本實用新型涉及煤層開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種煤巖預(yù)裂與截齒聯(lián)合破碎系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，井下煤礦開采時，由于部分煤層中存在硬度較高的煤質(zhì)或巖層，采煤機的截齒在高速旋轉(zhuǎn)時與硬質(zhì)煤層直接碰撞，導(dǎo)致截齒磨損嚴(yán)重甚至于斷裂、脫落等；在連續(xù)工作過程中，工作人員常常需要停機檢查并替換壞損的截齒，這對工程進度有很大的阻礙，嚴(yán)重影響施工效率，并且增大了采煤過程中的施工成本。因此，有必要設(shè)計一種更好的煤層開采技術(shù)，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種可以有效地降低截齒磨損、高效地截割煤巖的煤巖預(yù)裂與截齒聯(lián)合破碎系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種煤巖預(yù)裂與截齒聯(lián)合破碎系統(tǒng)，包括設(shè)置于采煤機電控箱內(nèi)的計算機電控部分，以及設(shè)置于所述采煤機滾筒內(nèi)部及所述采煤機截齒上的動作執(zhí)行部分；

所述計算機電控部分包括監(jiān)測輸入模塊，AD數(shù)據(jù)處理模塊，控制輸出模塊，嵌入式計算機，模糊控制器以及脈沖寬度調(diào)制器，所述監(jiān)測輸入模塊分別單向連接于所述AD數(shù)據(jù)處理模塊和所述模糊控制器，用于將監(jiān)測信息單方向傳給AD數(shù)據(jù)處理模塊和模糊控制器，所述AD數(shù)據(jù)處理模塊單向連接于所述控制輸出模塊，用于將信息單方向傳給控制輸出模塊,所述控制輸出模塊單向連接于所述模糊控制器，用于將信息單方向傳給模糊控制器，所述AD數(shù)據(jù)處理模塊雙向連接于所述嵌入式計算機，用于雙向傳遞信息，所述嵌入式計算機雙向連接于所述模糊控制器，用于雙向傳遞信息，所述模糊控制器雙向連接于所述脈沖寬度調(diào)制器，用于雙向傳遞信息；

所述動作執(zhí)行部分包括變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵，所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵的進油口連接于油箱，出油口通過第一油路和第二油路分別連接于液壓沖擊油缸的進油口或出油口，所述液壓沖擊油缸設(shè)置于所述采煤機的液壓沖擊截齒內(nèi)，所述第一油路上設(shè)有第一過濾器、第一沖擊壓力傳感器、第一流量傳感器及第一電磁卸荷閥，所述第二油路上設(shè)有第二過濾器、第二沖擊壓力傳感器、第二流量傳感器及第二電磁卸荷閥，所述第一電磁卸荷閥和所述第二電磁卸荷閥連接于所述油箱，所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵外接有蓄能器，所述蓄能器與所述油箱之間的油路上設(shè)有系統(tǒng)壓力傳感器和第三電磁卸荷閥，所述蓄能器與所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵之間的油路上設(shè)有電磁閥，所述系統(tǒng)壓力傳感器、所述第一沖擊壓力傳感器、所述第二沖擊壓力傳感器、所述第一流量傳感器及所述第二流量傳感器連接于所述監(jiān)測輸入模塊，所述控制輸出模塊連接于所述第一電磁卸荷閥、所述第二電磁卸荷閥、所述第三電磁卸荷閥及所述電磁閥；

通過所述計算機電控部分對所述系統(tǒng)壓力傳感器、所述第一沖擊壓力傳感器、所述第二沖擊壓力傳感器、所述第一流量傳感器及所述第二流量傳感器的信號進行實時監(jiān)測并處理，并控制所述電磁閥或/和第一所述電磁卸荷閥、所述第二電磁卸荷閥、所述第三電磁卸荷閥的開閉，以驅(qū)動所述液壓沖擊截齒的沖擊和收回。

進一步，所述嵌入式計算機設(shè)置有人機界面以及控制鍵盤。

進一步，所述監(jiān)測輸入模塊與所述系統(tǒng)壓力傳感器、所述第一沖擊壓力傳感器、所述第二沖擊壓力傳感器、所述第一流量傳感器及所述第二流量傳感器通過數(shù)據(jù)線相連接；

所述控制輸出模塊分別與所述第一電磁卸荷閥、所述第二電磁卸荷閥、所述第三電磁卸荷閥及所述電磁閥通過數(shù)據(jù)線相連接。

進一步，所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵包括電磁驅(qū)動部及連接于所述電磁驅(qū)動部兩側(cè)的柱塞，所述柱塞設(shè)置于缸體內(nèi)，所述缸體的端部設(shè)有進油口單向閥和出油口單向閥，所述進油口單向閥設(shè)置于所述油箱與所述缸體連接處，所述出油口單向閥設(shè)置于所述第一油路或第二油路與所述缸體連接處，所述電磁驅(qū)動部由變頻變壓電源驅(qū)動，使所述柱塞在電磁力的作用下往復(fù)運動。

進一步，所述柱塞與所述缸體之間通過滑環(huán)密封。

進一步，所述第一油路和所述第二油路左右對稱布置。

進一步，所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵的左右兩側(cè)分別外接有第一蓄能器和第二蓄能器，所述第一蓄能器與所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵之間并聯(lián)有第一向上通單向閥，所述第一向上通單向閥與所述油箱之間設(shè)有第一向右通單向閥，所述向上通單向閥的下端與所述油箱之間設(shè)有第一向左通單向閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，高壓油經(jīng)過所述第一向上通單向閥、所述第一向右通單向閥及所述第三電磁卸荷閥回流至所述油箱。

進一步，所述第二蓄能器與所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵之間并聯(lián)有第二向上通單向閥，所述第二向上通單向閥與所述油箱之間設(shè)有第二向左通單向閥，所述第二向上通單向閥的下端與所述油箱之間設(shè)有第二向右通單向閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，高壓油經(jīng)過所述第二向上通單向閥、所述第二向左通單向閥及所述第三電磁卸荷閥回流至所述油箱。

進一步，所述第一油路和所述第二油路遠離所述變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵的一端并聯(lián)有多個所述液壓沖擊油缸。

進一步，所述采煤機的部分截齒為所述液壓沖擊截齒，另一部分截齒為固定截齒。

本實用新型的有益效果：

計算機電控部分通過相關(guān)傳感器實時監(jiān)測計算相關(guān)壓力、流量及柱塞位移等數(shù)據(jù)，控制動作執(zhí)行部分閥門的開閉，使液壓系統(tǒng)對液壓沖擊油缸供油，從而驅(qū)動液壓沖擊截齒沖擊和收回，液壓沖擊截齒的沖擊頻率、沖擊壓力及系統(tǒng)補油等由計算機電控部分實現(xiàn)智能控制，液壓沖擊截齒可以在截割煤層表面前迅速在預(yù)接觸區(qū)給予一定深度的沖擊孔，從而形成局部卸荷區(qū)，與原來滾筒上的固定截齒聯(lián)合破碎巖層，有效保護截齒，降低截齒磨損，并能實現(xiàn)高效率截割煤巖。

附圖說明

圖1為本實用新型煤巖預(yù)裂與截齒聯(lián)合破碎系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1—計算機電控部分、2—變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵、3—油箱、4—液壓沖擊油缸、5—液壓沖擊截齒、6—第一油路、7—第一過濾器、8—第一沖擊壓力傳感器、9—第一流量傳感器、10—第一電磁卸荷閥、11—第二油路、12—第二過濾器、13—第二沖擊壓力傳感器、14—第二流量傳感器、15—第二電磁卸荷閥、16—第一蓄能器、17—第一電磁閥、18—第一向上通單向閥、19—第一向右通單向閥、20—第一向左通單向閥、21—系統(tǒng)壓力傳感器、22—第三電磁卸荷閥、23—第三過濾器、24—第二蓄能器、25—第二向上通單向閥、26—第二向左通單向閥、27—第二向右通單向閥、28—電磁驅(qū)動部、29—柱塞、30—缸體、31—進油口單向閥、32—出油口單向閥、33—第二電磁閥。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

需要說明，本實用新型實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。另外，在本實用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。

如圖1，本實用新型提供一種煤巖預(yù)裂與截齒聯(lián)合破碎系統(tǒng)，包括設(shè)置于采煤機電控箱內(nèi)的計算機電控部分1，以及設(shè)置于所述采煤機滾筒內(nèi)部及采煤機部分截齒上的動作執(zhí)行部分。

計算機電控部分1包括監(jiān)測輸入模塊，AD數(shù)據(jù)處理模塊，控制輸出模塊，嵌入式計算機，模糊控制器以及脈沖寬度調(diào)制器，其中嵌入式計算機設(shè)置有人機界面以及控制鍵盤。監(jiān)測輸入模塊分別單向連接于AD數(shù)據(jù)處理模塊和模糊控制器，用于將監(jiān)測信息單方向傳給AD數(shù)據(jù)處理模塊和模糊控制器，AD數(shù)據(jù)處理模塊單向連接于控制輸出模塊，用于將信息單方向傳給控制輸出模塊,控制輸出模塊單向連接于模糊控制器，用于將信息單方向傳給模糊控制器，AD數(shù)據(jù)處理模塊雙向連接于嵌入式計算機，用于雙向傳遞信息，嵌入式計算機雙向連接于模糊控制器，用于雙向傳遞信息，模糊控制器雙向連接于脈沖寬度調(diào)制器，用于雙向傳遞信息。計算機電控部分1在采煤機施工過程中對動作執(zhí)行部分全程監(jiān)測，并且將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)反饋給模糊控制器和AD數(shù)據(jù)處理模塊，再由嵌入式計算機最終處理，并通過控制輸出模塊向動作執(zhí)行部分的各部件傳遞命令，從而實現(xiàn)采煤機上液壓沖擊截齒和滾筒固定截齒聯(lián)合破碎的穩(wěn)定性和高效性。

將采煤機滾筒上的部分固定截齒更換為液壓沖擊截齒5，以實現(xiàn)液壓沖擊截齒5和滾筒固定截齒的聯(lián)合破碎工作。動作執(zhí)行部分設(shè)置在采煤機滾筒內(nèi)部以及部分截齒的位置，其包括變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2，變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2的進油口連接于油箱3，出油口通過第一油路6和第二油路11分別連接于液壓沖擊油缸4的進油口或出油口，液壓沖擊油缸4設(shè)置于采煤機的液壓沖擊截齒5內(nèi)，用于驅(qū)動液壓沖擊截齒5沖擊和收回，液壓沖擊截齒5可以在截割煤層表面前迅速在預(yù)接觸區(qū)給予一定深度的沖擊孔，從而形成局部卸荷區(qū)，與原來滾筒上的固定截齒聯(lián)合破碎巖層，有效保護截齒，降低截齒磨損，并能實現(xiàn)高效率截割煤巖。第一油路6和第二油路11左右對稱布置，均為雙向油路。第一油路6上設(shè)有第一過濾器7、第一沖擊壓力傳感器8、第一流量傳感器9及第一電磁卸荷閥10，第二油路11上設(shè)有第二過濾器12、第二沖擊壓力傳感器13、第二流量傳感器14及第二電磁卸荷閥15，第一電磁卸荷閥10和第二電磁卸荷閥15連接于油箱3，當(dāng)卸荷時，高壓油通過第一電磁卸荷閥10或第二電磁卸荷閥15回流到油箱。

變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2的左右兩側(cè)分別外接有第一蓄能器16和第二蓄能器24，第一蓄能器16或第二蓄能器24與油箱3之間的油路上設(shè)有系統(tǒng)壓力傳感器21、第三電磁卸荷閥22和第三過濾器23，通過第一蓄能器16或第二蓄能器24為系統(tǒng)輔助供壓，通過第三電磁卸荷閥22對系統(tǒng)進行卸壓。第一蓄能器16與變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2之間的油路上并聯(lián)的設(shè)有第一電磁閥17和第一向上通單向閥18，第一向上通單向閥18與油箱3之間設(shè)有第一向右通單向閥19，第一向上通單向閥18的下端與油箱3之間設(shè)有第一向左通單向閥20，當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，左側(cè)油路的高壓油經(jīng)過第一向上通單向閥18、第一向右通單向閥19及第三電磁卸荷閥22回流至油箱。第二蓄能器24與變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2之間并聯(lián)有第二電磁閥33和第二向上通單向閥25，第二向上通單向閥25與油箱3之間設(shè)有第二向左通單向閥26，第二向上通單向閥25的下端與油箱3之間設(shè)有第二向右通單向閥27，當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，右側(cè)油路的高壓油經(jīng)過第二向上通單向閥25、第二向左通單向閥26及第三電磁卸荷閥22回流至油箱3。

系統(tǒng)壓力傳感器21、第一沖擊壓力傳感器8、第二沖擊壓力傳感器13、第一流量傳感器9及第二流量傳感器14通過數(shù)據(jù)線連接于監(jiān)測輸入模塊，控制輸出模塊通過數(shù)據(jù)線分別連接于第一電磁卸荷閥10、第二電磁卸荷閥15、第三電磁卸荷閥22、第一電磁閥17及第二電磁閥33。通過計算機電控部分1對系統(tǒng)壓力傳感器21、第一沖擊壓力傳感器8、第二沖擊壓力傳感器13、第一流量傳感器9及第二流量傳感器14的信號進行實時監(jiān)測并處理，并控制第一電磁閥17或/和第二電磁閥33、第一電磁卸荷閥10、第二電磁卸荷閥15、第三電磁卸荷閥22的開閉，以驅(qū)動液壓沖擊截齒5的沖擊和收回，利用液壓沖擊截齒5和滾筒上固定截齒聯(lián)合破碎煤巖，可以有效地降低截齒磨損，高效地截割煤巖。

如圖1及圖2，變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2包括電磁驅(qū)動部28及連接于電磁驅(qū)動部28兩側(cè)的柱塞29，柱塞29設(shè)置于缸體30內(nèi)，缸體30的端部設(shè)有進油口單向閥31和出油口單向閥32，進油口單向閥31設(shè)置于油箱3與缸體30連接處，出油口單向閥32設(shè)置于第一油路6或第二油路11與缸體30連接處，電磁驅(qū)動部28由變頻變壓電源驅(qū)動，使柱塞29在電磁力的作用下往復(fù)運動。柱塞29與缸體30上開有特定油道和安裝有滑環(huán)密封，使柱塞29在做往復(fù)運動時兩端的油道都可向外提供液壓油，直接驅(qū)動液壓沖擊截齒5作往復(fù)沖擊運動，達到?jīng)_擊煤巖體的目的。

本實用新型煤巖預(yù)裂與截齒聯(lián)合破碎系統(tǒng)用于采煤機上，采煤機的部分截齒為上述液壓沖擊截齒5，另一部分截齒為普通固定截齒，每個液壓沖擊截齒5內(nèi)分別設(shè)有一個液壓沖擊油缸4，第一油路6和第二油路11遠離變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2的一端并聯(lián)于多個液壓沖擊油缸4，從而對多個液壓沖擊截齒5提供液壓油，實現(xiàn)多個液壓沖擊截齒5的沖擊和收回。計算機電控部分1通過相關(guān)傳感器實時監(jiān)測計算相關(guān)壓力、流量及柱塞位移等數(shù)據(jù)，控制變頻變壓電源輸出，從而控制變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2工作頻率和輸出功率。液壓沖擊截齒5的沖擊頻率、沖擊壓力及系統(tǒng)補油等均由計算機實現(xiàn)智能控制。

采用直線電機驅(qū)動的變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2，可以直接將直線電機和柱塞連接而不需要任何轉(zhuǎn)換裝置，簡化了變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2的結(jié)構(gòu)，提高了運行的可靠性和傳遞效率。同時由于直線電機的靈敏度高、加速度大、推力大、與控制系統(tǒng)匹配可使變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2工作可靠性提高。這種變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2運動平穩(wěn)、速度恒定，可以無級調(diào)速，在相同直徑的缸體30下通過改變直線電機驅(qū)動柱塞29的速度改變流量，也可在一定范圍內(nèi)通過改變沖程來改變流量。

本實用新型煤巖預(yù)裂與截齒聯(lián)合破碎系統(tǒng)的一次使用過程為：

在施工開始時，開啟電源，計算機電控部分1發(fā)出指令，控制第一電磁閥17、第二電磁閥33、第一電磁卸荷閥10、第三電磁卸荷閥22均處于不通狀態(tài)，第二電磁卸荷閥15處于開通狀態(tài)，然后控制變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2開始工作,變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2完成吸油使其柱塞29向左運動，將液壓油經(jīng)過第一油路6泵入液壓沖擊油缸4的左側(cè)油口，從而推動液壓沖擊截齒5迅速伸出沖擊煤巖，液壓沖擊截齒5右側(cè)的液壓油通過第二電磁卸荷閥15回到油箱，液壓沖擊截齒5完成沖擊動作。同時，計算機電控部分1控制第二電磁卸荷閥15處于不通狀態(tài)，第一電磁卸荷閥10處于開通狀態(tài)，其它閥的狀態(tài)不變，則變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2的柱塞29向右運動，將液壓油經(jīng)第二油路11泵入液壓沖擊油缸4的右側(cè)油口，從而推動液壓沖擊截齒5迅速收回，液壓沖擊截齒5左側(cè)的液壓油通過第一電磁卸荷閥10回到油箱3，液壓沖擊截齒5完成收回動作。上述過程為液壓沖擊截齒5的一次沖擊和收回，液壓沖擊截齒5的伸出和收回動作實現(xiàn)了在煤巖上打孔卸荷，從而形成局部卸荷區(qū)，與原來滾筒上固定不動的截齒聯(lián)合破碎巖層，有效保護截齒并能實現(xiàn)高效率破巖。

在液壓沖擊截齒5動作過程中，計算機電控部分1對動作執(zhí)行部分的系統(tǒng)壓力傳感器21、第一沖擊壓力傳感器8、第二沖擊壓力傳感器13、第一流量傳感器9及第二流量傳感器14進行實時監(jiān)測。若監(jiān)測到流量數(shù)據(jù)不達標(biāo)，嵌入式計算機會立即作出相應(yīng)調(diào)整，通過改變脈沖寬度和頻率等參數(shù)控制變頻調(diào)速直驅(qū)柱塞泵2的柱塞29行程進而改變液壓流量。若監(jiān)測到第一油路6沖擊壓力過低，計算機電控部分1會使第一電磁閥17斷電，第一電磁閥17會在彈簧作用下處于開通狀態(tài)，第一蓄能器16內(nèi)的高壓液體會作為輔助液體為系統(tǒng)供壓，使沖擊壓力升高，直到第一沖擊壓力傳感器8檢測到第一油路6的壓力數(shù)據(jù)達標(biāo)，然后使第一電磁閥17恢復(fù)通電，處于關(guān)閉狀態(tài)。若監(jiān)測到第二油路11沖擊壓力過低，計算機電控部分1會使第二電磁閥33斷電，第二電磁閥33會在彈簧作用下處于開通狀態(tài)，第二蓄能器24內(nèi)的高壓液體會作為輔助液體為系統(tǒng)供壓，使沖擊壓力升高，直到第二沖擊壓力傳感器13檢測到第二油路11的壓力數(shù)據(jù)達標(biāo)，然后使第二電磁閥33恢復(fù)通電，處于關(guān)閉狀態(tài)。若系統(tǒng)壓力傳感器21監(jiān)測到系統(tǒng)壓力過高，計算機電控部分1會使第三電磁卸荷閥22處于開通狀態(tài)，使高壓油通過第一向上通單向閥18和第一向右通單向閥19回流至油箱3實現(xiàn)卸壓，或者使高壓油通過第二向上通單向閥25和第二向左通單向閥26回流至油箱實現(xiàn)卸壓，直至系統(tǒng)壓力參數(shù)達標(biāo)。

在采煤機的整個工作過程中，采煤機始終向前進給，同時液壓沖擊截齒5一直處于高壓伸出打孔并迅速回收的動作狀態(tài)，可以實現(xiàn)煤巖的卸荷工作，隨著采煤機滾筒的轉(zhuǎn)動，滾筒上的固定截齒會在卸荷區(qū)周邊省力破煤，液壓沖擊截齒5和滾筒固定截齒的聯(lián)合工作，避免了高速旋轉(zhuǎn)的截齒與硬質(zhì)煤層直接碰撞，可以提前卸荷，能有效降低截齒磨損，且可提高截割效率。

以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。