CN111371244A - 一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸 - Google Patents

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李靖祥
窦尧
赵升吨
王永飞
孟兴旺
张鹏
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Abstract

本发明涉及新型采煤装备技术领域，具体涉及一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸,包括箱体、驱动装置、传动装置和执行装置；驱动装置包括电机、减速器，所述电机与减速器连接，且电机通过减速器固定在箱体上；传动装置包括蜗杆、蜗轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮，所述蜗杆与减速器的输出轴连接，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮与第一锥齿轮连接，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合；所述执行装置包括丝杠、丝杠滚柱、丝杠螺母、推杆和缸体；所述缸体和箱体固定，包括丝杠、丝杠滚柱、丝杠螺母位于缸体内，所述丝杠与第二锥齿轮连接，丝杠螺母通过丝杠滚柱与丝杠连接，丝杠螺母和推杆固定。本发明实现了电动缸大推力、防反转和伺服控制的功能。

Description

一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸
技术领域
本发明涉及新型采煤装备技术领域，具体涉及一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸。
背景技术
电动缸是将电能转化为机械能，此过程完全由机械结构实现，相比于气压缸与液压缸的优点是，不会因气体和液体的压缩性而影响缸体的刚度；电动缸直接由电机驱动传动机构实现直线运动输出；与液压缸相比无需额外的辅助装置、结构紧凑、无污染，并且具有良好的可控性；相比气压缸和液压缸的经济成本，电动缸系统则提供了更加经济的解决方案。
电动缸目前主要有三种形式，主要根据电机与螺杆安装位置的不同可分为直线式电动缸、折返式电动缸和垂直式电动缸。电动缸的传动形式也是多样化的，有梯形丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠，其中滚柱丝杠可以在最恶劣的条件下承载数千小时的重载。这使得滚柱丝杠成为在要求苛刻的连续重载的条件下的理想选择。
在一些直线运动行程大、承载力高的场合，例如采煤装备支架，需要较长的丝杠或螺母，同时也要求设计较长的滚柱以增加啮合点，这就增加了制造的难度，因此有必要开发新的传动形式以满足特殊场合的需要。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，其实现电动缸大推力、防反转和伺服控制的功能。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，包括箱体，其特殊之处在于：
还包括驱动装置、传动装置和执行装置；
所述驱动装置包括电机、减速器，所述电机与减速器连接，且电机通过减速器固定在箱体上；
所述传动装置位于箱体内，传动装置包括蜗杆、蜗轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮，所述蜗杆与减速器的输出轴连接，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮与第一锥齿轮连接，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合；
所述执行装置包括丝杠、丝杠滚柱、丝杠螺母、推杆和缸体；所述缸体和箱体固定，包括丝杠、丝杠滚柱、丝杠螺母位于缸体内，所述丝杠与第二锥齿轮连接，丝杠螺母通过丝杠滚柱与丝杠连接，丝杠螺母和推杆固定。
进一步地，上述蜗杆与减速器的输出轴通过第一联轴器连接。
进一步地，上述丝杠与第二锥齿轮通过第二联轴器连接。
进一步地，上述蜗轮与第一锥齿轮通过键连接。
进一步地，上述电机为伺服电机。
进一步地，上述减速器为行星减速器。
本发明的优点：
1)本发明通过使用可以承受较大载荷的滚柱丝杠作为执行机构，使电动缸可以输出大推力；
2)本发明的传动装置使用带自锁功能的蜗轮蜗杆，使电动缸具有防反转自锁功能并可灵活解锁；
3)本发明的驱动装置采用交流伺服电机，可实现电动缸的伺服控制。
附图说明
图1为本发明一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸的立体图；
图2为本发明一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸的主视图；
图3为图2中A-A方向剖视图；
图4为图2中B-B方向剖视图。
其中，1、电机；2、减速器；3、箱体；4、蜗杆；5、蜗轮；6、第一锥齿轮；7、第二锥齿轮；8、丝杠；9、丝杠滚柱；10、丝杠螺母；11、推杆；12、缸体；13、第一联轴器；14、第二联轴器；15、第一深沟球轴承；16、第一圆柱滚子轴承；17、第三圆柱滚子轴承；18、第一轴承支撑座；19、第二轴承支撑座；20、第二圆柱滚子轴承；21、第四圆柱滚子轴承；22、第三轴承支撑座；24、底座；25、第五圆柱滚子轴承；26、第四轴承支撑座8；27、第二深沟球轴承。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
参见图1-图4，一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，包括箱体3、驱动装置、传动装置和执行装置。
所述驱动装置包括电机1、减速器2，所述电机1与减速器2通过螺栓固定连接，减速器2固定在箱体3上。减速器2的输出轴与第一深沟球轴承15过盈配合，第一深沟球轴承15安装在箱体3中对减速器2起支撑作用。第一深沟球轴承15的一端通过减速器2的轴肩进行轴向定位，另一端通过垫圈进行轴向定位。所述电机1为伺服电机。所述减速器2为行星减速器。
所述传动装置位于箱体3内，传动装置包括蜗杆4、蜗轮5、第一锥齿轮6、第二锥齿轮7，蜗杆4与第一圆柱滚子轴承16和第二圆柱滚子轴承20过盈配合，其中第一圆柱滚子轴承16安装在第一轴承支撑座18中，第二圆柱滚子轴承20安装在第二轴承支撑座19中，对蜗杆4起支撑作用。蜗杆4与蜗轮5啮合传动，通过设计参数，可实现自锁功能。
所述蜗杆4与减速器2的输出轴通过第一联轴器13连接，蜗杆4与蜗轮5啮合，所述蜗轮5与第一锥齿轮6通过键连接，第二锥齿轮7与第一锥齿轮6啮合。
第一锥齿轮6与第三圆柱滚子轴承17和第四圆柱滚子轴承21过盈配合，其中第四圆柱滚子轴承21安装在第三轴承支撑座22中，对第一锥齿轮6起支撑作用，第三圆柱滚子轴承17安装在底座24中，对第一锥齿轮6起轴向定位和支撑作用。第二锥齿轮7与第一锥齿轮6采用传动比为1：1的传动方式，作用为改变传动方向。第二锥齿轮7与第五圆柱滚子轴承25过盈配合，第五圆柱滚子轴承25安装在第四轴承支撑座26中，对第二锥齿轮7起支撑作用。第三轴承支撑座22、第一轴承支撑座18、底座24、第二轴承支撑座19、第四轴承支撑座26固定在箱体3上。第一圆柱滚子轴承16、第三圆柱滚子轴承17、第四圆柱滚子轴承21、第二圆柱滚子轴承20以及第五圆柱滚子轴承25通过弹性挡圈与相应轴承支撑座或底座进行定位。
所述执行装置包括丝杠8、丝杠滚柱9、丝杠螺母10、推杆11和缸体12；所述缸体12和箱体3固定，包括丝杠8、丝杠滚柱9、丝杠螺母10位于缸体12内，所述丝杠8与第二锥齿轮7通过第二联轴器14连接，丝杠螺母10通过丝杠滚柱9与丝杠8连接，丝杠螺母10和推杆11固定。
丝杠8与第二深沟球轴承27过盈配合，其中第二深沟球轴承27安装在箱体3中，对丝杠8起支撑作用。第二深沟球轴承27的一端通过丝杠8的轴肩进行轴向定位，另一端通过垫圈进行轴向定位。缸体12与箱体3固定，限制推杆11和丝杠螺母10仅作直线往复运动。
不工作时，丝杠螺母10与箱体3接触，此时电动缸尺寸在运动方向上达到最小值。
本发明的工作原理为：
电机1将动力输入减速器2，通过减速器2降速增扭，然后将动力传递到蜗杆4。蜗杆4与蜗轮5的传动可提供较大的传动比，且可以实现自锁功能。由于蜗轮蜗杆机构使机构旋转方向变化了90度，因此通过第一锥齿轮6和第二锥齿轮7，进行传动比为1：1的传动，使旋转方向共变化180度，实现折返式传动。第二锥齿轮7的输出轴带动丝杠8转动，推杆11与丝杠螺母10连接，且推杆11的旋转自由度受到缸体12的限制，因此可实现推杆11的直线往复运动，且能满足大推力、防反转和伺服控制的要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，包括箱体(3)，其特征在于：
还包括驱动装置、传动装置和执行装置；
所述驱动装置包括电机(1)、减速器(2)，所述电机(1)与减速器(2)连接，且电机(1)通过减速器(2)固定在箱体(3)上；
所述传动装置位于箱体(3)内，传动装置包括蜗杆(4)、蜗轮(5)、第一锥齿轮(6)、第二锥齿轮(7)，所述蜗杆(4)与减速器(2)的输出轴连接，蜗杆(4)与蜗轮(5)啮合，蜗轮(5)与第一锥齿轮(6)连接，第二锥齿轮(7)与第一锥齿轮(6)啮合；
所述执行装置包括丝杠(8)、丝杠滚柱(9)、丝杠螺母(10)、推杆(11)和缸体(12)；所述缸体(12)和箱体(3)固定，包括丝杠(8)、丝杠滚柱(9)、丝杠螺母(10)位于缸体(12)内，所述丝杠(8)与第二锥齿轮(7)连接，丝杠螺母(10)通过丝杠滚柱(9)与丝杠(8)连接，丝杠螺母(10)和推杆(11)固定。
2.根据权利要求1所述的一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述蜗杆(4)与减速器(2)的输出轴通过第一联轴器(13)连接。
3.根据权利要求2所述的一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述丝杠(8)与第二锥齿轮(7)通过第二联轴器(14)连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述蜗轮(5)与第一锥齿轮(6)通过键连接。
5.根据权利要求4所述的一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述电机(1)为伺服电机。
6.根据权利要求5所述的一种采煤装备支架用大推力滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述减速器(2)为行星减速器。
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