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CN104847361A - 振动式露天采矿机 - Google Patents

振动式露天采矿机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种振动式露天采矿机，它包括行走机构、主机底盘、驾驶室、连接切销滚筒的切销机体，切销机体与主机底盘活动连接并可作相对转动，切销滚筒由动源驱动其作旋转运动，切销滚筒上安装有切销刀齿，切销滚筒通过滚筒轴承安装在滚筒支座的外侧端，滚筒支座的内侧端通过支承轴承与切销机体连接；滚筒支座上安装有振动箱体，振动箱体通过滚筒支座对切削滚筒输出高频振动力，使切削滚筒在实现自身旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。本发明通过利用切削力与冲击力相结合，可轻松破碎各种高硬度岩石及矿物。与普通露天采矿机相比，本发明不仅能开采各种高硬度矿产，对于中低硬度矿产工作效率也提高很多，具有明显的优越性。

Description

振动式露天采矿机
技术领域
本发明涉及一种露天采矿设备，特别是一种振动式露天采矿机。
背景技术
目前，在露天矿山开采中，遇到挖掘不动的岩石时，大多采用钻孔爆破方式进行开采，在一些不便于爆破的场合，一些公司开发出了露天采矿机，如德国维特根公司(Wirtgen Group)的露天采矿机，美国Vermeer公司的路面挖掘机等，它们的工作原理与路面铣刨机一样，利用切削滚筒的转动，对岩石形成切削，从而实现对岩石的剥离开采。然而，当遇到硬度高的矿场或岩石时，这类设备就会采不动或者开采效率非常低，也因此制约了该类设备的使用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种同时具有切销力和振动力的振动式露天采矿机，在振动力和切削力的双重作用下，能够使高硬度矿(如硬岩、铁矿石)轻松破裂，以扩大应用范围及提高开采效率。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明振动式露天采矿机，包括行走机构1、主机底盘2、驾驶室3、连接切销滚筒10的切销机体8，切销机体8与主机底盘2活动连接并可作相对转动，切销滚筒10由动源驱动其作旋转运动，切销滚筒10上安装有切销刀齿17，切销滚筒10通过滚筒轴承19安装在滚筒支座18的外侧端，滚筒支座18的内侧端通过支承轴承30与切销机体8连接；滚筒支座18上安装有振动箱体，振动箱体通过滚筒支座对切削滚筒输出高频振动力，使切削滚筒在实现自身旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。
所述切销机体8近似U形状，其与主机底盘2连接的一端通过轴承与纵向联接轴7连接，纵向联接轴7的另一端通过横向销轴6与主机底盘2连接，纵向联接轴7的上下侧分别设有举升油缸31，举升油缸31的两端分别与主机底盘2和切销机体8形成铰接。
所述切销机体8的顶部设有配重32，切销机体8的底部安装有调节油缸16，调节油缸16的另一端安装有可接触地面的支撑轮15。
所述滚筒支座18的顶部安装有可被切销机体8顶压的上空气弹簧11，切销机体8的下部安装有可被滚筒支座18顶压的下空气弹簧14和减振橡胶40。
所述振动箱体安装在切削滚筒10的上方中间位置或切削滚筒10两侧上方位置，并由振动马达驱动振动箱体，安装在切削滚筒两侧的振动箱体通过同步轴连接，同步轴的两端经万向节与振动箱体内安装被动转动的偏心轮或偏心块的轴连接。
所述振动箱体采用具有双偏心轮结构的振动箱体，振动箱体内的两个偏心轮大小及重量完全一样，两个偏心轮分别设有同轴的齿轮，两齿轮相啮合使两个偏心轮做相向运动，在水平方向偏心力互相振消，在垂直方向偏心力互相叠加。
所述振动箱体采用偏心力矩无级可调振动箱体。
所述用于驱动切销滚筒作旋转运动的动源为切削马达13，切削马达13经切销链条12与安装在切削滚筒两端的滚筒链轮20连接，或者，切削马达13与具有多级传动齿轮变速机构连接后再与安装在切削滚筒两端的滚筒齿轮连接，使切削马达13的扭矩放大后输出给切削滚筒10，切削马达和具有多级传动齿轮变速机构都安装在滚筒支座上。
所述采矿机配置有两台发动机和两套液压泵系统，其中一台发动机输出动力到一套液压泵后负责行走机构的行走及举升油缸、调节油缸的动作；另一台发动机输出动力到另一个液压泵负责切销滚筒旋转的动源以及振动箱体振动的动源。
通过以上设置，本发明在开采岩石矿及其它硬质矿时，由于切削滚筒不仅做旋转运动，同时还进行高速反复振动，使切削滚筒上的切削齿在接触岩石时，不仅施加了切削力，还同时施加冲击力，从而轻松破碎各种高硬度岩石及矿物。与普通露天采矿机相比，本发明不仅能开采各种高硬度矿产，对于中低硬度矿产工作效率也提高很多，具有明显的优越性。
附图说明
图1是本发明振动式露天采矿机的结构示意图。
图2是图1中的切削滚筒与振动箱体连接的左视示意图。
图3是采用两个振动箱体安装在滚筒支座上的俯视示意图，图中的两个振动箱体分别配置两个偏心块。
图4是将偏心力矩无级可调振动箱体安装在滚筒支座上方中间位置的示意图。
图5是将具有上下两组偏心轮的振动箱体安装在滚筒支座两侧的俯视示意图，图中的两个振动箱体分别配置上下两对偏心轮。
图中：行走机构1，主机底盘2，驾驶室3，发动机4，液压泵5，横向销轴6，纵向联接轴7，切削机体8，左振动箱体9，切削滚筒10，上空气弹簧11，切削链条12，切削马达13，下空气弹簧14，支撑轮15，调节油缸16，切削刀齿17，滚筒支座18，滚筒轴承19，滚筒链轮20，右振动箱体21，左振动马达22，主动齿轮23，从动齿轮24，右偏心块25，左偏心块26，右振动马达27，同步轴28，偏心力矩无级可调振动箱体29，支座轴承30，举升油缸31，配重32，万向节33，同步轴34，同步轴35，左上层偏心轮36，右上层偏心轮37，左下层偏心轮38，右下层偏心轮组39,减振橡胶40。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，本发明振动式露天采矿机包括行走机构1、主机底盘2、驾驶室3、切销滚筒10、切销机体8，行走机构1安装在主机底盘2的下方，行走机构1采用双履带或轮式行走机构，由发动机4输出动力到液压泵5，输出液压能驱动行走。驾驶室3安装在主机底盘2的上方，切销机体8呈近似U形状，其一端经轴承与纵向联接轴7连接，纵向联接轴7另一端通过横向销轴6与主机底盘2连接，使切销机体8整体与主机底盘2形成活动连接并可作相对转动，纵向联接轴7的上下侧分别设有举升油缸31，举升油缸31的两端分别通过铰接方式连接主机底盘2和切销机体8，切销机体8在U形底部处通过支承轴承30与滚筒支座18的内侧端连接，滚筒支座18的外侧端通过滚筒轴承19安装切销滚筒10，切销滚筒10上安装有切销刀齿17；滚筒支座18上安装有振动箱体，振动箱体通过滚筒支座对切削滚筒输出高频振动力，使切削滚筒在实现自身旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。
所述切销机体8的开口端顶部设有配重32，切销机体8的底部安装有调节油缸16，调节油缸16的另一端安装有可接触地面的支撑轮15，这些部件均为对称设置。
所述滚筒支座18的顶部安装有可被切销机体8顶压的上空气弹簧11，切销机体8的下部安装有可被滚筒支座18顶压的下空气弹簧14和减振橡胶40。
如图2和图3所示，本发明的振动箱体安装在切削滚筒10的两侧上方位置，采用具有双偏心轮或偏心块的左振动箱体9和右振动箱体21，该振动箱体为现有技术。左振动箱体9内的两个左偏心块26或偏心轮大小及重量完全一样，两个偏心块分别设有同轴的齿轮，右振动箱体21内的两个右偏心块25或偏心轮大小及重量完全一样，两个偏心块分别设有同轴的齿轮，左振动箱体9和右振动箱体21分别由左振动马达22和右振动马达27驱动主动齿轮23转动，并带动与之啮合的从动齿轮24转动，使两个偏心块或偏心轮做相向运动，在水平方向偏心力互相振消，在垂直方向偏心力互相叠加。
为了保证两个箱体同步输出振动力，本发明设置了同步轴28，同步轴28的两端经万向节33与振动箱体内安装从动齿轮24的轴连接，保证两个齿轮的转速和相位一至，从而保证两个振动箱体输出的振动频率和相位一致。
所述用于驱动切销滚筒10作旋转运动的动源为切削马达13，切削马达13安装在切销机体8上，切削马达13经切销链条12与安装在切削滚筒两端的滚筒链轮20连接。本发明所述的切削马达13也可以与具有多级传动齿轮变速机构连接后再与安装在切削滚筒两端的滚筒齿轮连接，可以将切削马达13的扭矩放大到数倍至数十倍，使切削滚筒10上的切削刀齿17有足够的切削力进行切削物料。切削马达和具有多级传动齿轮变速机构都可以安装在滚筒支座上。
本发明振动式露天采矿机由发动机4启动后，驱动液压泵5，将液压动力输出到行走机构1，将机械开到需要采矿位置，驾驶员可在驾驶室3中操作。
优选的，本发明也可以采用两台发动机和两套液压泵系统，其中一台发动机输出动力到一套液压泵后负责行走机构1的行走及举升油缸31、调节油缸16的动作；另一台发动机输出动力到另一个液压泵负责切销马达13以及左振动马达22和右振动马达27的驱动，切销马达13驱动切销滚筒10旋转，左振动马达22和右振动马达27驱动振动箱体产生振动力。这样可以使行走与作业的动力互相不受影响。并且在非作业行走时，可以关闭一台发动机以节省燃油。
工作时将切销滚筒10摆好位置后，由切削马达13通过切削链条12带动切削滚筒10顺时针旋转运动进行切销作业。开启左振动箱体9和右振动箱体21上的左振动马达22和右振动马达27，右偏心块25和左偏心块26同步相向转动，由于主动齿轮23与从动齿轮24啮合，使两个偏心块在水平方向偏心力互相抵消，在垂直方向上偏心力叠加，从而整个左振动箱体9对滚筒支座18输出垂直方向的振动力。右振动箱体21也是一样，对滚筒支座18输出垂直方向的振动力。
本实例以双偏心轮的振动机构为说明原理，实际应用中根据产品型号不同，需要的振动力也不同，可以配置4轮、6轮及更多偏心轮的振动机构。
如图5所示，本发明的左右振动箱体也可以采用偏心力矩无级可调振动箱体，为保证两边振动箱体对滚筒支座输出的振动力频率一致，相位同步，大小一致，则采用了双同步轴结构，通过同步轴34使左振动箱体位于上层振动箱的左上层偏心轮36和右振动箱体位于上层振动箱的右上层偏心轮37保持相位与转速一致，通过同步轴35使左振动箱体位于下层振动箱的左下层偏心轮38和右振动箱体位于下层振动箱的右下层偏心轮39保持相位与转速一致。
通过以上设置，则可以将左右振动箱体的振动马达开启时，由偏心力矩调节机构将振幅调整为零，不对滚筒支座输出振动力，直到偏心轮的转速达到设定值时，也就是振动箱体达到预定的振动频率，才将偏心力矩逐渐调大，对滚筒支座18输出振动力，这样可以避免经过机器本身的共振频率区间时对设备造成损伤。同时可以根据所切岩石的状况控制振动力的大小，找到最优工作状态。
在两个振动箱体的带动下，滚筒支座18带着切削滚筒10一起上下高速振动，滚筒支座18通过支座轴承30联接于切削机体8上，因此其反复运动是以支座轴承30为圆心进行的。在重力作用下，滚筒支座18带着切削滚筒10会往下走，这时下空气弹簧14起着减振和限制其继续下行的作用，减振橡胶40则起着最终的限位作用。
操作左右两条举升油缸31，使切削机体8绕着横向销轴6整体下降，切削滚筒10开始接触地面，切削刀齿17在切削滚筒10上做高速旋转运动，同时又进行以支座轴承30为圆心的高频反复运动，对岩石产生极大的切削力和冲击力，岩石瞬间被击碎，击碎后的岩石随着切削刀齿17的旋转，被带到切削滚筒后方抛出。切削机体8在下降到合适的高度后，操作左右调节油缸16，使左右两个支撑轮15支撑于地面上，切削机体8不再下降，使切削滚筒10对矿岩的切削深度保持在一个稳定水平上。
为使被切削后的地面形成一定的排水坡度，可以通过分别调节左右两边的支撑轮15的高度和左右两条举升油缸31，使切削机体8绕着纵向联接轴7左右倾斜一定角度，从而使切削滚筒10与地面形成一定的倾斜角度。
根据所切削的矿产硬度不同，可以通过举升油缸31对切削机体8施加一定的压力施加重力，通过上空气弹簧11传递到滚筒支座18上，最终传递到切削滚筒10。通过调节配重32可以使切削机体8上部重量增加，减少上空气弹簧11对切削机体8反弹力造成的振动影响。
行走机构1按照一定速度向前行走，由主机底盘带着切削机体8一起向前运动，切削滚筒在高速旋转和高频振动的同时也向前行走，从而形成连续切削地面，达到连续开采的采矿目的。
本发明采用的振动箱体也可以安装在切削滚筒10的上方中间位置(如图4所示)，该振动箱体可采用现有技术的偏心力矩无级可调振动箱体29，通过滚筒支座18的加强结构，使振动力传递到切削滚筒上。为避免启动和停止时经过共振频率区间对切削滚筒的影响，振动箱体在偏心块达到设定转速后才对外输出振动力，避免共振频率对设备的损坏。
本发明采用的振动箱体的设置方式不局限于以上两种，也可以采用两偏心轮的，四偏心轮的，八轮偏心轮的，可以放在切削滚筒的顶部，也可以将偏心振动机构放在切削滚筒内部，都可以实现振动切削的目的，也应该在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.振动式露天采矿机，包括行走机构(1)、主机底盘(2)、驾驶室(3)、连接切销滚筒(10)的切销机体(8)，切销机体(8)与主机底盘(2)活动连接并可作相对转动，切销滚筒(10)由动源驱动其作旋转运动，切销滚筒(10)上安装有切销刀齿(17)，其特征在于：切销滚筒(10)通过滚筒轴承(19)安装在滚筒支座(18)的外侧端，滚筒支座(18)的内侧端通过支承轴承(30)与切销机体(8)连接；滚筒支座(18)上安装有振动箱体，振动箱体通过滚筒支座对切削滚筒输出高频振动力，使切削滚筒在实现自身旋转运动的同时还能实现高速反复振动运动。
2.按照权利要求1所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述切销机体(8)近似U形状，其与主机底盘(2)连接的一端通过轴承与纵向联接轴(7)连接，纵向联接轴(7)的另一端通过横向销轴(6)与主机底盘(2)连接，纵向联接轴(7)的上下侧分别设有举升油缸(31)，举升油缸(31)的两端分别与主机底盘(2)和切销机体(8)形成铰接。
3.按照权利要求1或2所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述切销机体(8)的顶部设有配重(32)，切销机体(8)的底部安装有调节油缸(16)，调节油缸(16)的另一端安装有可接触地面的支撑轮(15)。
4.按照权利要求1或2所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述滚筒支座(18)的顶部安装有可被切销机体(8)顶压的上空气弹簧(11)，切销机体(8)的下部安装有可被滚筒支座(18)顶压的下空气弹簧(14)和减振橡胶(40)。
5.按照权利要求3所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述滚筒支座(18)的顶部安装有可被切销机体(8)顶压的上空气弹簧(11)，切销机体(8)的下部安装有可被滚筒支座(18)顶压的下空气弹簧(14)和减振橡胶(40)。
6.按照权利要求1所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述振动箱体安装在切削滚筒(10)的上方中间位置或切削滚筒(10)两侧上方位置，并由振动马达驱动振动箱体，安装在切削滚筒两侧的振动箱体通过同步轴连接，同步轴的两端经万向节与振动箱体内安装被动转动的偏心轮或偏心块的轴连接。
7.按照权利要求1或6所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述振动箱体采用具有双偏心轮结构的振动箱体，振动箱体内的两个偏心轮大小及重量完全一样，两个偏心轮分别设有同轴的齿轮，两齿轮相啮合使两个偏心轮做相向运动，在水平方向偏心力互相振消，在垂直方向偏心力互相叠加。
8.按照权利要求1所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述振动箱体采用偏心力矩无级可调振动箱体。
9.按照权利要求1所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述用于驱动切销滚筒作旋转运动的动源为切削马达(13)，切削马达(13)经切销链条(12)与安装在切削滚筒两端的滚筒链轮(20)连接，或者，切削马达(13)与具有多级传动齿轮变速机构连接后再与安装在切削滚筒两端的滚筒齿轮连接，使切削马达的扭矩放大后输出给切削滚筒，切削马达和具有多级传动齿轮变速机构都安装在滚筒支座上。
10.按照权利要求1至9任一所述振动式露天采矿机，其特征在于：所述采矿机配置有两台发动机和两套液压泵系统，其中一台发动机输出动力到一套液压泵后负责行走机构的行走及举升油缸、调节油缸的动作；另一台发动机输出动力到另一个液压泵负责切销滚筒旋转的动源以及振动箱体振动的动源。
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