CN112112203B - 电机直驱的挖掘机推压机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机直驱的挖掘机推压机构，包括电机、推压轴、齿轮以及齿条；所述电机包括定子、转子以及电机轴，所述定子套设在所述转子外周，所述转子套设在所述电机轴外周，所述转子与所述电机轴通过花键连接，所述花键包括所述转子的转子内花键与所述电机轴的电机轴外花键，所述转子内花键与所述电机轴外花键之间设有容纳空间，所述容纳空间内设置有弹性体；所述推压轴与所述电机轴为一体结构；所述齿轮设置在所述推压轴上，所述推压轴通过所述齿轮驱动所述齿条。上述电机直驱的挖掘机推压机构直接利用齿条、齿轮传动，结构简单，传动效率高，噪音小，提高了推压机构的可靠性，降低了推压机构的故障率，降低了维护及维修成本。

Description

电机直驱的挖掘机推压机构

技术领域

本发明属于矿用挖掘机技术领域，尤其涉及一种电机直驱的挖掘机推压机构。

背景技术

传统的矿用挖掘机的推压机构，一般采用如图1所示的结构，由电机通过皮带轮，继而使用皮带驱动两级减速机的输入轴，减速机再通过两级减速驱动推压轴转动，推压轴通过齿轮齿条结构推动挖掘机的斗杆(勺杆)以及铲斗展开挖掘工作。此外，还有通过电机带动减速机，减速机末端通过卷筒、钢丝绳、滑轮以钢丝绳牵引的方式推动斗杆(勺杆)以及铲斗展开挖掘工作。

第一种电机通过皮带传递给减速机输入端，皮带的张紧力偏大，且需要定期张紧皮带以保持传动效率，可靠性偏低；第二种钢丝绳通过滑轮驱动斗杆(勺杆)以及铲斗，钢丝绳折弯、张紧，寿命较短，需要定期更换。上述两种驱动推压机构的方式，都存在可靠性差、需要定期维护的缺陷，此外，两种驱动推压机构的方式都要使用电机、减速机工作，导致推压机构结构比较复杂，能源利用效率比较低。

发明内容

本发明提出了一种电机直驱的挖掘机推压机构，以解决现有技术中推压机构结构复杂、需要定期维护、可靠性差、能源利用率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的电机直驱的挖掘机推压机构包括电机、推压轴、齿轮以及齿条；所述电机包括定子、转子以及电机轴，所述定子套设在所述转子外周，所述转子套设在所述电机轴外周，所述转子与所述电机轴通过花键连接，所述花键包括所述转子的转子内花键与所述电机轴的电机轴外花键，所述转子内花键与所述电机轴外花键之间设有容纳空间，所述容纳空间内设置有弹性体；所述推压轴与所述电机轴为一体结构；所述齿轮设置在所述推压轴上，所述推压轴通过所述齿轮驱动所述齿条。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述转子内花键与所述电机轴外花键分别设有齿和槽，所述电机轴外花键的槽的槽宽大于所述转子内花键的齿的齿宽，以及转子内花键的槽的槽宽大于所述电机轴外花键的齿的齿宽，所述容纳空间位于所述转子内花键与所述电机轴外花键的每组啮合的齿和槽之间。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述弹性体在所述容纳空间内过盈设置。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，其特征在于，所述弹性体与所述花键的齿的体积比为1：(0.5～1.5)。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述电机内置于挖掘机起重臂钢结构的内部，所述电机的定子固定在所述起重臂钢结构上。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述电机轴的两端设有轴承以及轴承座，所述轴承通过所述轴承座固定在起重臂钢结构上，所述轴承与所述电机轴连接。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述起重臂钢结构上开设有安装孔，所述电机轴一端的轴承座设置在所述安装孔内。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述轴承座与所述电机轴之间设有第一密封装置，所述第一密封装置用于防止外部物质进入所述电机内部。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述电机直驱推压机构包括安全制动器，所述安全制动器在所述电机侧端固定在挖掘机起重臂钢结构上，所述安全制动器的转子与所述电机的转子连接。

优选地，在上述电机直驱的挖掘机推压机构中，所述安全制动器与所述电机之间设有第二密封装置，所述第二密封装置用于防止外部物质进入所述电机的内部。

本发明的上述电机直驱的挖掘机推压机构直接利用齿条、齿轮传动，无需设置减速装置，结构简单，传动效率高，噪音小，并且大大提高了推压机构的可靠性，降低了推压机构的故障率，无需定期维护或更换传动装置，降低了维护及维修成本；此外，通过使电机的转子与电机轴花键连接，且花键之间设置容纳空间用于容纳弹性体，减缓了转子与电机轴之间的冲击，不仅进一步降低了工作噪音，而且避免了电机骤停后转子与电机轴之间的冲击造成电机损伤，提高了电机的使用寿命，进一步提高了推压机构运行的稳定性、可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中安装在挖掘机起重臂上的推压机构的结构示意图；

图2为安装在挖掘机起重臂上的本发明的电机直驱的挖掘机推压机构的结构示意图；

图3为图2的A-A剖面图；

图4为图3的H部放大图；

图5为图3的B-B剖视放大图；

图6为图5的I部放大图。

附图标记说明：110-定子；120-转子；121-转子内花键；130-电机轴；131-电机轴外花键；140-弹性体；150-安全制动器；160-轴承；170-轴承座；200-推压轴；300-齿条；10-起重臂；20-铲斗。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2至图5，本发明提出了一种电机直驱的挖掘机推压机构，包括电机、推压轴200、齿轮和齿条300。其中，电机包括定子110、转子120以及电机轴130，定子110套设在转子120外周，转子120套设在电机轴130外周，转子120与电机轴130通过花键连接，所述花键包括转子120的转子内花键121与电机轴130的电机轴外花键131，转子120的转子内花键121与电机轴130的电机轴外花键131之间设有容纳空间，容纳空间内设置有弹性体140；推压轴200与电机轴130为一体结构；齿轮设置在推压轴200上，推压轴200通过齿轮驱动齿条300，齿条300推动挖掘机的铲斗20进行挖掘作业。

该电机直驱的挖掘机推压机构工作时，电机启动后，定子110产生旋转磁场，定子110与转子120之间具有环形间隙，在旋转磁场的作用下，转子120开始转动；电机轴130与转子120通过花键连接，故电机轴130随转子120一同旋转；推压轴200与电机轴130为一体结构，故推压轴200与电机轴130一同旋转；推压轴200上的齿轮随推压轴200一同转动，由于齿轮与齿条300啮合，从而齿轮驱动齿条300以推动挖掘机的铲斗20进行挖掘作业。

该电机直驱的挖掘机推压机构直接利用齿条、齿轮传动，无需设置减速装置，结构简单，传动效率高，噪音小，并且大大提高了推压机构的可靠性，降低了推压机构的故障率，无需定期维护或更换传动装置，降低了维护及维修成本。

此外，电机的转子120与电机轴130通过花键连接，且花键之间设置容纳空间用于容纳弹性体140，由此减缓了转子120与电机轴130之间的冲击，不仅进一步降低了工作噪音，而且避免了电机骤停后转子120与电机轴130之间的冲击造成电机损伤，提高了电机的使用寿命，进一步提高了推压机构运行的稳定性、可靠性。

转子120的转子内花键121和电机轴130的电机轴外花键131分别均匀地设有齿和槽，电机轴外花键131的槽的槽宽大于转子内花键121的齿的齿宽，以及转子内花键121的槽的槽宽大于电机轴外花键131的齿的齿宽，因此当转子120的转子内花键121与电机轴130的电机轴外花键131连接时，转子内花键121的齿位于电机轴外花键131的槽内，电机轴外花键131的齿位于转子内花键121的槽内，且每组啮合的齿和槽之间具有容纳空间，弹性体140位于该容纳空间内。优选的，弹性体140在容纳空间内过盈设置。由于弹性体140由弹性材料制备而成，因此弹性体140可通过适度变性来减缓负载的变化带给推压机构的冲击，即当推压轴/电机轴130负载遇到较大的冲击而停止转动时，转子120由于惯性仍然在旋转，此时弹性体140的变形减缓了转子120与电机轴130之间的冲击，使推压机构的运行更加稳定可靠。

优选的，弹性体140与花键的齿的体积比为1：(0.5～1.5)。更优选的，弹性体140与花键的齿的体积比为1：1。例如，弹性体140与花键的齿的体积相同或相近，即弹性体140的长度与转子120沿电机轴130方向的长度相同、弹性体140的高度与花键的齿的高度相同、弹性体140的宽度与花键的齿的比为1：(0.5～1.5)，优选为1:1。当弹性体140与花键的齿的体积比过大时，则转子120与电机轴130的连接接近于柔性连接，导致推压机构的启动、停止过于延迟，影响操作的准确性；而当弹性体140与花键的齿体积比过小时，转子120与电机轴130的连接接相当于刚性连接，弹性体140变形缓冲的作用较小，对转子120对电机轴130的冲击减缓作用较弱。

作为一种可选实施方式，电机内置于挖掘机起重臂10的钢结构的内部，电机的定子110固定在起重臂10的钢结构上。此时，起重臂10的钢结构作为电机的外壳，电机无需设立独立的外壳，从而使推压机构的结构更为简单紧凑。

作为一种可选实施方式，电机轴130的两端设有轴承160和轴承座170，轴承160通过轴承座170固定在起重臂10的钢结构上，轴承160与电机轴130连接。

可选地，轴承160为滚动轴承，滚动轴承的外圈固定在轴承座170上，滚动轴承的内圈通过套筒等与电机轴130连接，即电机轴130与套筒连接，套筒位于滚动轴承的内圈内部。

进一步优选地，起重臂10的钢结构上开设有安装孔，电机轴130一端的轴承座170设置在安装孔内。

可选地，起重臂10的钢结构的侧面开设有一个安装孔，该安装孔的位置与电机轴130的位置对应且安装孔的孔径大于电机的转子120的直径，电机轴130一端的轴承座170通过止口和法兰固定在该安装孔处。该安装孔处除了固定轴承座170为电机提供支撑力外，还可用于安装或维修时从该起重臂钢结构侧面的安装孔拆装电机的转子120。

作为一种可选实施方式，轴承座170与电机轴130之间设有第一密封装置，第一密封装置用于防止外部物质进入电机内部。

优选地，第一密封装置位于轴承160与转子120之间，该第一密封装置用于防止粉尘、轴承160的润滑油等外部物质进入转子120内部。

作为一种可选实施方式，本发明的电机直驱的挖掘机推压机构包括安全制动器150，该安全制动器150安装在电机侧端，用于为电机提供安全制动。

可选地，安全制动器150为常闭式安全制动器，该常闭式安全制动器的转子与电机的转子120连接，常闭式安全制动器固定在起重臂10的钢结构上。

例如，安全制动器150的转子与电机的转子120通过法兰连接，安全制动器150通过法兰固定在一个法兰盘上，该法兰盘进一步通过螺栓固定在起重臂钢结构上，从而实现安全制动器150的安装以及与电机的制动连接。

进一步可选地，安全制动器150与电机之间设有第二密封装置，第二密封装置用于防止外部物质进入电机的内部。

优选地，第二密封装置位于安装安全制动器150的法兰盘与安全制动器150的转子之间，通过第二密封装置可防止粉尘等外部物质进入电机的内部。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。

还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (5)

1.一种电机直驱的挖掘机推压机构，其特征在于，所述电机直驱的挖掘机推压机构包括电机、推压轴、齿轮以及齿条；所述电机包括定子(110)、转子(120)以及电机轴(130)，所述定子(110)套设在所述转子(120)外周，所述转子(120)套设在所述电机轴(130)外周，所述转子(120)与所述电机轴(130)通过花键连接，所述花键包括所述转子(120)的转子内花键(121)与所述电机轴(130)的电机轴外花键(131)，所述转子内花键(121)与所述电机轴外花键(131)之间设有容纳空间，所述容纳空间内设置有弹性体(140)；所述推压轴与所述电机轴(130)为一体结构；所述齿轮设置在所述推压轴上，所述推压轴通过所述齿轮驱动所述齿条；

所述转子内花键(121)与所述电机轴外花键(131)分别设有齿和槽，所述电机轴外花键(131)的槽的槽宽大于所述转子内花键(121)的齿的齿宽，以及转子内花键(121)的槽的槽宽大于所述电机轴外花键(131)的齿的齿宽，所述容纳空间位于所述转子内花键(121)与所述电机轴外花键(131)的每组啮合的齿和槽之间；

所述弹性体(140)在所述容纳空间内过盈设置，所述弹性体(140)与所述花键的齿的体积比为1：1；

所述电机轴(130)的两端设有轴承(160)以及轴承座(170)，所述轴承(160)通过所述轴承座(170)固定在起重臂钢结构上，所述轴承(160)与所述电机轴(130)连接；

所述起重臂钢结构的侧面开设有一个安装孔，所述安装孔的位置与所述电机轴(130)的位置对应且所述安装孔的孔径大于所述转子(120)的直径，所述电机轴(130)一端的轴承座(170)通过止口和法兰固定在所述安装孔处。

2.根据权利要求1所述的电机直驱的挖掘机推压机构，其特征在于，所述电机内置于挖掘机起重臂钢结构的内部，所述电机的定子(110)固定在所述起重臂钢结构上。

3.根据权利要求1所述的电机直驱的挖掘机推压机构，其特征在于，所述轴承座(170)与所述电机轴(130)之间设有第一密封装置，所述第一密封装置用于防止外部物质进入所述电机内部。

4.根据权利要求1所述的电机直驱的挖掘机推压机构，其特征在于，所述电机直驱推压机构包括安全制动器(150)，所述安全制动器(150)在所述电机侧端固定在挖掘机起重臂钢结构上，所述安全制动器(150)的转子(120)与所述电机的转子(120)连接。

5.根据权利要求4所述的电机直驱的挖掘机推压机构，其特征在于，所述安全制动器(150)与所述电机之间设有第二密封装置，所述第二密封装置用于防止外部物质进入所述电机的内部。

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