1、问题的提出
目前，存在于煤矿用巷道掘进机中的切割头大体有三种形式：一是纵轴式锥型切割头，二是横轴式双锥形切割头，三是横向切割滚筒(连续采煤机用)，这三种形式的切割方式局限性都是无法完成大断面巷道一次摆臂切割成形的要求，效率难以得到根本性的提高，本文提出的大断面横向切割机构的研究与应用，能大幅度的提高切割效率，以切割5000(宽)×3500(高)mm断面、深度1000mm的巷道进尺为例，通过调查统计计算。得出下表1：
通过表1可以看出，一次摆臂切割成形切割机构的研究与应用可以使传统的巷道掘进割煤效率提高至少2～5倍，是巷道快速掘进的关机技术，它在综合掘进机械上的推广意义深远。
2、设计思路及依据
本机构的设计前期，消化吸收国外掘锚机和连续采煤机切割部传动结构、安装形式的特点，进行切割电机结构形式的设计研制t电机、切割减速器承载安装机架的研制开发t横轴式滚筒与减速器布置方式的设计开发等几方面进行突破性思维的转变。设计中采用了双级锥齿轮、双级行星齿轮传动、减速箱两端动力输出再合并的设计思想，与施工工艺及实际工况紧密相结合。并利用Solid Edge三维设计软件进行左右切割减速器、双电机安装方式的结构优化分析。
3、主要结构及工作原理
该切割机构结构组成包括；连接支撑架、原动机(电动机)、传动轴、减速器、伸缩油缸、切割滚筒等几大部分。
原理与布置状态如图l所示：
具体的技术设计方按为：原动机为两个背对安装的三相交流电动机1，通过输出传动轴2连接到第一级圆弧锥齿轮3，由齿轮啮合传动并经过90度改向到圆弧锥齿轮4，再通过一长传动轴5，将扭矩和转速传递到第二级圆弧锥齿轮6和8，90度改向后其输出轴再连接到第一级行星减速器太阳轮9，通过行星减速以后经过行星架11再传递到第二级行星减速器太阳轮12，最后通过第二级行星轮13，由第二级行星架14将扭矩和转速通过传动轴15分别从两端输出到工作机构——中间切割滚筒17和内滚筒19上，实现滚筒的旋转切割运动。本机构在第二级圆弧锥齿轮传动机构和两级行星传动机构的中间巧妙的设计、布置了一伸缩油缸7，以实现左右两外滚筒18一定距离的伸缩，满足在掘进巷道中长距离调车使用。设计研究过程中，着重优化传动比与切割滚筒直径之间的数学关系，以达到最优切削力和切削速度，将切割粉尘和截齿磨损降到最低，提高产品的使用适应性。切割工艺步骤如下图2所示：
采用Solid Edge三位结构设计软件进行动态优化分析。方如下图3所示：
4、应用实倒
该切割机构已经应用到天地科技股份有限公司上海分公司研究开发的国内第一台MLE250／500-M型掘锚连续采煤机组上，并在平朔煤炭工业公司安家岭二号井工况B907#辆运顺槽巷道施工中验证，切割5000(宽)×3600(高)mm断面、深度1000mm煤巷(局部10％～30％的岩石比例，≤f6)平均用时7～8min。
5、结语
本研究改观了传统掘进机巷道成形的工艺方法，使掘进过程中巷道成形工艺较传统掘进机更为简易、快速，电机和切割减速器布置方式对称，结构紧凑、工作性能可靠，克服了传统掘进设备切割电机损坏后难以拆卸的缺点，由于整体结构对称性很高，其工作中受力状态就比较好，圆弧锥齿轮的传动方式，平稳性高，两级行星轮传动、减速比高、传动扭矩大，工作效率高。这种整体减速器滚筒内置的方式节省了大量空间，也十分有利于掘进工作面上恶劣的工况条件下对传动系统以及液压系统的保护，使设备工作寿命得到延长。
