CN114583854A - 一种掘锚机截割部分结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及掘锚机技术领域，具体为一种掘锚机截割部分结构。本发明为了解决由于现有技术中的掘锚机截割部分是采用齿轮传动实现掘锚机的连采功能导致单个齿轮出现故障时，整个掘锚机的截割部分将无法正常运行，严重影响工作效率的问题，故提供了一种新的掘锚机截割部分结构，包括支撑大臂、连接抱臂、分别被独立控制的外转子永磁电机，两个外转子永磁电机共用一个定轴且分别位于定轴的两端部，定轴中部套固于轴孔的内部。本发明利用了外转子永磁电机结构简单、高效率、高功率密度、起动转矩大、低发热等的优点，通过采用外转子永磁电机与滚筒一体化设计实现连采，达到延长滚筒使用寿命，简化传动结构，提高采煤工作效率的目的。

Description

一种掘锚机截割部分结构

技术领域

本发明涉及掘锚机技术领域，具体为一种掘锚机截割部分结构。

背景技术

掘锚机是目前世界上最先进、最能体现掘锚一体化技术特点的煤矿掘进机械，它是锚杆支护技术发展的必然产物，是适合高产高效矿井煤巷快速掘进的一种既能截煤装运又可锚杆支护顶板的设备，是在连续采煤机或悬臂掘进基础上发展出来的一种新型掘进机机型。

现有技术中的掘锚机截割部分包括支撑大臂、垂直固定于支撑大臂侧面的连接抱臂、传动部分以及其外圆周面上设有截齿的滚筒，连接抱臂上设有用于破碎掘进过程中的硬岩的破岩齿，传动部分是采用由异步电动机驱动伞齿轮转动，伞齿轮再驱动两侧的行星齿轮转动，最后行星齿轮带动滚筒转动，从而实现掘锚机的连采功能。由于整个截割部分是依靠齿轮传动运行，不仅传动结构负载，而且只要单个齿轮出现故障，整个截割部分将无法正常运行，同时，煤矿井下空间狭小，设备有限，故障检修困难，严重影响工作效率。

发明内容

本发明为了解决由于现有技术中的掘锚机截割部分是采用齿轮传动实现掘锚机的连采功能导致单个齿轮出现故障时，整个掘锚机的截割部分将无法正常运行，严重影响工作效率的问题，故提供了一种新的掘锚机截割部分结构。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种掘锚机截割部分结构，包括支撑大臂、其上设有轴孔的连接抱臂、分别被独立控制（独立控制指两个外转子永磁电机都是被单独控制启动或停止的）且转速相等的两个外转子永磁电机，连接抱臂上设有破岩齿，每个外转子永磁电机包括定子铁心、转子铁心、其外圆周面设有截齿的滚筒，定子铁心外套固于定轴，转子铁心外套固于定子铁心，滚筒外套固于转子铁心，两个外转子永磁电机共用一个定轴且分别位于定轴的两端部，定轴中部套固于轴孔的内部。

利用两个被独立控制的外转子永磁电机来代替齿轮传动，结构简单，且一个外转子永磁电机出现故障时，不会导致掘锚机的整个截割部分停止运行；同时相较于依靠齿轮传动的截割部分结构，该发明中的传动结构结构简单、体积小、重量轻，方便煤矿井下维修更换，缩短维修周期，降低维修成本，提高工作效率。

一种掘锚机截割部分结构，包括支撑大臂、N（N为整数）个其上均设有轴孔的连接抱臂、2N个外转子永磁电机，每个连接抱臂上均设有破岩齿，每个外转子永磁电机均包括定轴、定子铁心、转子铁心、其外圆周面设有截齿的滚筒，定子铁心外套于定轴，转子铁心外套于定子铁心，滚筒外套于转子铁心，每两个外转子永磁电机共用一定轴以及共用一连接抱臂且分别位于定轴的两端部，每个定轴中部分别套固于每个连接抱臂的轴孔的内部，同一定轴上的外转子永磁电机的转速相等且分别被独立控制，非共用同一定轴的相邻两个外转子永磁电机之间设有轴向间距。

不同定轴上的外转子永磁电机分别被独立控制（这种情况还可以分为两种情况，同一定轴上的外转子永磁电机分别被独立控制或被联合控制），当一个外转子永磁电机出现故障时，不会导致整个截割部分停止运行，即停止运行的只是一个出故障的一个外转子永磁电机或者同一定轴上的两个外转子永磁电机；同时相较于依靠齿轮传动的截割部分结构，该发明中的传动结构结构简单、体积小、重量轻，方便井下维修更换，缩短维修周期，降低维修成本，提高工作效率。

进一步地，水道结构布置如下：每个外转子永磁电机还包括圆柱筒体状的定子支架，定子支架被套固于定轴的外圆周面与定子铁心的内圆周面之间（定子支架被套固于定轴的外圆周面与定子铁心的内圆周面之间即定子支架外套固于定轴，定子铁心外套固于定子支架）每个连接抱臂内均设有从支撑大臂内引入的两根进水液压软管以及两根出水液压软管，每个外转子永磁电机的定轴部分均设有轴向进水道以及轴向出水道，两根进水液压软管分别与两个外转子永磁电机的轴向进水道密封连通，两根出水液压软管分别与两个外转子永磁电机的轴向出水道密封连通，定子支架上设有环形空腔，环形空腔内设有轴向贯通的进出水隔板，轴向进水道与环形空腔之间设有径向进水道，轴向出水道与环形空腔之间设有径向出水道。用于电机冷却作用的水道流向为冷却水从支撑大臂内引入至进水液压软管，进水液压软管再将冷却水引入至轴向进水道，然后再经过径向进水道进入定子支架上的环形空腔，定子铁心上的热量传导至定子支架的外圈，进入环形空腔内的冷却水与定子支架的外圈上的热量进行冷热交换后，从径向出水道流出至轴向出水道，最后经过出水液压软管将在环形空腔内进行冷热交换后的冷却水流出，有效实现了外转子永磁电机的散热效果。

进一步地，环形空腔内周向均布有多个第一水道隔板以及多个第二水道隔板，第一水道隔板与第二水道隔板周向交叉排列，第一水道隔板与第二水道隔板的上表面均与环形空腔的外圈密封固定连接，第一水道隔板与第二水道隔板的下表面均与环形空腔的内圈密封固定连接，第一水道隔板的一端与定子支架的一端面内壁密封固定连接，第一水道隔板的另一端与定子支架的另一端面内壁设有轴向间距，第二水道隔板的一端与定子支架的一端面内壁设有轴向间距，第二水道隔板的另一端与定子支架的另一端面密封固定连接。这样独特的结构设计使得冷却水进入环形空腔内呈螺旋状流动，增加了冷却水的流动长度，提高了定子铁心的散热效果。

进一步地，同一定轴上的两个轴向进水道的一端开口分别贯通至定轴的两端面且其一端开口处均设有内六角堵头（既方便轴向进水道的加工即可从定轴的轴头向中间加工，也实现了将冷却水经过轴向水道输送冷却水的目的），同一定轴上的两个轴向进水道的另一端开口分别与对应的进水液压软管贯通；同一定轴上的两个轴向出水道的一端开口分别贯通至定轴的两端面且其一端开口处均设有内六角堵头，同一定轴上的两个轴向出水道的另一端开口分别与对应的出水液压软管贯通。

本发明所产生的有益效果如下：本发明省去了现有掘锚机截割部分结构中异步电机及齿轮传动机构，利用了外转子永磁电机结构简单、高效率、高功率密度、起动转矩大、低发热等的优点，通过采用外转子永磁电机与滚筒一体化设计实现连采，达到延长滚筒使用寿命，简化传动结构，提高采煤工作效率的目的；同时该结构中的不同定轴上的外转子永磁电机采用被独立控制的运行方式，解决了现有掘锚机截割部分结构中的单个齿轮出现故障时，整个截割部分将无法正常运行，严重影响工作效率的问题；同时，该发明中的掘锚机截割部分结构，体积小、质量轻、方便井下维修更换，缩短了维修周期，降低了制造以及维修成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为同一定轴上的两个外转子结构剖视图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为图2中B处局部放大图；

图5为环形空腔内部结构示意图；

图6为电源线路结构示意图；

图7为连接抱臂结构示意图；

图8为连接抱臂的进水液压软管与轴向进水道的连接结构示意图；

图9为图8中C处的局部放大图；

图10为图2中D处的局部放大图。

图中：1—支撑大臂，2—连接抱臂，3—轴孔，4—破岩齿，5—定子铁心，6—转子铁心，7—截齿，8—滚筒，9—定子支架，10—轴向进水道，11—环形空腔，12—进出水隔板，13—径向进水道，14—径向出水道，15—第一水道隔板，16—第二水道隔板，17—内六角堵头，18—O型轴向密封圈，19—O型径向密封圈，20—锥密封软管接头，21—L系列柱端，22—轴向穿线孔，23—倾斜穿线孔，24—支架穿线孔，25—隔爆接线盒，26—引线隔爆壳体，27—止口接合面，28—定轴。

具体实施方式

如图1和图2以及图7所示，一种掘锚机截割部分结构，包括支撑大臂1、三个其上均设有轴孔3的连接抱臂2、六个外转子永磁电机，每个连接抱臂2上均设有破岩齿4，每个外转子永磁电机均包括定轴28、圆柱筒体状的定子支架9定子支架9、定子铁心5、转子铁心6、其外圆周面设有截齿7的滚筒8，定子支架9外套于定轴28，定子铁心5外套与定子支架9，转子铁心6外套于定子铁心5，滚筒8外套于转子铁心6，每两个外转子永磁电机共用一定轴28以及共用一连接抱臂2且分别位于定轴28的两端部，每个定轴28中部分别套固于每个连接抱臂2的轴孔3的内部，同一定轴上的外转子永磁电机的转速相等且分别被独立控制（从此处可得知，不同定轴上的外转子永磁电机也是分别被独立控制的），非共用同一定轴28的相邻两个外转子永磁电机之间设有轴向间距。具体实施时，非共用同一定轴28的相邻两个外转子永磁电机之间设有轴向间距为140mm，截割部分所能截割的直径为Φ1150mm，截割长度为5230mm。

具体实施时，水道结构布置如下：如图3和图5所示，每个连接抱臂2内均设有从支撑大臂1内引入的两根进水液压软管以及两根出水液压软管，每个外转子永磁电机的定轴28部分均设有轴向进水道10以及轴向出水道，两根进水液压软管分别与两个外转子永磁电机的轴向进水道10密封连通，两根出水液压软管分别与两个外转子永磁电机的轴向出水道密封连通，定子支架9上设有环形空腔11，环形空腔11内设有轴向贯通的进出水隔板12，轴向进水道10与环形空腔11之间设有径向进水道13，轴向出水道与环形空腔11之间设有径向出水道14。用于电机冷却作用的水道流向为冷却水从支撑大臂1内引入至进水液压软管，进水液压软管再将冷却水引入至轴向进水道10，然后再经过径向进水道13进入定子支架9上的环形空腔11，定子铁心5上的热量传导至定子支架9的外圈，进入环形空腔11内的冷却水与定子支架9的外圈上的热量进行冷热交换后，从径向出水道14流出至轴向出水道，最后经过出水液压软管将在环形空腔11内进行冷热交换后的冷却水流出，有效实现了外转子永磁电机的散热效果。

具体实施时，如图5所示，环形空腔11内周向均布有多个第一水道隔板15以及多个第二水道隔板16，第一水道隔板15与第二水道隔板16周向交叉排列，第一水道隔板15与第二水道隔板16的上表面均与环形空腔11的外圈密封固定连接，第一水道隔板15与第二水道隔板16的下表面均与环形空腔11的内圈密封固定连接，第一水道隔板15的一端与定子支架9的一端面内壁密封固定连接，第一水道隔板15的另一端与定子支架9的另一端面内壁设有轴向间距，第二水道隔板16的一端与定子支架9的一端面内壁设有轴向间距，第二水道隔板16的另一端与定子支架9的另一端面密封固定连接。这样独特的结构设计使得冷却水进入环形空腔11内呈螺旋状流动，增加了冷却水的流动长度，提高了定子铁心5的散热效果。

具体实施时，如图2所示和图10所示，同一定轴28上的两个轴向进水道10的一端开口分别贯通至定轴28的两端面且其一端开口处均设有内六角堵头17（既方便轴向进水道10的加工即可从定轴28的轴头向中间加工，也实现了将冷却水经过轴向水道输送冷却水的目的），同一定轴28上的两个轴向进水道10的另一端开口分别与对应的进水液压软管贯通；同一定轴28上的两个轴向出水道的一端开口分别贯通至定轴28的两端面且其一端开口处均设有内六角堵头17，同一定轴28上的两个轴向出水道的另一端开口分别与对应的出水液压软管贯通。

具体实施方式中，如图3所示，径向出水道14与径向进水道13之间的夹角为30°。

如图2和图4所示，定轴28的外圆周面的位于径向进水道13的两侧位置分别设有用于避免径向进水道13中的水从定轴28与定子支架9之间连接处的缝隙流出的两个O型径向密封圈19；定轴28与定子支架9连接且位于径向进水道13处的径向端面之间设有一个O型轴向密封圈18，保证了水道的密封性，具体实施时，O型轴向密封圈18和O型径向密封圈19均采用选用聚四氟乙烯PTFE，聚四氟乙烯摩擦系数低，自润滑性好，耐候性和耐热性能优异，工作温度：-250℃—+260℃，最大工作压力20MPa。

如图8和图9所示，两根进水液压软管均依次通过锥密封软管接头20、L系列柱端分别与两个外转子永磁电机的轴向进水道10密封连通，两根出水液压软管均依次通过锥密封软管接头20、L系列柱端21分别与两个外转子永磁电机的轴向出水道密封连通。当锥密封软管接头20上的螺母与L系列柱端的接头体的外螺纹旋合时，随着拧紧力矩的增大，锥密封软管接头20的外锥面与与L系列柱端的接头体的内锥面之间接触并压紧，锥密封软管结构外锥面上的O型圈产生弹性变形，与L系列柱端的接头体的内锥面和锥密封软管接头20的外锥面充分接触并产生加大的压力，起到密封作用。

具体实施时，线路结构如下：如图2所示，定轴28上设有轴向贯通的轴向穿线孔22以及与轴向穿线孔22连通的且与轴向穿线孔22成一定角度的倾斜穿线孔23，定子支架9上设有支架穿线孔24，支撑大臂1内设有用于连接外转子永磁电机的隔爆接线盒25，隔爆接线盒25内引出的线穿过连接抱臂2、轴向穿线孔22、倾斜穿线孔23、支架穿线孔24后与定子绕组相连。电源线缆的结构具体化。

具体实施时，隔爆结构如下：如图6所示，隔爆接线盒25引出的线的外侧设有用于包裹引出的线的圆柱状的引线隔爆壳体26，引线隔爆壳体26与定轴28接触的隔爆端面采用止口接合面27，既满足了煤矿井下设备的隔爆要求，又打破了传统的隔爆设计要求（这部分的隔爆传统的设计为支撑大臂1和连接抱臂2均使用隔爆腔体来使得电源线位于隔爆腔体内，但这样的话不利于水道的设计），同时这种隔爆接线盒25外加圆柱状的引线隔爆壳体26以及止口接合面27的隔爆设计，也方便该掘锚机截割部分结构的隔爆认证，降低隔爆结构设计的成本。

本具体实施方式中，支撑大臂1内还设有高压喷淋管管路以及支撑大臂1上设有与喷淋管管路相连的喷口。

Claims (10)

1.一种掘锚机截割部分结构，包括支撑大臂（1）、其上设有轴孔（3）的连接抱臂（2），连接抱臂（2）上设有破岩齿（4），其特征在于，分别被独立控制且转速相等的外转子永磁电机，每个外转子永磁电机包括定子铁心（5）、转子铁心（6）、其外圆周面设有截齿（7）的滚筒（8），定子铁心（5）外套固于定轴（28），转子铁心（6）外套固于定子铁心（5），滚筒（8）外套固于转子铁心（6），两个外转子永磁电机共用一个定轴（28）且分别位于定轴（28）的两端部，定轴（28）中部套固于轴孔（3）的内部。

2.一种掘锚机截割部分结构，包括支撑大臂（1）、N个其上设有轴孔（3）的连接抱臂（2），每个连接抱臂（2）上均设有破岩齿（4），其特征在于，还包括2N个外转子永磁电机，每个外转子永磁电机均包括定轴（28）、定子铁心（5）、转子铁心（6）、其外圆周面设有截齿（7）的滚筒（8），定子铁心（5）外套于定轴（28），转子铁心（6）外套于定子铁心（5），滚筒（8）外套于转子铁心（6），每两个外转子永磁电机共用一定轴（28）以及共用一连接抱臂（2）且分别位于定轴（28）的两端部，每个定轴（28）中部分别套固于每个连接抱臂（2）的轴孔（3）的内部，同一定轴上的外转子永磁电机的转速相等且分别被独立控制，非共用同一定轴（28）的相邻两个外转子永磁电机之间设有轴向间距。

3.根据权利要求2所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，每个外转子永磁电机还包括圆柱筒体状的定子支架（9），定子支架（9）被套固于定轴（28）的外圆周面与定子铁心（5）的内圆周面之间，每个连接抱臂（2）内均设有从支撑大臂（1）内引入的两根进水液压软管以及两根出水液压软管，每个外转子永磁电机的定轴（28）部分均设有轴向进水道（10）以及轴向出水道，两根进水液压软管分别与两个外转子永磁电机的轴向进水道（10）密封连通，两根出水液压软管分别与两个外转子永磁电机的轴向出水道密封连通，定子支架（9）上设有环形空腔（11），环形空腔（11）内设有轴向贯通的进出水隔板（12），轴向进水道（10）与环形空腔（11）之间设有径向进水道（13），轴向出水道与环形空腔（11）之间设有径向出水道（14）。

4.根据权利要求3所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，环形空腔（11）内周向均布有多个第一水道隔板（15）以及多个第二水道隔板（16），第一水道隔板（15）与第二水道隔板（16）周向交叉排列，第一水道隔板（15）与第二水道隔板（16）的上表面均与环形空腔（11）的外圈密封固定连接，第一水道隔板（15）与第二水道隔板（16）的下表面均与环形空腔（11）的内圈密封固定连接，第一水道隔板（15）的一端与定子支架（9）的一端面内壁密封固定连接，第一水道隔板（15）的另一端与定子支架（9）的另一端面内壁设有轴向间距，第二水道隔板（16）的一端与定子支架（9）的一端面内壁设有轴向间距，第二水道隔板（16）的另一端与定子支架（9）的另一端面密封固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，同一定轴（28）上的两个轴向进水道（10）的一端开口分别贯通至定轴（28）的两端面且其一端开口处均设有内六角堵头（17），同一定轴（28）上的两个轴向进水道（10）的另一端开口分别与对应的进水液压软管贯通；同一定轴（28）上的两个轴向出水道的一端开口分别贯通至定轴（28）的两端面且其一端开口处均设有内六角堵头（17），同一定轴（28）上的两个轴向出水道的另一端开口分别与对应的出水液压软管贯通。

6.根据权利要求5所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，径向出水道（14）与径向进水道（13）之间的夹角为30°。

7.根据权利要求6所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，定轴（28）的外圆周面的位于径向进水道（13）的两侧位置分别设有用于避免径向进水道（13）中的水从定轴（28）与定子支架（9）之间连接处的缝隙流出的两个O型径向密封圈（19）；定轴（28）与定子支架（9）连接且位于径向进水道（13）处的径向端面之间设有一个O型轴向密封圈（18）。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，两根进水液压软管均依次通过锥密封软管接头（20）、L系列柱端（21）分别与两个外转子永磁电机的轴向进水道（10）密封连通，两根出水液压软管均依次通过锥密封软管接头（20）、L系列柱端分别与两个外转子永磁电机的轴向出水道密封连通。

9.根据权利要求8所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，定轴（28）上设有轴向贯通的轴向穿线孔（22）以及与轴向穿线孔（22）连通的且与轴向穿线孔（22）成一定角度的倾斜穿线孔（23），定子支架（9）上设有支架穿线孔（24），支撑大臂（1）内设有用于连接外转子永磁电机的隔爆接线盒（25），隔爆接线盒（25）内引出的线穿过连接抱臂（2）、轴向穿线孔（22）、倾斜穿线孔（23）、支架穿线孔（24）后与定子绕组相连。

10.根据权利要求9所述的一种掘锚机截割部分结构，其特征在于，隔爆接线盒（25）引出的线的外侧设有用于包裹引出的线的圆柱状的引线隔爆壳体（26），引线隔爆壳体（26）与定轴（28）接触的隔爆端面采用止口接合面。

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