CN104389600A - 一种短程传动采煤机摇臂装置 - Google Patents

一种短程传动采煤机摇臂装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种短程传动采煤机摇臂装置，包括摇臂壳体，摇臂壳体内设有驱动电机和齿轮传动系统，驱动电机为低速大扭矩永磁电机，齿轮传动系统包括扭矩输入轴、第一载轴、第二载轴和扭矩输出轴，扭矩输入轴与驱动电机输出轴相连，扭矩输入轴设有一级传动小齿轮，第一载轴设有一级传动大齿轮和二级传动小齿轮，第二载轴设有二级传动大齿轮和三级传动小齿轮，扭矩输出轴设有三级传动大齿轮，一级传动大齿轮与一级传动小齿轮啮合传动，二级传动大齿轮与二级传动小齿轮啮合传动，三级传动大齿轮与三级传动小齿轮啮合传动。本发明解决了现有采煤机摇臂装置存在的齿轮传动系统传动链长、散热量大和高能耗的技术问题。

Description

一种短程传动采煤机摇臂装置
技术领域
本发明涉及矿山采掘机械技术领域，具体涉及一种短程传动的滚筒式采煤机摇臂装置。
背景技术
双滚筒采煤机是在综合机械化采煤工作面大量运用的采煤机械，在倡导高效、经济、安全的采煤方式中具有举足轻重的作用。现在大量使用的双滚筒采煤机摇臂装置通常使用的是“三相异步电动机+三级齿轮减速+行星齿轮减速+截割滚筒”的动力传递方式。这种传统的采煤机摇臂动力传递方式虽然充分的利用了采煤机摇臂的空间，但是这种动力传递方式的缺点是：1、采用三级齿轮和行星齿轮减速的动力传递方式，传动链长，机械效率低；2、三相异步电动机输出转速高，因此高速级齿轮、轴、轴承转速快，散热量大，需要配套良好的散热、润滑系统，往往会因为散热量大造成齿轮、轴和轴承的损坏，达不到寿命要求；3、在井下割煤，粉尘量大，要求齿轮减速机有很好的密封，而这种方案齿轮减速环节多，密封问题不能得到很好的解决；4、综采工作面条件差，如遇构造带强行割矸石，负荷过大造成摇臂齿轮箱高速区齿轮疲劳损伤；5、原动机采用三相异步电动机其调速性能差、惯性大，需要配套很好的控制系统辅助调速，输出速度一般不可调。
综上所述，可以看出常用的采煤机摇臂装置具有高能耗、低效率、适应能力差等缺点。
发明申请“滚筒式采煤机摇臂”(申请号：201210329163.5)与“一种滚筒采煤机摇臂装置”(申请号：201312038493.8)中公开了一种采用低速大扭矩永磁电机的滚筒式采煤机摇臂，但是此发明，减速传动系统是由设置于摇臂壳体内头部的行星减速器组成，且电机纵向布置与行星减速器下方，由于低速大扭矩永磁电机体积较大，必然会使摇臂的纵向长度加长，影响采煤机的刮板输送机、液压支架的配套，不利于采煤的高产，高效。并且摇臂的大部分质量都会之中在摇臂头部，摇臂整体受力不均匀，动力学性能会受到很大的影响。
实用新型专利“一种采煤机摇臂”(专利号：ZL201320850728.4)公开了一种采煤机摇臂直齿传动减速系统，去掉了结构复杂、不易拆装的行星机构，得到一种简单、牢固、容易维修的采煤机摇臂。但是该采煤机摇臂装置还是采用三相异步电机驱动，扭矩轴输入转速高，散热量大的问题未得到解决，且直齿减速系统是五级减速，传动链较长，较大的传动链使得需要较大的摇臂空间，加大摇臂体积，只适用于功率较大、摇臂体积较大的采煤机，对小机型适应性差，未达到短程或近零传动。
实用新型专利“采煤机摇臂及采煤机”(专利号：ZL201220153756.6)，发明申请“一种少齿差式采煤机摇臂”(申请号：201210019774.X)与“一种滚筒采煤机的摇臂滚筒传动结构”(申请号：201010616808.4)这三个专利中分别公开了三种减少传动链的摇臂传动系统，三种齿轮减速系统都减少了传动链，提高了摇臂的截割效率，但是三种创新都未充分利用采煤机摇臂空间，且采用高速低扭矩三相异步电机驱动，扭矩轴输入转速高未能有效解决散热量高、齿轮应力循环次数高造成齿轮寿命低的问题。
实用新型专利“一种采煤机摇臂”(专利号：ZL201220023866.0)公布了一种采煤机摇臂壳体，只解决了摇臂壳体壳体与摇臂卧底量的问题。
综合上述技术背景所述，现有滚筒式采煤机摇臂装置均无法彻底解决齿轮传动系统传动链长、散热量大和高能耗的技术问题。
发明内容
发明目的：本发明目的在于提供一种短程传动采煤机的摇臂装置，以解决现有采煤机摇臂装置存在的齿轮传动系统传动链长、散热量大和高能耗的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种短程传动采煤机摇臂装置，包括摇臂壳体，所述摇臂壳体内设有驱动电机和齿轮传动系统，所述驱动电机为低速大扭矩永磁电机，所述齿轮传动系统包括扭矩输入轴、第一载轴、第二载轴和扭矩输出轴，所述扭矩输入轴与驱动电机输出轴相连，扭矩输入轴设有一级传动小齿轮，所述第一载轴设有一级传动大齿轮和二级传动小齿轮，所述第二载轴设有二级传动大齿轮和三级传动小齿轮，所述扭矩输出轴设有三级传动大齿轮，所述一级传动大齿轮与所述一级传动小齿轮啮合传动，所述二级传动大齿轮与所述二级传动小齿轮啮合传动，所述三级传动大齿轮与三级传动小齿轮啮合传动。
本发明中，优选的，所述第三载轴和扭矩输出轴之间设有惰轮轴，所述惰轮轴设有惰齿轮，所述三级传动大齿轮通过惰齿轮与三级传动小齿轮啮合传动。
本发明中，优选的，所述扭矩输出轴中心设有喷雾管。
本发明中，优选的，所述扭矩输入轴与一级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，所述第一载轴与一级传动大齿轮和二级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，所述第二载轴与二级传动大齿轮和三级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，所述扭矩输出轴与三级传动大齿轮通过渐开线内花键连接。
本发明中，优选的，所述驱动电机输出轴与扭矩输入轴通过渐开线花键连接。
与现有滚筒式采煤机摇臂装置相比，本发明具有以下有点：(1)采用低速大扭矩的永磁电机取代了传动高速小扭矩的异步电机，降低了高速轴的转速，解决了以往高速轴散热量大的问题，提高的齿轮、轴承和轴系的使用寿命；(2)用“三级直齿减速系统”代替“三级直齿+行星齿轮”系统，减少了截割滚筒和电机之间的传动链，使得采煤机结构更加紧凑合理，去掉结构复杂、维修难度大的行星减速机构，这种减速传动系统具有简单、牢固、容量维修的特点，齿轮的润滑也得到很好的解决；(3)在齿轮传动系中加入了惰轮轴系，保证了采煤机摇臂原有的长度，可以获得更大的截煤效果，惰轮轴系在传动中起中间传动作用，不改变减速系统的传动比；(4)去掉行星减速机构，使得摇臂输出扭矩轴处的壳体体积变小，电机安装在靠近链接耳的壳体内，使摇臂的质量中心向机身靠近，稳定性增强，壳体采用一次变向，利于截割落煤。
附图说明
图1为本发明一种短程传动采煤机摇臂装置的结构示意图；
图2为采煤机摇臂壳体的结构示意图。
图中：1、滚筒连接端盖；2、截割滚筒连接螺栓；3、扭矩输出轴；4、喷雾管；5、三级传动大齿轮；6、扭矩输出轴端盖；7、第二惰轮；8、第二惰轴；9、第一惰轮；10、第一惰轴；11、二级传动大齿轮；12、第二载轴；13、第二载轴端盖；14、一级传动大齿轮；15、第一载轴；16、扭矩输入轴；17、定位大端盖；18、扭矩输入轴固定座；19、摇臂铰接耳；20、调高油缸连接耳；21、摇臂壳体；22、驱动电机；23、电机保护壳体。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1和2所示，本发明的短程传动采煤机摇臂装置包括摇臂壳体21，所述摇臂壳体21内设有驱动电机22和齿轮传动系统。
臂壳体21是铸造而成，在摇臂壳体21外侧留有两个摇臂铰接耳19和一个调高油缸连接耳20，摇臂壳体21通过摇臂铰接耳19与采煤机机体相铰接，调高油缸连接耳20与调高油缸连接，实现摇臂摆动调高。
所述驱动电机22为低速大扭矩永磁电机，驱动电机22通过螺栓固定，驱动电机22端部设有电机保护壳体23。永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点；使用低速大扭矩永磁电机能够实现零传动或近零传动，短程传动采煤机摇臂正是实现近零传动，很大程度上降低输入轴的转速，减少了传动链，减少摇臂的散热量。
所述齿轮传动系统包括并排设置的扭矩输入轴16、第一载轴15、第二载轴12和扭矩输出轴3。扭矩输入轴16安装在扭矩输入轴固定座18上，在扭矩输入轴16一端设有轴孔，并在轴孔内加工出渐开线内花键，驱动电机22输出轴端部加工出渐开线外花键，驱动电机22输出轴与扭矩输入轴16通过渐开线花键连接，扭矩输入轴16另一端设有定位大端盖17。扭矩输入轴16设有一级传动小齿轮，所述第一载轴15设有一级传动大齿轮14和二级传动小齿轮，所述第二载轴12设有二级传动大齿轮11和三级传动小齿轮，第二载轴12端部设有第二载轴端盖13，所述扭矩输出轴3设有三级传动大齿轮5。扭矩输入轴16与一级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，第一载轴15与一级传动大齿轮14和二级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，第二载轴12与二级传动大齿轮11和三级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，扭矩输出轴3与三级传动大齿轮5通过渐开线内花键连接。一级传动大齿轮14与所述一级传动小齿轮啮合传动，构成一级齿轮传动系，所述二级传动大齿轮11与所述二级传动小齿轮啮合传动，构成二级齿轮传动系，所述三级传动大齿轮5与三级传动小齿轮啮合传动，构成三级齿轮传动系。扭矩输出轴3一端设有扭矩输出轴端盖6，扭矩输出轴3另一端设有滚筒连接端盖1，滚筒连接端盖1设有截割滚筒连接螺栓2，用于连接截割滚筒。采煤机工作时，低速大扭矩永磁电机通过变频器控制驱动三级直齿减速系统将扭矩传递到扭矩输出轴3，扭矩输出轴3连接截割滚筒，最后驱动截割滚筒割煤。
为了保证了采煤机摇臂原有的长度，以获得更大的截煤效果，第二载轴12和扭矩输出轴3之间加设有惰轮轴，所述惰轮轴设有惰齿轮，所述三级传动大齿轮5通过惰齿轮与三级传动小齿轮啮合传动。本实施例中采用两级惰轮轴系，所述惰轮轴包括第一惰轴10和第二惰轴8，所述惰齿轮包括第一惰轮9和第二惰轮7，第一惰轮9和第二惰轮7通过球面滚子轴承分别安装在第一惰轴10和第二惰轴8上，第一惰轮9分别与第二惰轮7和三级传动小齿轮啮合，第二惰轮7再与三级传动大齿轮5啮合。
另外，为了实现截割滚筒割煤时的喷雾降尘，所述扭矩输出轴3中心设有喷雾管5。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种短程传动采煤机摇臂装置，包括摇臂壳体(21)，所述摇臂壳体(21)内设有驱动电机(22)和齿轮传动系统，其特征在于：所述驱动电机(22)为低速大扭矩永磁电机，所述齿轮传动系统包括扭矩输入轴(16)、第一载轴(15)、第二载轴(12)和扭矩输出轴(3)，所述扭矩输入轴(16)与驱动电机(22)输出轴相连，扭矩输入轴(16)设有一级传动小齿轮，所述第一载轴(15)设有一级传动大齿轮(14)和二级传动小齿轮，所述第二载轴(12)设有二级传动大齿轮(11)和三级传动小齿轮，所述扭矩输出轴(3)设有三级传动大齿轮(5)，所述一级传动大齿轮(14)与所述一级传动小齿轮啮合传动，所述二级传动大齿轮(11)与所述二级传动小齿轮啮合传动，所述三级传动大齿轮(5)与三级传动小齿轮啮合传动。
2.根据权利要求1所述的一种短程传动采煤机摇臂装置，其特征在于：所述第三载轴(12)和扭矩输出轴(3)之间设有惰轮轴，所述惰轮轴设有惰齿轮，所述三级传动大齿轮(5)通过惰齿轮与三级传动小齿轮啮合传动。
3.根据权利要求1或2所述的一种短程传动采煤机摇臂装置，其特征在于：所述扭矩输出轴(3)中心设有喷雾管(4)。
4.根据权利要求3所述的一种短程传动采煤机摇臂装置，其特征在于：所述扭矩输入轴(16)与一级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，所述第一载轴(15)与一级传动大齿轮(14)和二级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，所述第二载轴(12)与二级传动大齿轮(11)和三级传动小齿轮通过渐开线内花键连接，所述扭矩输出轴(3)与三级传动大齿轮(5)通过渐开线内花键连接。
5.根据权利要求3所述的一种短程传动采煤机摇臂装置，其特征在于：所述驱动电机(22)输出轴与扭矩输入轴(16)通过渐开线花键连接。
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