动架侧壁，冲击破碎轮圆周侧壁阵列分布固定设有冲击破碎齿，冲击破碎轮侧壁贯穿设有冲击偏心孔，冲击破碎轮侧壁固定设有冲击偏心增重杆。
13.进一步地，冲击破碎滑动架侧壁固定设有冲击破碎电机，冲击破碎电机输出端和冲击破碎轮同轴固定连接。
14.进一步地，逆旋扭碎架上壁边缘对称固定设有冲击立柱，冲击破碎滑动架分别滑
动设于冲击立柱侧壁，逆旋扭碎架侧壁固定设有连接杆，逆旋扭碎架下壁中部贯穿设有出料孔，出料孔设于第一旋转破碎环正下方。
15.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：（1）多层逆旋破碎机构通过多重组合和反向作用的方式对煤块进行旋切和扭转破碎，借助多组内径各不相同的旋转破碎环对煤块进行逐级破碎，利用相邻旋转破碎环的反向破碎动力显著加快了煤块破碎速度，在提高煤块破碎效率的同时保证了煤块破碎质量；（2）交互剪切辅助破碎机构借助周期作用的方式对散落的煤块进行辅助破碎，利用单周期内的不对称运动方式使设备实现了对煤块的有效拨动聚拢和剪切，防止煤块丢失，进一步提高了设备的破碎效率；（3）冲击初破机构利用偏心的结构实现了自动振动运行，借助振动产生的冲击作用和快速的旋切方式对较大的煤块进行初始破碎，保障了设备的可靠性；（4）逐层缩径逆旋破碎装置利用多层旋切、且相邻旋切层之间旋转方向相反的方式对煤块进行旋切、扭转和搓动，显著加快了煤块破碎的速度；（5）往复拨动剪切块借助拨动力阻挡面和散落煤块的阻挡作用实现了不对称的运动效果，在靠近固定剪切块时能够对煤块进行有效的拨动聚拢、在远离固定剪切块时能够因煤块的阻挡作用而转动并越过煤块，从而保证了对煤块的破碎完全程度，避免煤块被设备推出工作范围而丢失；（6）冲击破碎轮通过冲击偏心孔和冲击偏心增重杆的设置具备了偏心的特性，在旋转过程中能够产生振动冲击作用。
附图说明
16.图1为本发明提出的一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备的结构示意图一；图2为本发明提出的一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备的结构示意图二；图3为本发明提出的多层逆旋破碎机构和冲击初破机构的结构示意图；图4为本发明提出的交互剪切辅助破碎机构的结构示意图；图5为本发明提出的逐层缩径逆旋破碎装置的结构示意图；图6为本发明提出的第四旋转破碎环的结构示意图；图7为图3的a部分局部放大图；图8为本发明提出的往复拨动交互剪切装置的结构示意图；图9为本发明提出的冲击初破机构的结构示意图。
17.其中，1、逆旋扭碎架，11、冲击立柱，12、连接杆，13、出料孔，2、多层逆旋破碎机构，21、逐层缩径逆旋破碎装置，211、第一旋转破碎环，212、第二旋转破碎环，213、第三旋转破碎环，214、第四旋转破碎环，215、第五旋转破碎环，216、环形齿条，217、逆旋破碎齿，22、正旋动力组件，221、正旋电机，222、正旋动力轴，2221、正旋动力齿轮，23、反旋动力组件，231、反旋电机，232、反旋动力轴，2321、反旋动力齿轮，3、交互剪切辅助破碎机构，31、往复拨动交互剪切装置，311、往复拨动基座，3111、拨动力阻挡面，312、往复动力电机，3121、往复动力齿轮，313、往复拨动剪切块，3131、剪切动力斜面，32、固定剪切块，321、固定剪切斜面，
33、交互剪切导轨，34、交互剪切动力齿条，4、冲击初破机构，41、冲击破碎轮，411、冲击破碎齿，412、冲击偏心孔，413、冲击偏心增重杆，42、冲击破碎滑动架，421、冲击破碎电机。
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
19.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做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。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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发明和简化描述，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发明的限制。
21.实施例：请参阅图1-图3，本实施例中的一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备，包括逆旋扭碎架1、多层逆旋破碎机构2、交互剪切辅助破碎机构3和冲击初破机构4，多层逆旋破碎机构2设于逆旋扭碎架1内壁，交互剪切辅助破碎机构3对称设于逆旋扭碎架1下壁，冲击初破机构4对称滑动设于逆旋扭碎架1相向的侧壁，多层逆旋破碎机构2包括逐层缩径逆旋破碎装置21、正旋动力组件22和反旋动力组件23，逐层缩径逆旋破碎装置21转动卡接设于逆旋扭碎架1内部底壁，正旋动力组件22和反旋动力组件23分别固定设于逆旋扭碎架1内部侧壁，正旋动力组件22和反旋动力组件23分别与逐层缩径逆旋破碎装置21传动连接。
22.请参阅图4，本实施例中的交互剪切辅助破碎机构3包括往复拨动交互剪切装置31、固定剪切块32、交互剪切导轨33和交互剪切动力齿条34，固定剪切块32等间距阵列分布固定设于逆旋扭碎架1下壁，交互剪切导轨33对称分布固定设于逆旋扭碎架1下壁，交互剪切动力齿条34固定设于逆旋扭碎架1下壁，往复拨动交互剪切装置31滑动卡接设于交互剪切导轨33上，交互剪切导轨33分别设于固定剪切块32之间，交互剪切动力齿条34设于交互剪切导轨33之间。
23.请参阅图5、图6，本实施例中的逐层缩径逆旋破碎装置21包括第一旋转破碎环211、第二旋转破碎环212、第三旋转破碎环213、第四旋转破碎环214和第五旋转破碎环215，第一旋转破碎环211转动卡接设于逆旋扭碎架1内部上壁，第二旋转破碎环212转动卡接设于第一旋转破碎环211上壁，第三旋转破碎环213转动卡接设于第二旋转破碎环212上壁，第四旋转破碎环214转动卡接设于第三旋转破碎环213上壁，第五旋转破碎环215转动卡接设于第四旋转破碎环214上壁，第五旋转破碎环215、第四旋转破碎环214、第三旋转破碎环213、第二旋转破碎环212和第一旋转破碎环211自上而下依次同轴设置，第五旋转破碎环215、第四旋转破碎环214、第三旋转破碎环213、第二旋转破碎环212和第一旋转破碎环211的外径相同，第五旋转破碎环215、第四旋转破碎环214、第三旋转破碎环213、第二旋转破碎环212和第一旋转破碎环211的内径依次减小，第五旋转破碎环215、第四旋转破碎环214、第三旋转破碎环213、第二旋转破碎环212和第一旋转破碎环211圆周外侧壁分别固定设有环
形齿条216，第五旋转破碎环215、第四旋转破碎环214、第三旋转破碎环213、第二旋转破碎环212和第一旋转破碎环211圆周内侧壁分别环状阵列固定设有逆旋破碎齿217。
24.请参阅图7，本实施例中的正旋动力组件22包括正旋电机221和正旋动力轴222，正旋电机221固定设于逆旋扭碎架1内部上壁，正旋动力轴222转动设于逆旋扭碎架1内部侧壁，正旋动力轴222和正旋电机221输出端同轴固定连接，正旋动力轴222圆周侧壁等间距阵列固定设有正旋动力齿轮2221，正旋动力齿轮2221分别与正旋动力轴222同轴设置，正旋动力齿轮2221分别与第五旋转破碎环215、第三旋转破碎环213和第一旋转破碎环211侧壁的环形齿条216啮合。
25.请参阅图7，本实施例中的反旋动力组件23包括反旋电机231和反旋动力轴232，反旋电机231固定设于逆旋扭碎架1内部上壁，反旋动力轴232转动设于逆旋扭碎架1内部侧壁，反旋动力轴232和反旋电机231输出端同轴固定连接，反旋动力轴232圆周侧壁等间距阵列固定设有反旋动力齿轮2321，反旋动力齿轮2321分别与反旋动力轴232同轴设置，反旋动力齿轮2321分别与第四旋转破碎环214和第二旋转破碎环212侧壁的环形齿条216啮合；正旋电机221和反旋电机231运行时保持反向运行，从而驱动正旋动力轴222和反旋动力轴232相互反向转动。
26.请参阅图8，本实施例中的往复拨动交互剪切装置31包括往复拨动基座311、往复动力电机312和往复拨动剪切块313，往复拨动基座311滑动卡接设于交互剪切导轨33下壁，往复动力电机312固定设于往复拨动基座311上壁，往复拨动剪切块313对称分布分别转动设于往复拨动基座311靠近固定剪切块32的侧壁，往复拨动基座311侧壁设有拨动力阻挡面3111，往复动力电机312输出端同轴固定设有往复动力齿轮3121，往复动力齿轮3121和交互剪切动力齿条34啮合，往复拨动剪切块313靠近固定剪切块32的侧壁设有剪切动力斜面3131。
27.请参阅图4，本实施例中的固定剪切块32靠近往复拨动剪切块313的侧壁设有固定剪切斜面321，往复拨动剪切块313的运动方向分别指向相邻的固定剪切块32之间；往复拨动剪切块313的横向厚度小于相邻固定剪切块32的间距，当往复动力电机312运行并驱动往复动力齿轮3121转动时，往复动力齿轮3121通过交互剪切动力齿条34使往复拨动基座311沿交互剪切导轨33往复滑动，往复拨动基座311带动往复拨动剪切块313往复运动，当往复拨动剪切块313靠近固定剪切块32时，往复拨动剪切块313分别运动至相邻的固定剪切块32之间。
28.请参阅图9，本实施例中的冲击初破机构4包括冲击破碎轮41和冲击破碎滑动架42，冲击破碎滑动架42分别滑动设于逆旋扭碎架1相向的侧壁，冲击破碎轮41分别转动设于冲击破碎滑动架42侧壁，冲击破碎轮41圆周侧壁阵列分布固定设有冲击破碎齿411，冲击破碎轮41侧壁贯穿设有冲击偏心孔412，冲击破碎轮41侧壁固定设有冲击偏心增重杆413。
29.请参阅图9，本实施例中的冲击破碎滑动架42侧壁固定设有冲击破碎电机421，冲击破碎电机421输出端和冲击破碎轮41同轴固定连接。
30.请参阅图1、图2，本实施例中的逆旋扭碎架1上壁边缘对称固定设有冲击立柱11，冲击破碎滑动架42分别滑动设于冲击立柱11侧壁，逆旋扭碎架1侧壁固定设有连接杆12，逆旋扭碎架1下壁中部贯穿设有出料孔13，出料孔13设于第一旋转破碎环211正下方。
31.本实施例的具体实施方式为：在操作人员操作采煤机械进行采煤作业前，将本方
案提出的一种矿井采煤机前端多层逆旋剪切破碎设备安装至采煤机械前端，安装人员根据采煤机具体结构对连接杆12进行调整匹配，以使设备和采煤机械能够可靠连接，开始采煤后，正旋电机221、反旋电机231、往复动力电机312和冲击破碎电机421同步开始运行，在采煤过程中，采煤机对煤层表面进行切割破碎，使煤块不断掉落，较小的煤块经冲击破碎轮41之间和逐层缩径逆旋破碎装置21内部掉落并从出料孔13掉落至煤块回收输送设备上，当煤块尺寸大于第一旋转破碎环211的内径而小于冲击破碎轮41的间距时，煤块顺利掉落至逐层缩径逆旋破碎装置21内部，正旋电机221通过正旋动力轴222带动正旋动力齿轮2221转动，正旋动力齿轮2221通过环形齿条216分别驱动第五旋转破碎环215、第三旋转破碎环213和第一旋转破碎环211正向旋转，第五旋转破碎环215、第三旋转破碎环213和第一旋转破碎环211内壁的逆旋破碎齿217同步正向旋转，反旋电机231通过驱动反旋动力轴232带动反旋动力齿轮2321转动，反旋动力齿轮2321通过环形齿条216分别驱动第四旋转破碎环214和第二旋转破碎环212反向旋转，第四旋转破碎环214和第二旋转破碎环212内壁的逆旋破碎齿217同步反向旋转，第一旋转破碎环211、第二旋转破碎环212、第三旋转破碎环213、第四旋转破碎环214和第五旋转破碎环215各层之间产生了相互反向的旋转，从而使逐层缩径逆旋破碎装置21内部的煤块被各层逆旋破碎齿217剪切、扭转和搓动，使煤块能够快速破碎，当煤块尺寸大于冲击破碎轮41的间距时，煤块被冲击破碎轮41夹持，冲击破碎电机421驱动冲击破碎轮41转动，冲击破碎轮41对煤块表面进行旋切，因冲击破碎轮41侧壁设置了冲击偏心孔412和冲击偏心增重杆413，冲击破碎轮41在旋转过程中产生偏心振动，使冲击破碎滑动架42在冲击立柱11侧壁产生往复滑动，冲击破碎轮41对煤块表面产生了振动冲击作用，煤块在冲击破碎轮41的冲击和旋切作用下快速破碎。
32.对于从逐层缩径逆旋破碎装置21外侧掉落的较大煤块，逐层缩径逆旋破碎装置21无法对其进行有效破碎，该部分煤块掉落至逆旋扭碎架1下方并堆积在煤块输送设备上方难以输送，针对该部分煤块，交互剪切辅助破碎机构3对其进行辅助破碎，往复动力电机312不断地往复换向运行，驱动往复动力齿轮3121不断换向转动，往复动力齿轮3121通过交互剪切动力齿条34带动往复拨动基座311沿交互剪切导轨33不断往复滑动，往复拨动基座311带动往复拨动剪切块313运动，当往复拨动剪切块313逐渐靠近固定剪切块32时，往复拨动剪切块313在拨动力阻挡面3111的阻挡作用和散落的煤块阻挡作用下保持竖直状态，此时，往复拨动剪切块313能够将散落的煤块拨动至固定剪切块32旁，随着往复拨动剪切块313的继续运行，往复拨动剪切块313分别进入固定剪切块32之间，此时，往复拨动剪切块313和固定剪切块32之间的煤块被剪切破碎，当往复拨动剪切块313逐渐远离固定剪切块32时，往复拨动剪切块313在散落的煤块阻挡作用下产生转动，此时，往复拨动剪切块313能够越过散落的煤块，防止将煤块拨动至逆旋扭碎架1两侧而无法被破碎，往复拨动剪切块313再次靠近固定剪切块32时，能够将该部分煤块再次拨动剪切破碎。
33.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
35.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。