CN107771239B - 具有切刀装置的切刀组件及组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件(1)以及组装切刀组件的方法。所述切刀组件(1)包括：刀轴(100)，该刀轴(100)能够被安装在机器上，一端从所述机器延伸，以及切刀装置(200)，该切刀装置(200)被布置成与所述刀轴(100)的延伸端连接，其中，所述切刀装置(200)通过锁定布置(800)以可释放且旋转刚性的方式连接到所述刀轴(100)，其中，所述锁定布置(800)包括第一锁定装置(300)和第二锁定装置(400)，第一锁定装置(300)被布置并适配用以传递大致轴向载荷，第二锁定装置(400)被布置并适配用以传递大致径向载荷。

Description

具有切刀装置的切刀组件及组装方法

技术领域

本发明涉及一种用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件，包括：刀轴，该刀轴能够安装在机器上，刀轴的一端从机器延伸；以及切刀装置，该切刀装置被布置成与刀轴的延伸端连接。另外，本发明涉及一种组装用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件的方法。

背景技术

例如，从US2006/0061206A1、US6,561,590B2或US7,934,776B2已知用于岩石挖掘的刀具。然而，仍寻求与安装切刀装置相关和/或实现或促进维修切刀装置相关的改进。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件以及一种组装用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件的方法，其在现有解决方案的基础上针对上述目的中的至少一个得到改进。特别地是，本发明的目的是，提供一种用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件以及一种组装用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件的方法，其有助于将切刀装置安装在刀轴上，特别是将切刀装置定中心于刀轴上，和/或允许有效地将切刀装置安装在刀轴上。特别地是，本发明的目的是，提供一种用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件以及一种组装用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件的方法，其特别是以基本上无损的方式，实现和/或促进维修切刀装置，特别是更换切刀装置和/或暂时性拆除和检修切刀装置以及将切刀装置重新安装到刀轴上。

通过用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件解决了所述目的，该切刀组件包括：刀轴，刀轴能够安装在机器上，刀轴的一端从机器延伸，以及切刀装置，切刀装置被布置成与刀轴的延伸端连接，其中，切刀装置通过锁定布置以可释放且旋转刚性的方式连接到刀轴，其中，锁定布置包括第一锁定装置和第二锁定装置，第一锁定装置被布置并适配用以传递大致轴向载荷，第二锁定装置被布置并适配用以传递大致径向载荷。

切刀组件的切刀装置以允许切刀装置从刀轴上释放的方式连接到从底切机器延伸的刀轴的端部，以便更换切刀装置或者暂时性拆除切刀装置，例如，用于检修切刀装置。特别地是，这种可释放的连接允许以基本上无损的方式拆除切刀装置。例如，在现有技术中已知，切刀装置或其至少大部件需要在车间中切割成小块，以便从刀轴上拆除，利用如本文所述的切刀组件就能够避免这一点。

更进一步，切刀装置以旋转刚性方式连接到刀轴的延伸端。旋转刚性连接意指刀轴的旋转也引起切刀装置的旋转，反之亦然。这样的防扭(torsion proof)连接被用于将扭矩从刀轴传递到切刀装置，以便旋转切刀装置来执行切割操作。

切刀装置与刀轴之间的这种可释放且旋转刚性的连接通过具有第一锁定装置和第二锁定装置的锁定布置来实现。两个锁定装置被布置并适配用以使得轴向载荷主要经由第一锁定装置来传递并且径向载荷主要经由第二锁定装置来传递。特别地是，第一锁定装置优选能够被布置并适配用以基本上传递相反方向上的轴向载荷。优选地是，第一锁定装置和/或第二锁定装置被设计成大致环形或圆周形状，并且进一步优选地同轴地围绕切刀组件的刀轴。

优选地是，刀轴被安装在底切机器上并且连接到旋转驱动器，该旋转驱动器被适配并布置用以使刀轴进入旋转运动，以将扭矩传递到切刀装置，以便对岩石工作面执行切割操作。切刀装置优选与刀轴同轴地布置。刀轴通常具有纵向延伸和纵向轴线。切刀装置可以具有刀圈、刀盘的形式或任何其它切刀元件的形式，其适合于通过如本文所述的锁定装置以可释放且旋转刚性的方式安装在刀轴上，以便在底切机器中切割岩石工作面。优选地是，所述刀轴被至少部分地布置于刀轴支撑结构内。进一步优选地是，如下所述，在刀轴支撑结构与刀轴之间设置第一滚动元件和第二滚动元件以及可能的第三滚动元件。

设置两个锁定装置以及将它们布置并适配用以传递大致轴向载荷(第一锁定装置)或者大致径向载荷(第二锁定装置)具有若干优势。首先，锁定装置能够针对其主要载荷传递方向来明确设计，因此能够增加使用寿命，同时还能有效地使用和优化重量、成本和空间。更进一步，设置两个锁定装置允许以交替方式逐步向两个锁定装置施加初始和目标张力，如下文参考组装方法更详述的那样。因此，通过以主要或大致不同的载荷传递方向设置两个锁定装置，这两个载荷传递方向优选基本上彼此正交，能够有助于将切刀装置安装在刀轴上，而且还有助于拆除切刀装置以及设置新的切刀装置或检修后的切刀装置并且将其连接到刀轴上。

优选地是，第一锁定装置和第二锁定装置彼此径向间隔开。进一步优选地是，第一锁定装置从第二锁定装置径向向外地定位。第一锁定装置和第二锁定装置也可以彼此轴向间隔开或者它们的轴向延伸可以至少部分地重叠。

在优选的实施例中，第二锁定装置被布置并适配用以使切刀装置定中心于刀轴上，和/或第一锁定装置被布置并适配用以传递弯曲力矩。例如，将第一锁定装置布置并适配用以传递弯曲力矩可以由将第一锁定装置布置并适配用以在相反方向上传递大致轴向载荷以及以大致圆周方式设计第一锁定装置来实现。进一步优选地是，布置并适配用以传递大致径向载荷的第二锁定装置还用于将切刀装置定中心于刀轴上，因为经由相同的锁定装置，能够有效地执行径向载荷的传递以及使切刀装置定中心于刀轴上。

在进一步优选的实施例中，第一锁定装置包括用于将切刀装置固定到刀轴上的一个、两个或更多个紧固元件。优选地是，用于将切刀装置紧固到刀轴上的多个紧固元件被包括在第一锁定装置中。所述多个紧固元件优选以圆周方式等距布置。紧固元件可以是用于接合配合孔的螺栓，其优选延伸穿过切刀装置并且延伸到刀轴中的盲孔中。进一步优选地是，螺栓可以是用于接合配合螺纹孔的螺纹螺栓，其优选延伸穿过切刀装置并且配合刀轴中的螺纹盲孔。

根据进一步优选的实施例，第二锁定装置包括锥形锁定组件，其包括用于使锥形外表面与锥形内表面彼此相对固定的至少一个固定元件。锥形锁定组件是第二锁定装置的优选实施例，其适合于传递大致径向载荷并且使切刀装置定中心于刀轴上。锥形锁定组件包括用于使两个锥形表面彼此相对固定的至少一个固定元件，优选两个或更多个固定元件。优选地是，设置用于固定锥形内表面和锥形外表面的多个固定元件。所述多个固定元件优选以圆周方式等距布置。优选地是，固定元件是螺栓，优选螺纹螺栓与对应的螺纹孔配合。

锥形外表面与锥形内表面优选彼此同轴布置，具有相反的渐缩方向，这意味着，针对锥形表面中的一个锥形表面，其直径沿刀轴的纵向轴线在与另一个锥形表面的该另一个锥形表面的直径增加的方向相反的方向上增加。锥形内表面与锥形外表面优选通过摩擦配合和/或形状锁合配合而彼此接合。

在优选实施例中，锥形锁定组件包括锁定环，其可以是包括锥形外表面的内锁定环。锁定环优选是锥形锁定组件的元件，其可从刀轴和/或切刀装置中拆除并且能够在组装期间随同切刀装置布置在刀轴上。

在进一步优选的实施例中，锥形锁定组件包括另一个锁定环，其可以是包括锥形内表面的外锁定环。此外，该另一个锁定环能够优选是锥形锁定组件的元件，其可从刀轴和/或切刀装置中拆除并且能够在组装期间随同切刀装置布置在刀轴上。

在前述两个实施例的组合中，锥形锁定组件可以包括例如内锁定环和外锁定环，内锁定环包括锥形外表面，外锁定环包括锥形内表面。然后，锥形锁定组件包括具有两个锥形表面的两个锁定环。

替选地是，可以优选地在切刀装置上形成锥形内表面。在该实施例中，锥形锁定组件仅包括具有锥形外表面的内锁定环，而在切刀装置上形成锥形锁定组件的锥形内表面。例如，切刀装置可以具有环形内孔，在该环形内孔上实现锥形内表面。在该实施例中，在组装期间，仅需布置一个内锁定环作为锥形锁定组件的可拆除元件，而在布置期间，切刀装置带有锥形内表面。

作为进一步可能性，可以优选地在刀轴上形成锥形外表面。优选地是，该实施例与锥形锁定组件包括具有锥形内表面的外锁定环的实施例相结合。在此情况下，外锁定环优选是可拆除的元件，其能够在组装期间连同切刀装置一起布置于刀轴上。优选地是，能够在从将要放置切刀装置的机器延伸的刀轴的端部上的外表面上形成与外锁定环上的锥形内表面接合的锥形外表面。

根据进一步优选的实施例，切刀装置与刀轴在对接接头处以分段方式彼此接触。优选地是，切刀装置与刀轴在第一锁定装置的区域之中或周围的对接接头处以分段方式彼此接触。这种对接接头形式的接触特别优选之处在于，在使切刀装置与刀轴接触的方向上，在切刀装置与刀轴之间传递轴向载荷，该轴向载荷也能够被称为推力。因此，除了或替代其它装置来传递轴向载荷，能够设置对接接头来适应这种推力。例如，第一锁定装置的用于将切刀装置紧固到刀轴上的紧固元件可以被设计用以传递一定量的轴向载荷，特别是在将切刀装置拉离底切机器的方向上的轴向载荷(拉力)。典型地是，在用于切割岩石工作面的底切机器中，作为切刀装置上的在正常使用期间出现的轴向载荷的推力将远高于正常使用期间出现的拉力。因此，可以特别优选地设置紧固元件，它们被设计用于安全且可靠地传递正常使用期间出现的在轴向方向上的拉力，并且设置对接接头，用于传递在正常操作条件期间出现的推力方向上的更高的轴向载荷。

根据进一步优选的实施例，密封承载件被以可释放方式布置于刀轴上，用于承载密封布置的至少一部分。优选地是，密封承载件能够从刀轴上拆除，以便更换密封布置或其部件和/或更换或检修密封承载件。优选地是，当拆除切刀装置时，能够拆除密封承载件，但只要切刀装置被安装在刀轴上，就无法拆除密封承载件。

进一步优选地是，密封承载件被以旋转刚性方式固定到刀轴和/或切刀装置上。密封承载件优选以防扭方式安装在刀轴和/或切刀装置上，这意味着，刀轴和/或切刀装置的旋转也引起密封承载件的对应旋转。优选地是，密封承载件在刀轴和/或切刀装置上的这种旋转刚性安装通过适当的安装元件来实现，例如，通过销、螺栓等来实现。优选地是，多个这样的安装元件以圆周方式等距布置。进一步优选地是，密封承载件相对于刀轴被密封。特别地是，密封承载件能够通过如O型环的密封元件而相对于刀轴被密封。

在进一步优选的实施例中，切刀装置是悬臂式刀圈。悬臂式刀圈优选具有径向外端和径向内端，并且进一步优选具有邻近径向外端的轴向外端面以及邻近径向内端的轴向内端面或轴向内接触面，其中轴向外端面和轴向内端面优选相互平行。径向外端的直径优选大于径向内端的直径。

根据另一个方面，通过切刀模块解决了所述目的，该切刀模块包括两个或更多个如本文所述的切刀组件。

根据还一个方面，通过一种组装用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件的方法解决了所述目的，优选地是用于组装如本文所述的切刀组件，所述方法包括：

提供刀轴和切刀装置，刀轴能够安装在机器上，刀轴的一端从机器延伸；

利用锁定布置，通过以下方式使切刀装置以可释放且旋转刚性的方式连接到刀轴：

对第二锁定装置施加初始张力；

对第一锁定装置施加初始张力；

对第二锁定装置施加目标张力；

对第一锁定装置施加目标张力。

关于所述方法的优势、优选实施例和细节及其优选实施例，参阅上述切刀组件的对应方面和实施例。

此外，下面给出关于所述方法的一些阐述，在适用的情况下，其也能够用作关于上述切刀组件的优势、优选实施例和细节的参考。

优选地，组装切刀组件的方法包括上述步骤，其中，按上述顺序进行利用锁定布置使切刀装置以可释放且旋转刚性的方式连接到刀轴的步骤，即，第一步，对第二锁定装置施加初始张力，第二步，对第一锁定装置施加初始张力，第三步，对第二锁定装置施加目标张力，以及最后一步，对第一锁定装置施加目标张力。

通过按照这种对第一锁定装置和第二锁定装置施加初始张力和目标张力的顺序能够确保，首先，通过在最终对两个锁定装置施加目标张力之前对第一锁定装置施加初始张力，将切刀装置恰当地定中心于刀轴上，然后将切刀装置放置就位，以便传递轴向载荷。更进一步，通过首先对第二锁定装置施加目标张力能够确保，即使在施加目标张力时，切刀装置也会恰当地定中心于刀轴上并且不会扭曲。

优选地是，在对第二锁定装置施加初始张力之前，将第二锁定装置和切刀装置布置于刀轴上。进一步优选地是，对第一锁定装置施加初始张力，使第一锁定装置布置就位。

本文中，初始张力被理解为小于目标张力的50％的张力。更进一步，本文所述的目标张力应被理解为在正常操作条件下分别施加于第一锁定装置和第二锁定装置的最大张力。例如，在第一锁定装置和/或第二锁定装置包括接合配合螺纹孔的螺纹螺栓的情况下，初始张力和目标张力可以是扭矩。更进一步，第一锁定装置的初始张力和目标张力可以不同于来自第二锁定装置的初始张力和目标张力。

进一步特别优选地是，上文所述的切刀组件的多个方面和实施例用于下文所述的切刀组件及其多个方面和实施例，或者以与下文所述的切刀组件的多个方面或实施例相结合的方式来实现。

根据第一优选组合方面，用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件包括：刀轴支撑结构；刀轴，该刀轴被至少部分地布置于刀轴支撑结构内；切刀装置，该切刀装置被布置于刀轴或刀轴支撑结构上；以及第一滚动元件，该第一滚动元件以浮置或可在轴向方向上滑动的方式布置于刀轴支撑结构与刀轴之间；第二滚动元件，该第二滚动元件被布置于刀轴支撑结构与刀轴之间，其中，与第二滚动元件的外表面正交的直线在第一滚动元件的中心平面处或者在第一滚动元件从所述中心平面的轴向延伸的+/-25％范围内与刀轴的纵向轴线交叉。

特别优选地是，与第二滚动元件的第二滚子的外表面正交的直线在第一滚动元件的中心平面处或者在第一滚动元件从所述中心平面的轴向延伸的+/-25％范围内与刀轴的纵向轴线交叉。

用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件具有刀轴支撑结构以及至少部分地布置于刀轴支撑结构内的刀轴。例如，刀轴支撑结构可以是至少部分地围绕刀轴的壳体。更进一步，切刀组件包括可以布置于刀轴或刀轴支撑结构上的切刀装置。切刀装置优选与刀轴或刀轴支撑结构同轴地布置。刀轴通常具有纵向延伸和纵向轴线。切刀装置可以具有刀圈、刀盘的形式或任何其它切刀元件的形式，其如本文所述适合于布置在刀轴或刀轴支撑结构上，以便在底切机器中切割岩石工作面。

优选地是，切刀装置在防扭连接的意义上以旋转刚性的方式连接到刀轴或刀轴支撑结构，使得刀轴或刀轴支撑结构的旋转分别引起切刀装置的对应旋转，以执行切割操作。进一步优选地是，切刀装置与刀轴或刀轴支撑结构之间的连接是可释放的连接，这就允许拆除切刀装置，以便更换新的切刀或检修后的切刀。

切刀组件进一步包括布置于刀轴支撑结构与刀轴之间的两个滚动元件。第一滚动元件以浮置或可在轴向方向上滑动的方式布置。通过这种方式，确保第一滚动元件基本上不承受轴向方向上的载荷。

第二滚动元件优选被布置成使得与该第二滚动元件(优选第二滚动元件的第二滚子)的外表面正交的(虚拟)直线，在第一滚动元件的中心平面处或者在第一滚动元件从该中心平面的轴向延伸的+/-25％范围内，与切刀组件的刀轴的轴向方向交叉。第一滚动元件的中心平面被理解为是与刀轴的轴向方向正交的平面，其将第一滚动元件在其轴向延伸上等分。换言之，第二滚动元件(优选第二滚动元件的第二滚子)的外表面的倾斜度或曲率或切线如下，即，使得：与该外表面正交的直线在某个点上与刀轴的轴向方向交叉，特别是当考虑到沿刀轴的轴线的纵向横截面时。此时，第二滚动元件被布置成使得直线与轴向方向交叉的这一点位于第一滚动元件的中心平面处，或者如由第一个滚动元件从该中心平面的轴向延伸的+/-25％的范围所定义紧邻该中心平面前后。优选地是，该范围是第一个滚动元件的轴向延伸的+/-20％、+/-15％、+/-10％、+/-7.5％、+/-5％、+/-2.5％或+/-1％。

第一滚动元件和/或第二滚动元件优选被设计为旋转对称元件，它们与刀轴同轴地布置并且进一步以圆周方式布置。第一滚动元件和/或第二滚动元件优选各自包括数个第一滚子或第二滚子，它们分别以圆周方式等距布置。

如本文所述的具有第一滚动元件和第二滚动元件的切刀组件的优势在于，第一滚动元件基本上不承受轴向载荷，而第二滚动元件承受轴向载荷。因而，第一滚动元件能够被有效地设计并设定尺寸来主要承受径向载荷。明确的载荷情况确保第一滚动元件能够有效且可靠地设定尺寸来承受切刀组件的正常操作期间出现的载荷，因而能够提高第一滚动元件的使用寿命。

如本文所述的第二滚动元件的优选定位会减少作用于第二滚动元件上的径向载荷量。通过设计用于具有如本文所述布置的第一滚动元件和第二滚动元件的切刀组件的轴承组件，针对第二滚动元件，也能够比现有解决方案更加明确地定义载荷情况，因此也能够提高第二滚动元件的使用寿命。更进一步，更明确地定义第一滚动元件和第二滚动元件的载荷情况允许更有效地设计这些滚动元件，使得能够以较低的成本和/或减少的安装空间实现第一滚动元件和第二滚动元件的延长的使用寿命。

更进一步，具有第一滚动元件和第二滚动元件的切刀组件的优势在于，能够在第一滚动元件和第二滚动元件(并且优选还有第三滚动元件)保持安装于它们在刀轴支撑结构与刀轴之间的位置上的同时，执行拆装切刀组件，如对切刀组件或其部件特别是密封布置和/或密封承载件的维修任务，特别是检查，维护、更换和/或修理任务，和/或执行拆除布置于刀轴和/或刀轴支撑结构上的切刀装置和/或后盖。换言之，具有第一滚动元件和第二滚动元件(以及可能的第三滚动元件)的轴承组件能够保持安装就位，同时切刀装置和/或后盖和/或密封承载件和/或密封布置可以被拆装、更换、拆除等。

在特别优选的实施例中，切刀装置以可拆卸但是旋转刚性的方式安装在所述刀轴上，并且刀轴支撑结构被固定。优选地是，刀轴支撑结构相对于切刀模块的主体固定，切刀模块可以包括至少一个如本文所述的切刀组件。进一步优选地是，刀轴能够通过切刀组件的旋转驱动而被旋转地驱动，其中扭矩能够从旋转驱动经由刀轴传递到切刀装置，以执行切割操作。特别优选地是，切刀装置与刀轴之间的连接经由如下进一步描述的锁定布置来实现。

根据进一步优选的实施例，第二滚动元件被布置成在刀轴的轴向方向上比第一滚动元件更远离切刀装置。

进一步优选地是，切刀装置是悬臂式刀圈。悬臂式刀圈优选具有径向外端和径向内端，并且进一步优选具有邻近径向外端的轴向外端面以及邻近径向内端的轴向内端面或轴向内接触面，其中轴向外端面和轴向内端面优选相互平行。径向外端的直径优选大于径向内端的直径。

根据进一步优选的实施例，第三滚动元件被布置于刀轴支撑结构与刀轴之间。特别优选地是(在第一滚动元件被设计用以基本上承受径向载荷并且第二滚动元件被设计用以基本上承受由切削操作所致的轴向载荷时，该轴向载荷也能够被称为推力)，第三滚动元件被适配并布置用以基本上在轴向方向上传递载荷，该载荷能够被称为推力，即在与第二滚动元件主要被设计用于的方向的相反方向上的轴向载荷。进一步优选地是，第三滚动元件被适配并布置用以偏压或施加预张力到第二滚动元件。

其优势在于，针对全部三个滚动元件，定义明确的载荷情况，并且全部三个载荷元件皆能够针对其主要载荷传递方向来设计并设定尺寸，这就允许能够在减小成本和/或减小安装空间的情况下提高使用寿命。

在优选的实施例中，第三滚动元件被布置成在刀轴的轴向方向上比第一滚动元件和第二滚动元件更远离切刀装置。

优选地是，第三滚动元件也被设计为旋转对称元件，其与刀轴同轴地布置并且进一步以圆周方式布置。第三滚动元件优选包括数个第三滚子，它们以圆周方式等距布置。

根据进一步优选的实施例，第三滚动元件和第二滚动元件被适配并布置成使得第二滚动元件(优选第二滚动元件的第二滚子)的接触角和/或旋转轴线的倾斜方向不同于第三滚动元件(优选第三滚动元件的第三滚子)的接触角和/或旋转轴线的倾斜方向。在该实施例中，第二滚动元件和第三滚动元件的布置如下，即，使得：促进或支持第二滚动元件与第三滚动元件之间的在相反方向上的轴向力(拉力和推力)的载荷分离。

在进一步优选的实施例中，由第二滚动元件(优选第二滚动元件的第二滚子)的外表面形成的球体的中心位于第一滚动元件的中心平面内或者第一滚动元件从所述中心平面的轴向延伸的+/-25％范围内。在该实施例中，第二滚动元件(优选第二滚动元件的第二滚子)的外表面形成球体的一段，使得其(虚拟)中心位于第一滚动元件的中心平面内或者如上所述的沿其轴向延伸的范围内。

特别优选地是，第二滚动元件是球面止推轴承。进一步特别优选地是，第一滚动元件是球面或曲面滚子轴承。进一步优选地是，第三滚动元件是锥形滚子轴承。

根据可组合的另一个方面，切刀模块包括两个或更多个如本文所述的切刀组件。

根据还一组合方面，提出一种拆装用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件的方法，优选地是用于拆装如本文所述的切刀组件，所述方法优选包括：提供用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件，优选地提供如本文所述的切刀组件；拆除布置于刀轴和/或刀轴支撑结构上的切刀装置和/或后盖；重新安装切刀装置和/或后盖或者安装新的切刀装置和/或新的后盖；其中，在拆装切刀组件期间，第一滚动元件和第二滚动元件保持被安装于它们在刀轴支撑结构与刀轴之间的位置上。

根据所述方法的优选实施例，在拆装切刀组件期间，第三滚动元件保持被安装于它在刀轴支撑结构与刀轴之间的位置上。

优选地是，能够进行拆装来维修切刀组件。例如，优选在拆除布置于刀轴和/或刀轴支撑结构上的切刀装置和/或后盖之后并且在重新安装切刀装置和/或后盖或者安装新的切刀装置和/或新的后盖之前，可以对切刀组件或其部件，特别是密封布置和/或密封承载件执行检查、维护、更换和/或修理任务。

关于所述方法的优势、优选实施例和细节及其优选实施例，参阅上文关于切刀组件所述的对应方面和实施例。

附图说明

现将参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出沿如图2所示截面A-A的切刀组件的示例性实施例的纵向截面；

图2示出根据图1的切刀组件的横截面；

图3示出根据图1的切刀组件的俯视图的一部分；以及

图4示出切刀组件的纵向截面，其中指示第一滚动元件的中心平面和由第二滚动元件的第二滚子的外表面形成的球体的中心。

具体实施方式

图1至图4示出用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件1的示例性实施例，该切刀组件包括刀轴100以及呈壳体形式的刀轴支撑结构10。刀轴100被至少部分地布置于刀轴支撑结构10内，并且具有从设置有切刀装置200的机器延伸的延伸端102以及用于将刀轴100安装到机器的后端101。刀轴100的后端101设置有预张紧垫圈22，其经由预张紧螺栓23连接到刀轴100的后端101。在切刀组件1的后端20处，后盖21经由O型密封件24密封地连接到刀轴支撑结构10，利用预张紧垫圈22覆盖刀轴100的后端101。刀轴支撑结构10包括若干孔11，用于使刀轴支撑结构连接到用于切割岩石工作面的底切机器。

刀轴100具有中空内部110以及纵向轴线X或轴向方向。中空内部110被端部元件120覆盖。在刀轴100与刀轴支撑结构10之间，第一滚动元件510以浮置或可在轴向方向上滑动的方式布置。更进一步，第二滚动元件520被布置于刀轴支撑结构10与刀轴100之间。更进一步，可选的但优选的第三滚动元件530被布置于刀轴支撑结构10与刀轴100之间。第二滚动元件520被布置成在刀轴100的轴向方向上或者沿其纵向轴线X比第一滚动元件510更远离切刀装置200。第三滚动元件530被布置成在刀轴100的轴向方向上或者沿其纵向轴线X比第一滚动元件510和第二滚动元件520更远离切刀装置200。

在此所示的示例性实施例中，第一滚动元件510是曲面滚子轴承，第二滚动元件520是球面止推轴承，并且第三滚动元件530是锥形滚子轴承。第一滚动元件510包括由内圈滚道面512和外圈滚道面513围绕的第一滚子511。第二滚动元件520包括第二滚子521、刀轴圈522和座圈523以及保持架524。第三滚动元件530包括第三滚子531、内圈532和外圈533以及保持架534。

在刀轴100的延伸端102处，切刀装置200利用锁定布置800以可释放且旋转刚性的方式连接到刀轴100。锁定布置800包括布置并适配用以传递大致轴向载荷的第一锁定装置300以及布置并适配用以传递大致径向载荷的第二锁定装置400。第一锁定装置300和第二锁定装置400彼此径向间隔开，其中第一锁定装置300从第二锁定装置400径向向外定位。

第一锁定装置300包括用于将切刀装置200紧固到刀轴100的多个紧固元件。在本示例中，紧固元件是紧固螺栓，其延伸穿过切刀装置200中的配合孔290并且延伸到刀轴100中的盲孔190中。紧固元件可以是螺纹螺栓并且接合切刀装置200和刀轴100中的孔290和190中的配合螺纹。优选地是，紧固元件以圆周方式等距布置。

更进一步，切刀装置200与刀轴100在第一锁定装置300的区域中或第一锁定装置300周围的对接接头103处以分段方式彼此接触。特别地是，切刀装置200的轴向内端面或轴向内接触面240接触刀轴100上的对应接触面，以形成对接接头103。这种对接接头提供一种用于在从切刀装置200到刀轴100的推动方向上传递轴向载荷的有效方式。这可以具有如下优势，例如，除通过呈螺纹螺栓形式的紧固元件提供在两个轴向方向上传递轴向载荷(推力和拉力)的能力之外，还增加在推力方向上传递轴向载荷的能力。这特别有利的原因在于，在用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件的正常操作条件期间，需要从切刀装置200传递到刀轴100的推力通常远高于需要在相反方向上传递的拉力。因而，通过在第一锁定装置300处除紧固元件之外还设置对接接头103，能够提供有效的轴向载荷传递。

更进一步，通过将第一锁定装置300适配并布置用以在相反方向上传递轴向载荷，第一锁定装置300也被布置并适配用以传递弯曲力矩，特别是由于第一锁定装置300与第二锁定装置400相比具有相对更大的直径，出现的弯曲力矩能够被分成出现在两个相反紧固元件上的正轴向力和负轴向力。

在图1至图4所示的示例中，第二锁定装置400包括锥形锁定组件420，其包括用于使锥形外表面与锥形内表面彼此相对固定的多个固定元件410。在此所示的锥形锁定组件420的示例中，锥形锁定组件420包括具有锥形外表面的内锁定环422以及具有锥形内表面的外锁定环421。然而，在替选实施例中，能够在切刀装置200上形成锥形内表面，在此情况下，将不必设置外锁定环。通过优选以圆周方式等距布置的多个固定元件410，锥形内表面与锥形外表面能够彼此相对固定，由此使切刀装置200定中心于刀轴100上。更进一步，锥形锁定组件420在切刀装置200与刀轴100之间传递径向载荷方面是有效的。

这种具有第一锁定装置300和第二锁定装置400的锁定布置800具有的优势在于，切刀装置200能够以基本上无损的方式被拆除，并且被检修并重新安装或者替换成新的切刀装置，不必将整个切刀组件1送到车间，而是使切刀组件1保持安装在底切机器上，并且在现场更换仅切刀装置200。

当更换切刀装置200时，特别是将切刀装置200安装在刀轴100上时，优选地是，将第二锁定装置400和切刀装置200布置于刀轴上并且将第一锁定装置300布置就位。特别优选地是，按以下顺序进行下列步骤：第一步，对第二锁定装置施加初始张力，该初始张力优选小于第二锁定装置的目标张力的50％；第二步，对所述第一锁定装置施加初始张力，该初始张力优选小于第一锁定装置的目标张力的50％；第三步，对第二锁定装置施加目标张力；最后一步，对第一锁定装置施加目标张力。第一锁定装置和第二锁定装置的目标张力(以及对应地是，第一锁定装置和第二锁定装置的初始张力)可以不同并且取决于用作第一锁定装置和第二锁定装置的锁定装置的类型，特别是取决于在第一锁定装置和第二锁定装置中采用的固定元件或紧固元件的类型。

通过以这种方式将切刀装置安装在刀轴上，能够确保第二锁定装置400使切刀装置200恰当地定中心于刀轴100上，同时使第一锁定装置处的连接恰当地就位，以便正确地传递轴向载荷。

具有第一滚动元件510、第二滚动元件520和第三滚动元件530的轴承布置已被设计用以允许比现有技术更加明确地限定每个滚动元件的载荷情况，并且允许更精确地设计轴承并且设定其尺寸，从而导致更高的轴承寿命。第一滚动元件510是浮置的或可在轴向方向上滑动，使得第一滚动元件510基本上传递径向载荷。轴向载荷主要由第二滚动元件520和第三滚动元件530来传递。

第三滚动元件530和第二滚动元件520被适配和布置成使得第二滚动元件520的第二滚子521的接触角和/或旋转轴线的倾斜方向不同于第三滚动元件530的第三滚子531的接触角和/或旋转轴线的倾斜方向。通过这种方式，第三滚动元件530主要用于承受与主要由第二滚动元件520所承受的力相反方向上的轴向力。此外，第三滚动元件530用于预张紧或偏压第二滚动元件520。

为实现第二滚动元件520主要用于承受轴向载荷并且确保主要由第一滚动元件510承受径向载荷，如图4所示，与第二滚动元件520的第二滚子521的外表面正交的直线在第一滚动元件510的中心平面519处与刀轴100的纵向轴线X交叉。特别地是，由于第二滚动元件520是球面止推轴承，所以在纵向截面中，第二滚子521的外表面形成具有(虚拟)中心P的(虚拟)球体528。在此所示的示例中，如图4所示，由第二滚动元件520的第二滚子521的外表面形成的(虚拟)球体528的该(虚拟)中心P位于第一滚动元件510的纵向轴线X上并且位于(虚拟)中心平面519内。替选地是，如上所述，在球体528的中心P位于第一滚动元件510(特别是其第一滚子511)从该中心平面的轴向延伸的+/-25％或更小范围内，也能实现良好的结果。换言之，球体528的中心P可以沿刀轴100的纵向轴线X从中心平面519在上述范围内的一定程度上偏离。

优选地是，在拆装切刀组件期间，例如在拆除和/或重新安装切刀装置和/或密封布置和/或密封承载件期间，全部三个滚动元件510、520、530保持安装于它们在刀轴支撑结构10与刀轴之间的位置上。

在本文所示的实施例中，切刀装置200是刀圈，但也可以具有例如刀盘的形状。优选地是，切刀装置是悬臂式刀圈。如附图中的实施例所示，切刀装置200具有径向外端210和径向内端220，其中径向外端210的半径大于径向内端220的半径。邻近径向外端是轴向外端面230，并且邻近径向内端220是轴向内端面或轴向内接触面240。优选地是，轴向外端面230和轴向内端面240相互平行。

切刀组件1进一步包括密封承载件700，其以旋转刚性的方式固定到刀轴100上。在此所示的实施例中，密封承载件700呈环形，并且通过销720以旋转刚性的方式固定到刀轴100上并且通过O型密封件710相对于刀轴100被密封。密封承载件700用于承载密封布置600的至少一部分。在此所示的实施例中，密封布置600包括两个O型密封件611、612，它们使刀轴支撑结构10和密封承载件700相对于刀轴100被密封。通过将密封承载件700可释放地布置于刀轴上，能够容易且以无损的方式拆装，特别是维修例如更换或检修密封布置600或其部件。在此所示的实施例中，在能够拆除密封承载件700之前，需要首先拆除刀圈200。

在图1至图4中，示出切刀组件的优选示例，其具有经由锁定布置800连接的可释放的刀圈200，并且具有带有第一滚动元件510和第二滚动元件520以及优选但可选的滚动元件530的特殊轴承布置。尽管在附图中以组合方式显示这些方面，但也能够单独应用本文所述的不同方面。

附图标记列表

1 切刀组件

10 刀轴支撑结构

100 刀轴

101 后端

102 延伸端

103 对接接头

11 孔

120 端部元件

190 盲孔

20 后端

200 切刀装置

21 后盖

210 径向外端

22 预张紧垫圈

220 径向内端

23 预张紧螺栓

230 轴向外端面

24 O型密封件

240 轴向内端面

290 孔

300 第一锁定装置

400 第二锁定装置

410 固定元件

420 锥形锁定组件

421 外锁定环

422 内锁定环

510 第一滚动元件

511 第一滚子

512 内圈滚道面

513 外圈滚道面

519 中心平面

520 第二滚动元件

521 第二滚子

522、523 刀轴圈和座圈

524、534 保持架

528 球体

529 直线

530 第三滚动元件

531 第三滚子

532 内圈

533 外圈

600 密封布置

611、612 O型密封件

700 密封承载件

710 O型密封件

720 销

800 锁定布置

X 纵向轴线

P 中心

Claims (14)

1.一种用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件(1)，所述切刀组件(1)包括：

刀轴(100)，所述刀轴(100)能够被安装在所述底切机器上，所述刀轴(100)的一端从所述底切机器延伸，

切刀装置(200)，所述切刀装置(200)被布置成与所述刀轴(100)的延伸端连接；以及

锁定布置(800)，所述切刀装置(200)通过所述锁定布置(800)以可释放且旋转刚性的方式连接到所述刀轴(100)，其中，所述锁定布置(800)包括第一锁定装置(300)和第二锁定装置(400)，所述第一锁定装置(300)被布置并适配用以传递轴向载荷，所述第二锁定装置(400)被布置并适配用以传递径向载荷，

并且其中，所述第二锁定装置(400)包括锥形锁定组件，所述锥形锁定组件包括用于使锥形外表面与锥形内表面彼此相对固定的至少一个固定元件。

2.根据权利要求1所述的切刀组件(1)，

其中，所述第一锁定装置(300)和所述第二锁定装置(400)彼此径向间隔开。

3.根据前述权利要求中任一项所述的切刀组件(1)，

其中，所述第二锁定装置(400)被布置并适配用以使所述切刀装置(200)定中心于所述刀轴(100)上，和/或所述第一锁定装置(300)被布置并适配用以传递弯曲力矩。

4.根据权利要求1或2所述的切刀组件(1)，

其中，所述第一锁定装置(300)包括用于将所述切刀装置(200)固定到所述刀轴(100)上的一个、两个或更多个紧固元件。

5.根据权利要求1所述的切刀组件(1)，

其中，所述锥形锁定组件包括第一锁定环，所述第一锁定环包括所述锥形外表面。

6.根据权利要求1或5所述的切刀组件(1)，

其中，所述锥形锁定组件包括第二锁定环，所述第二锁定环包括所述锥形内表面。

7.根据权利要求1或5所述的切刀组件(1)，

其中，在所述切刀装置(200)上形成所述锥形内表面。

8.根据权利要求1所述的切刀组件(1)，

其中，所述切刀装置(200)与所述刀轴(100)在对接接头(103)处以分段方式彼此接触。

9.根据权利要求1所述的切刀组件(1)，

其中，密封承载件(700)被以可释放方式布置在所述刀轴(100)上，用于承载密封布置(600)的至少一部分。

10.根据权利要求9所述的切刀组件(1)，

其中，所述密封承载件(700)被以旋转刚性的方式固定到所述刀轴(100)。

11.根据权利要求9或10所述的切刀组件(1)，

其中，所述密封承载件(700)相对于所述刀轴(100)被密封。

12.根据权利要求1所述的切刀组件(1)，

其中，所述切刀装置(200)是悬臂式刀圈。

13.一种切刀模块，包括两个或更多个根据前述权利要求中任一项所述的切刀组件(1)。

14.一种组装用于切割岩石工作面的底切机器的切刀组件(1)的方法，其中所述切刀组件(1)是根据权利要求1-12中任一项所述的切刀组件(1)，所述方法包括：

提供刀轴(100)和切刀装置(200)，所述刀轴(100)能够安装在所述底切机器上，所述刀轴(100)的一端从所述底切机器延伸；

利用锁定布置(800)，通过以下方式使所述切刀装置(200)以可释放且旋转刚性的方式连接到所述刀轴(100)：

对所述锁定布置(800)的第二锁定装置(400)施加初始张力；

对所述锁定布置(800)的第一锁定装置(300)施加初始张力；

对所述第二锁定装置(400)施加目标张力；

对所述第一锁定装置(300)施加目标张力。

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