CN112901725A - 一种钾盐矿重型采钾机动力截割头 - Google Patents

Abstract

本发明属于钾盐及工业矿物质矿井采掘设备动力截割头技术领域，具体是一种钾盐矿重型采钾机动力截割头。包括中间左轮毂、侧轮毂、侧驱动轮毂、主轴以及型面轴，中间驱动盘两侧对称安装中间右轮毂和中间左轮毂，中间右轮毂和中间左轮毂的外侧与侧轮毂连接，侧轮毂与中间右轮毂和中间左轮毂的分别设置有浮动密封结构，侧轮毂外侧与侧驱动轮毂固定，中间右轮毂、中间驱动盘、中间左轮毂以及侧轮毂组成低速箱体，低速箱体内设置有主轴，主轴两端分别与侧驱动轮毂固定，主轴左右两端与小锥齿轮啮合，小锥齿轮固定套在型面轴一端，型面轴外侧套有轴套，型面轴另一端与设置在高速箱体内的齿轮变速结构连接，齿轮变速结构与动力输入结构连接。

Description

一种钾盐矿重型采钾机动力截割头

技术领域

本发明属于钾盐及工业矿物质矿井采掘设备动力截割头技术领域，具体是一种钾盐矿重型采钾机动力截割头。

背景技术

钾盐矿高温高湿高腐蚀环境，钾盐矿井下温度平均高达40℃，而且由于采掘工艺特点，掘进过程中基本不进行顶板和侧帮的支护，动力截割头伴随采矿机连续工作周期长，同时由于减速器结构设计紧凑，功率密度大，形成减速器自身散热性能差的特点；同时由于截割时粉尘大，常规透气塞极易发生堵塞而起不到透气作用，最终导致减速器箱体内部热量积聚，加之减速器连续长时间运行，形成减速器高温运作，从而引起密封和轴承的损坏及缩短使用寿命；钾盐矿属于腐蚀性矿物质，截割钾盐粉尘极易侵入减速器的浮动密封，引起浮动密封的腐蚀性损坏漏油，而浮动的更换涉及拆解部件多，井下维护困难，成本昂贵；钾盐矿地质条件复杂，截割坚硬钾盐矿石时，减速器产生强烈的冲击和振动，现有技术中动力截割头的传动轴具体为一种传递大扭矩的三角等距型面轴，通过纵向设置于减速器高低速箱体连接段，三角型面轴与小锥齿轮内型面孔配合，由于结构紧凑，实际使用中型面轴处于无油膜的干摩擦运行，极易发生磨损失效及疲劳断裂现象；高低速箱体连接段尺寸受到动力截割头外侧滚筒截齿分布的影响，连接段横向尺寸不能过大，同时，为了满足三角型面轴强度的要求，连接段的尺寸又不能过小，最终形成一定厚度的连接段外臂无法布置截齿参与盐臂的截割，现有技术中通过在连接段外臂安装固定截割环的方式以实现截割盐臂的目的，在节理发育不完全的钾盐等工业矿物质矿井开采中，固定截割环很难实现截割破壁，影响开采效率；截割电机通过长螺栓及止口与固定减速器的截割部连接，减速器高速端压盖外侧通过静密封与电机端盖密封，电机外形尺寸大，悬臂长，加之截割时振动大，极易引起电机和长螺栓随截割振动产生一定的挠曲变形，这样容易导致减速器压盖与电机贴合面形成缝隙，引起外部的水进入减速器及电机，致使电机烧坏及减速器内部油液乳化；同时，由于减速器高速箱体压力大，密封在压力气体的反复释放冲击作用下，极易发生连续滑移及失效漏油。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种钾盐矿重型采钾机动力截割头。

本发明采取以下技术方案：一种钾盐矿重型采钾机动力截割头，包括中间右轮毂、中间驱动盘、中间左轮毂、侧轮毂、侧驱动轮毂、主轴以及型面轴，中间驱动盘两侧对称安装中间右轮毂和中间左轮毂，中间右轮毂和中间左轮毂的外侧与侧轮毂连接，侧轮毂与中间右轮毂和中间左轮毂的分别设置有浮动密封结构，侧轮毂外侧与侧驱动轮毂固定，中间右轮毂、中间驱动盘、中间左轮毂以及侧轮毂组成低速箱体，低速箱体内设置有主轴，主轴两端分别与侧驱动轮毂固定，主轴左右两端与小锥齿轮啮合，小锥齿轮固定套在型面轴一端，型面轴外侧套有轴套，小锥齿轮与型面轴固定的一端外侧通过轴承X固定，小锥齿轮中部固定在轴承IX上，轴承IX安装在与低速箱体内部固定的端盖上，型面轴另一端与设置在高速箱体内的齿轮变速结构连接，齿轮变速结构与动力输入结构连接。

小锥齿轮上开有与低速箱体连通的润滑油道，型面轴上开有与润滑油道连通的径向孔，径向孔与型面轴和小锥齿轮的接触面连通，小锥齿轮端部外侧设置有油封，小锥齿轮与型面轴之间设置有反向油封。其中反向密封的设置有利于形成型面轴孔间的储油润滑，避免随截割减速器不同高低位截割姿态下润滑油流入花键轴和轴套间，从而起不到润滑作用。

高速箱体与低速箱体上部之间开设有高低速箱体连通油道，低速箱体上部与通过透气通道与外界连通，并在透气通道端部设置透气塞，低速箱体下部通过低速箱体出油通道与外部连通。

高速箱体上开有回油口，低速箱体出油通道的出口与回油口之间依次连通齿轮泵、过滤器和冷却器，低速箱体出油通道的出口处设置有油量传感器，高低速箱体连通油道连通低速箱体的一端开口开设在小锥齿轮上方一侧。

通过在低速箱体设置透气通道实现引流式透气。其中，高速箱体中的气体在循环油的作用下汇入低速箱体，低速箱体中的气体最终通过低速箱体透气通道及透气塞实现引流。其中，透气塞固定到减速器大面板上，内藏于截割部内，有效保护透气塞，方便维护。

通过在壳体建立高低速箱体循环油道，低速箱体油液通过外置齿轮泵、过滤器、冷却器后进入高速箱体，其中高速箱体设有连通低速箱体的过油通道，其中，高低速过油通道的设置考虑动力截割头不同举升截割姿态下，高速箱体均能实现全程润滑。根据高速箱体容油量和齿轮泵排量及过油通道通流量，通道位置高度设置为高速箱体五分之三处。

其中，高速箱体的油液通过油通道进入低速箱体后，对小锥齿轮轴承形成喷射润滑，有效润滑和保护轴承。

浮动密封结构包括侧轮毂与侧驱动轮毂之间设置的浮动密封，侧轮毂外侧通过螺钉安装有浮封座I，侧驱动轮毂上安装有浮封座II，浮封座I和浮封座II对应设置，浮封座I和浮封座II设置在浮动密封外侧，浮封座I和浮封座II之间设置机械迷宫密封，机械迷宫密封的外侧开口处设置有防尘轴封，防尘轴封外侧沿轴向安装有弹簧。通过增设耐腐蚀性防尘轴封，具体为一种由特种橡胶材质制作，可根据浮动密封装配间隙，沿轴向通过调节弹簧的伸缩实现调节的防尘轴封，同时能够适应浮动密封间隙的调整；更换及调节方便，无需拆解减速器相关零部件，可有效保护浮动密封，解决现有技术中浮动密封频繁失效漏油现象及带来的浮封维护困难问题。浮动座间形成机械式的迷宫密封，进一步加强密封效果，防止粉尘侵入密封。

径向孔沿型面轴径向120°均匀分布有3组。能够实现型面轴孔间的充分润滑，提高润滑性能。

与现有技术相比，本发明提出一种适用于钾盐矿井开采的大功率密度动力截割头及安装此减速器的采钾机，以实现钾盐矿井开采的高产高效和提高减速器的过热能力，实现运行高可靠性和提高减速器大修寿命周期。

附图说明

图1为本发明结构图；

图2为图1中型面轴处的剖面图；

图3为型面轴保护结构的示意图；

图4为型面轴结构示意图；

图5为浮动密封结构示意图；

图6为强制冷却循环系统示意图；

图中1-大齿轮，2-轴承I，3-轴承座I，4-闷盖，5-压盖，6-弹簧座 ，7-O型圈密封，8-弹簧，9-轴承座II，10-小盖，11-油封，12-轴承II，13-轴齿轮，14-侧箱盖，15-壳体，16-轴承III，17-轴承盖，18-油封，19-螺塞，20-组合垫圈，21-截割环，22-轴承IV，23-中间浮动密封，24-轴承V，25-轴承VI，26-小轴承盖，27-中间右轮毂，28-销套，29-连接螺钉，30-中间驱动盘，31-挡块，32-中间套，33-中间左轮毂，34-大锥齿轮组件，35-太阳轮轴，36-连接销，37-内齿圈，38-行星轮组件，39-侧轮毂，40-套，41-浮动密封，42-轴向伸缩密封，43-O型圈密封，44-距离套，45-轴承VII，46-侧驱动轮毂，47-轴承压盖，48-键，49-侧驱动盘，50-轴端压盖，51-主轴，52-轴承VIII，53-浮封座I，54-浮封座II，55-连接螺钉，56-轴套，57-型面轴，59-轴承座IX，60-端盖，61-轴承IX，62-小锥齿轮，63-轴承X，64-油封，65-油封，66-低速箱体出油通道，67-高低速箱体连通油道，68-低速箱体透气通道，69-透气塞，70-高速箱体，71-油量传感器，72-低速箱体，73-回油口，74-润滑油道，75-径向孔，76-油封，77-反向油封，78-防尘轴封，79-弹簧，80-机械迷宫密封，81-齿轮泵，82-过滤器，83-冷却器。

具体实施方式

如图1、2所示，一种钾盐矿重型采钾机动力截割头，包括中间右轮毂27、中间驱动盘30、中间左轮毂33、侧轮毂39、侧驱动轮毂46、主轴51以及型面轴57，中间驱动盘30两侧对称安装中间右轮毂27和中间左轮毂33，中间驱动盘30通过连接螺钉29与中间右轮毂27和中间左轮毂33固定，连接螺钉29上套有销套28和中间套32，连接螺钉29外端设置挡块31。中间右轮毂27和中间左轮毂33的外侧与侧轮毂39连接，侧轮毂39与中间右轮毂27和中间左轮毂33的分别设置有浮动密封结构，侧轮毂39外侧与侧驱动轮毂46固定，中间右轮毂27、中间驱动盘30、中间左轮毂33以及侧轮毂39组成低速箱体72，低速箱体72内设置有主轴51，主轴51两端分别与侧驱动轮毂46固定，主轴51左右两端与小锥齿轮62啮合，小锥齿轮62固定套在型面轴57一端，型面轴57外侧套有轴套56，小锥齿轮62与型面轴57固定的一端外侧通过轴承X63固定，小锥齿轮62中部固定在轴承IX61上，轴承IX61安装在与低速箱体72内部固定的端盖60上，型面轴57另一端与设置在高速箱体70内的齿轮变速结构连接，齿轮变速结构与动力输入结构连接。

其中，齿轮变速结构包括安装型面轴57的轴承I2，型面轴57的周侧设置有油封18，轴承I2安装在轴承座I3上，轴承I2外侧设置大齿轮1。动力输入结构包括与大齿轮1啮合的轴齿轮13，轴齿轮13安装在轴承12和轴承II16上，轴承III16，轴承II12安装在轴承座II9上，轴承座II9安装在小盖10上，并在之间设置油封11。轴承II12外侧设置有压盖5，并在轴承II12与压盖之间设置O型圈密封7以及安装在弹簧座6上的弹簧8。压盖5和小盖10通过螺钉与壳体固定。

主轴51的左右两端安装在太阳轮轴35上，太阳轮轴35尚固定有大锥齿轮组件34，大锥齿轮组件34安装在轴承IV22和轴承VI25上，太阳轮轴35安装在轴承V24上。太阳轮轴35与行星轮组件38连接，行星轮组件38上套有内齿圈37。

如图3所示，小锥齿轮62上开有与低速箱体72连通的润滑油道74，型面轴57上开有与润滑油道74连通的径向孔75，径向孔75与型面轴57和小锥齿轮62的接触面连通，小锥齿轮62端部外侧设置有油封76，小锥齿轮62与型面轴57之间设置有反向油封77。

通过在有限空间设置油封76和反向油封77，实现型面轴57储油润滑下的油膜传扭。具体为减速器低速箱体的润滑油通过润滑油道74进入径向孔75，再通过沿型面轴57径向均匀分布的油孔进行充分润滑。其中，油封76和反向油封77的设置有利于形成型面轴孔间的储油润滑，避免随减速器不同高低位截割姿态下润滑油流入型面轴57和轴套56间，从而起不到润滑作用。油封76和反向油封77在满足结构强度设计要求的前提下，实现了型面轴孔间的储油润滑，保证动压润滑油膜的形成，避免干摩擦运行，实现高寿命传动。

如图2所示，高速箱体70与低速箱体72上部之间开设有高低速箱体连通油道67，低速箱体72上部与通过透气通道28与外界连通，并在透气通道28端部设置透气塞69，低速箱体72下部通过低速箱体出油通道73与外部连通。

如图6所示，高速箱体70上开有回油口73，低速箱体出油通道66的出口与回油口73之间依次连通齿轮泵81、过滤器82和冷却器83，低速箱体出油通道66的出口处设置有油量传感器71，高低速箱体连通油道67连通低速箱体的一端开口开设在小锥齿轮62上方一侧。

以齿轮泵81、过滤器82和冷却器83为主的强制冷却循环系统以及透气结构。其中，强制冷却循环系统通过在减速机的壳体上建立低速箱体出油通道73，低速箱体72内的油液通过外置的齿轮泵81、过滤器82、冷却器83后回流入高速箱体70。而高速箱体70内的油液通过高低速箱体连通油道67进入低速箱体72内。而高低速箱体连通油道67连通低速箱体的一端开口开设在小锥齿轮62上方一侧。高速箱体70的油液通过高低速箱体连通油道67进入低速箱体72后，对小锥齿轮62以及轴承形成喷射润滑，有效润滑和保护轴承。最后，冷却使用后的油液又通过低速箱体出油通道73进行循环冷却。

整个截割头由于散热能力差，需要设置强制冷却循环系统。而油液对小锥齿轮62以及轴承润滑冷却后，会产生大量的气体，透气性差也会导致加剧过热的问题。在减速器壳体内建立低速箱体透气通道68，低速箱体透气通道68把低速箱体72内产生的气体排出减速器内。本申请把强制冷却循环与排气结合，从而解决截割透自身散热能力差，形成截割头过热现象的问题。本申请把冷却，润滑，透气散热三项功能合而为一，解决了截割头寿命短的问题。

低速箱体出油通道73的出口处设置有油量传感器71。通过油量传感器71可实时对减速器运行油温进行监测，在齿轮泵出口处设有油量传感器，可实时对循环冷却系统工作状态进行监测，当油温及油量出现异常时，通过报警及联锁反馈停机保护，避免减速器过热运行进而引发故障。

如图5所示，浮动密封结构包括侧轮毂39与侧驱动轮毂46之间设置的浮动密封41，侧轮毂39外侧通过螺钉安装有浮封座I53，侧驱动轮毂46上安装有浮封座II54，浮封座I53和浮封座II54对应设置，浮封座I53和浮封座II54设置在浮动密封41外侧，浮封座I53和浮封座II54之间设置机械迷宫密封80，机械迷宫密封80的外侧开口处设置有防尘轴封78，防尘轴封78外侧沿轴向安装有弹簧79。

通过增设耐腐蚀性防尘轴封78，具体为一种由特种橡胶材质制作，可根据浮动密封装配间隙，沿轴向通过调节弹簧的伸缩实现调节的防尘轴封，同时能够适应浮动密封间隙的调整.

更换及调节方便，无需拆解减速器相关零部件，可有效保护浮动密封，解决现有技术中浮动密封频繁失效漏油现象及带来的浮封维护困难问题。

浮动座间形成机械式的迷宫密封，进一步加强密封效果，防止粉尘侵入密封。

径向孔75沿型面轴径向120°均匀分布有3组。多组径向孔8能够实现型面轴孔间的充分润滑，提高润滑性能。

型面轴75的花键采用鼓形齿。针对型面轴纵向尺寸大，刚度不足引起的挠曲变形而带来的传扭不同步，磨损加剧问题，通过采用鼓形花键，可以实现对挠曲变形的适应，形成浮动连接，对花键连接和型面连接起到均载作用，有效减小磨损，延长使用寿命。在满足连接强度的前提下，鼓形齿的型面轴75提高了对型面轴75重载传扭作用下挠曲变形的适应性及起到浮动均载作用。

型面轴75表面氮化处理。增强了耐磨性，密封配合轴径段氮化后抛光处理，进一步减小密封摩擦阻力，延长密封使用寿命。

Claims (4)

1.一种钾盐矿重型采钾机动力截割头，其特征在于：包括中间右轮毂（27）、中间驱动盘（30）、中间左轮毂（33）、侧轮毂（39）、侧驱动轮毂（46）、主轴（51）以及型面轴（57），中间驱动盘（30）两侧对称安装中间右轮毂（27）和中间左轮毂（33），中间右轮毂（27）和中间左轮毂（33）的外侧与侧轮毂（39）连接，侧轮毂（39）与中间右轮毂（27）和中间左轮毂（33）的分别设置有浮动密封结构，侧轮毂（39）外侧与侧驱动轮毂（46）固定，中间右轮毂（27）、中间驱动盘（30）、中间左轮毂（33）以及侧轮毂（39）组成低速箱体（72），低速箱体（72）内设置有主轴（51），主轴（51）两端分别与侧驱动轮毂（46）固定，主轴（51）左右两端与小锥齿轮（62）啮合，小锥齿轮（62）固定套在型面轴（57）一端，型面轴（57）外侧套有轴套（56），小锥齿轮（62）与型面轴（57）固定的一端外侧通过轴承X（63）固定，小锥齿轮（62）中部固定在轴承IX（61）上，轴承IX（61）安装在与低速箱体（72）内部固定的端盖（60）上，型面轴（57）另一端与设置在高速箱体（70）内的齿轮变速结构连接，齿轮变速结构与动力输入结构连接；

所述的小锥齿轮（62）上开有与低速箱体（72）连通的润滑油道（74），型面轴（57）上开有与润滑油道（74）连通的径向孔（75），径向孔（75）与型面轴（57）和小锥齿轮（62）的接触面连通，小锥齿轮（62）端部外侧设置有油封（76），小锥齿轮（62）与型面轴（57）之间设置有反向油封（77）；

高速箱体（70）与低速箱体（72）上部之间开设有高低速箱体连通油道（67），低速箱体（72）上部与通过透气通道（28）与外界连通，并在透气通道（28）端部设置透气塞（69），低速箱体（72）下部通过低速箱体出油通道（73）与外部连通。

2.根据权利要求1所述的钾盐矿重型采钾机动力截割头，其特征在于：所述的高速箱体（70）上开有回油口（73），低速箱体出油通道（66）的出口与回油口（73）之间依次连通齿轮泵（81）、过滤器（82）和冷却器（83），低速箱体出油通道（66）的出口处设置有油量传感器（71），高低速箱体连通油道（67）连通低速箱体的一端开口开设在小锥齿轮（62）上方一侧。

3.根据权利要求1所述的钾盐矿重型采钾机动力截割头，其特征在于：所述的浮动密封结构包括侧轮毂（39）与侧驱动轮毂（46）之间设置的浮动密封（41），侧轮毂（39）外侧通过螺钉安装有浮封座I（53），侧驱动轮毂（46）上安装有浮封座II（54），浮封座I（53）和浮封座II（54）对应设置，浮封座I（53）和浮封座II（54）设置在浮动密封（41）外侧，浮封座I（53）和浮封座II（54）之间设置机械迷宫密封（80），机械迷宫密封（80）的外侧开口处设置有防尘轴封（78），防尘轴封（78）外侧沿轴向安装有弹簧（79）。

4.根据权利要求1所述的钾盐矿重型采钾机动力截割头，其特征在于：所述的径向孔（75）沿型面轴径向120°均匀分布有3组。

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