CN114810065A - 适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂及其使用方法，包括摇臂壳体、永磁电动机和离合装置，永磁电动机装于摇臂壳体上并与截割螺旋滚筒同轴系布置；联接套联接在花键套的外花键上，第一压盖从轴向扣住联接套并通过螺栓与花键套固定连接，截割螺旋滚筒固定安装在联接套上，永磁电动机通过离合装置与花键套同轴传递，花键套与摇臂壳体之间设有轴承。离合装置合时，永磁电动机通电直接输出低速大转矩，通过离合装置传递动力驱动截割螺旋滚筒旋转割煤；离合装置分离时，实现采煤机传动系统的闭锁。本申请采用永磁直驱，需要润滑的部位少，润滑油始终在回转体内的，润滑效果好，可大大降低故障率，利于急倾角煤层的安全、顺利、可靠开采。

Description

适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂及其使用方法

技术领域

本发明涉及采煤机技术领域，尤其涉及适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂及其使用方法。

背景技术

目前，常见的采煤机摇臂减速机构大多采用平行轴多级传动，以交流电动机驱动+多级直齿轮减速+行星机构减速+截割滚筒的结构布置方式进行割煤。这种布置结构的减速机构传动链多、传动效率低，尤其当运用至45度及以上的倾斜工作面时，传动系统中处于高位置的轴承和齿轮无法得到良好的润滑，根据多年使用的实践证明，即使配置润滑泵进行辅助强制润滑，依然效果差、故障率高。因此，现有的采煤机摇臂减速机构无法满足急倾角煤层的安全、可靠开采。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题提供适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂及其使用方法。

本申请通过下述技术方案实现：

适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，包括摇臂壳体、永磁电动机和离合装置，所述永磁电动机装于摇臂壳体上，永磁电动机与截割螺旋滚筒同轴系布置，永磁电动机通过离合装置与截割螺旋滚筒连接。

可选的，联接套联接在花键套的外花键上，第一压盖从轴向扣住联接套并通过螺栓与花键套固定连接，截割螺旋滚筒固定安装在联接套上；

永磁电动机通过离合装置与花键套同轴传递，花键套与摇臂壳体之间设有轴承。

可选的，所述花键套同时由第一轴承和第二轴承进行径向支撑，第一轴承装于摇臂壳体与花键套之间，摇臂壳体前端固定装有第一轴承座，第二轴承安装于第一轴承座与花键套之间。

特别的，所述第二轴承、第一轴承座、联接套之间装有第二密封座，第二密封座通过螺钉安装固定在第一轴承座上；第二密封座对第二轴承的外圈进行轴向固定，联接套对第二轴承的内圈进行轴向固定，第二轴承又对花键套进行轴向限位；在第二密封座和联接套的共同作用下，实现花键套、第二轴承的轴向固定。

其中，所述第二密封座与联接套之间、第二密封座与第一轴承座之间、第一轴承座与摇臂壳体之间、第一压盖与花键套之间、第一压盖与联接套之间有密封件。

特别的，所述花键套外圆面与摇臂壳体内侧壁之间安装有第一密封座，第一密封座位于第二轴承后方，第一密封座固定在摇臂壳体上；骨架油封安装在第一密封座上并作用于花键套外圆面。

其中，联接套上有注油孔。

可选的，适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂还包括内喷雾管路系统，内喷雾管路系统包括摇臂壳体上的外置水管、第一轴承座内的第一介质通道、第二密封座内的第二介质通道、联接套和/或密封座上的环形水槽、联接套内的第三介质通道；

所述外置水管、第一介质通道、第二介质通道、环形水槽第三介质通道依次连通。

特别的，所述永磁电动机通过离合装置与花键套同轴传递，截割螺旋滚筒与花键套连接；

所述离合装置包括扭矩轴、螺纹杆和拉杆螺母，扭矩轴的后端与螺纹杆的前端连接，螺纹杆与拉杆螺母螺纹配合，所述螺纹杆后端连接或者不连接锁紧螺母；

所述拉杆螺母前端安装在第二轴承座内，拉杆螺母后端外露于第二轴承座，第三轴承设于拉杆螺母与第二轴承座之间，拉杆螺母在第二轴承座中被轴向约束只能相对于第二轴承座圆周旋转；

所述第二轴承座固定在永磁电动机的后端，扭矩轴装在永磁电动机的轴孔内且扭矩轴的前端装在花键套内，所述扭矩轴有两段外花键，所述扭矩轴的两段外花键用于分别与花键套、永磁电动机中的内花键形成关联。

适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂的使用方法：离合装置合，永磁电动机通电直接输出低速大转矩，通过离合装置传递动力驱动截割螺旋滚筒旋转割煤；永磁电动机断电，离合装置分离，实现采煤机传动系统的闭锁。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

本申请采用永磁直驱，需要润滑的部位少，润滑油始终在回转体内的，润滑效果好，可大大降低故障率，利于急倾角煤层的安全、顺利、可靠开采。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施方式的限定。

图1为实施例中永磁直驱采煤机摇臂的内部结构示意图；

图2为实施例中永磁直驱采煤机摇臂的外形图；

图3为实施例中永磁直驱采煤机摇臂的内喷雾管路系统的示意图；

图4为实施例中花键套与联接套连接处的局部放大图；

图5为实施例中合时离合装置的示意图；

图6为实施例中离时离合装置的示意图；

图7为实施例中离合装置合时其操作端的示意图；

图8为实施例中离合装置离时其操作端的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图4所示，本实施例公开的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，包括摇臂壳体1、永磁电动机2、离合装置3和截割螺旋滚筒23。

永磁电动机2装于摇臂壳体1上，第一销轴4和第一螺栓5同时作用于永磁电动机2和摇臂壳体1，保证永磁电动机2在轴向、径向上牢固固定在摇臂壳体1上。

永磁电动机2与截割螺旋滚筒23同轴系布置，永磁电动机2通电直接输出低速大转矩，通过离合装置3与花键套19同轴传递，驱动截割螺旋滚筒23旋转割煤。本申请的动力传动系统无齿轮减速或增速传动链。

在一些实施例中，摇臂壳体1只有一个传动轴系安装孔，整体采用铸造+铆焊复合形式，相比现有采煤机摇臂壳体的纯铸造结构形式，结构更简单、生产成本更低、生产效率更高、生产设备投入更少。永磁电动机2装于该安装孔内。

在一些实施例中，花键套19同时具有内花键和外花键结构，花键套19的内花键用于与离合装置3的外花键联接，花键套19的外花键用于与联接套12的内花键联接。

联接套12联接在花键套19的外花键上并通过第一压盖17、螺栓18与花键套19固定，截割螺旋滚筒23固定安装在联接套12上。第一压盖17从轴向扣住联接套12并通过螺栓18与花键套19固定连接。

花键套19同时由第一轴承8和第二轴承14进行径向支撑，第一轴承8装于摇臂壳体1与花键套19之间，摇臂壳体1前端固定装有第一轴承座11，第二轴承14安装于第一轴承座11与花键套19之间。

第二轴承14、第一轴承座11、联接套12之间装有第二密封座20，第二密封座20通过螺钉13安装固定在第一轴承座11上。第二密封座20对第二轴承14的外圈进行轴向固定，联接套12对第二轴承14的内圈进行轴向固定，第二轴承14又对花键套19进行轴向限位，在第二密封座20和联接套12的共同作用下，实现花键套19、第二轴承14的轴向固定。

花键套19后端外圆面与摇臂壳体1内侧壁之间安装有第一第二密封座20，第一第二密封座20固定在摇臂壳体1上并位于第二轴承14后方。骨架油封7安装在第一第二密封座20上并作用于花键套19外圆面。

第二密封座20中装有一道或两道旋转格来圈15，旋转格来圈15位于第二密封座20与联接套12之间。第二密封座20与第一轴承座11之间有O形圈21，第一轴承座11外圆面与摇臂壳体1内侧壁之间有O形圈21。第一压盖17与花键套19之间、第一压盖17与联接套12之间有O形圈21。在骨架油封7、旋转格来圈15、若干O形圈21共同作用，实现第一轴承8和第二轴承14润滑腔的有效密封。

特别的，轴向的第二销轴9和第二螺栓10同时作用于第一轴承座11和摇臂壳体1，保证第一轴承座11在轴向、径向上牢固固定在摇臂壳体1。

可选的，在一些实施例中，联接套12有注油孔，通过安装于注油孔外端的注油嘴16可向第一轴承8和第二轴承14及内部自然形成的储油腔内注入润滑脂。

可选的，在一些实施例中，永磁直驱采煤机摇臂还包括内喷雾管路系统22，内喷雾管路系统22为多级分体式结构，分别由外置水管110、第一轴承座11内的第一介质通道111、第二密封座20内的第二介质通道112、联接套12上的环形水槽114、联接套12内的第三介质通道113、旋转格来圈15和若干O形圈21组成。外置水管110、第一介质通道111、第二介质通道112、环形水槽114、第三介质通道113依次连通。使用时，将第二介质通道112与截割螺旋滚筒23中的水道连接，实现外部引入的喷雾水通过内喷雾管路系统22送入截割螺旋滚筒23中的水道。

因联接套12为旋转部件，环形水槽114的设置可实现第二介质通道112与第三介质通道113的始终连通。

可选的，在一些实施例中，环形水槽114位于联接套12的外圆面，第三介质通道113与环形水槽114贯通，所述第二介质通道112的出口贯通第二密封座20的内圆面并正对环形水槽114；在联接套12外圆面与第二密封座20内圆面之间设两道旋转格来圈15，两道旋转格来圈15分别位于环形水槽114的前后侧，旋转格来圈15实现联接套12旋转过程中喷雾水道通路的动密封作用。

可选的，在另一些实施例中，环形水槽114可改为设置在第二密封座20的内外圆面上，第二介质通道112与环形水槽114贯通，所述第三介质通道113的入口贯通联接套12的外圆面并正对环形水槽114。

在一些实施例中，可在联接套12的外圆面、第二密封座20的内圆面的对应位置都加工环形水槽114，第二介质通道112、第三介质通道113分别与其中一个环形水槽114贯通。

值得说明的是，外置水管110可与第一轴承座11内的第一介质通道111直接连接；也可在摇臂壳体1内设内孔道，焊接在摇臂壳体1外的外置水管110通过该内孔道与第一轴承座11内的第一介质通道111连通。

值得说明的是，骨架油封7、旋转格来圈15、O形圈21均作为密封件，在其他实施例中，可更换为其他类型的密封件。

离合装置3为该永磁直驱采煤机摇臂内的独立组件，离合装置3安装在永磁电动机2上，用于实现永磁电动机2与截割螺旋滚筒23之间的传动。

可选的，在一些实施例中，如图5-图8所示，离合装置3包括扭矩轴31、螺纹杆32、拉杆螺母33、第二轴承座34和保护罩40。

扭矩轴31的一端与螺纹杆32的一端同轴连接，扭矩轴31的另一端与拉杆螺母33螺纹配合，拉杆螺母33后端伸出拉杆螺母33并连接有锁紧螺母39。离合装置3合时，通过拧紧锁紧螺母39至与拉杆螺母33紧密接触，可将拉杆螺母33、螺纹杆32锁固。

扭矩轴31与螺纹杆32一体制造或者不一体制造。特别的，螺纹杆32为梯形螺纹杆。

扭矩轴31装于永磁电动机2的轴孔内，扭矩轴31前端可操作地伸进花键套19内，扭矩轴31有两段外花键311，两段外花键311用于分别与花键套19、永磁电动机2中的内花键形成关联。

第二轴承座34通过螺纹联接方式固定在永磁电动机2的后端，拉杆螺母33前端安装在第二轴承座34内，拉杆螺母33后端外露于第二轴承座34，第三轴承35同轴设于拉杆螺母33与第二轴承座34之间，开槽螺母36与拉杆螺母33螺纹连接，开槽螺母36与第二轴承座34的内台阶分别从前后方向对第三轴承35进行轴向限位，实现轴向固定第三轴承35。

可选的，在一些实施例中，开槽螺母36还配合有止动垫片，可起到止退功能。

第二压盖37装于第二轴承座34的前端，第二压盖37通过螺栓与第二轴承座34连接，第二压盖37后端面有向后轴向延伸的轴颈371，轴颈371抵持在第三轴承35端面的外边缘位置，用于轴向固定第三轴承35。拉杆螺母33在第二轴承座34中被轴向约束，只能相对于第二轴承座34圆周旋转。

拉杆螺母33的前端装在第二压盖37的中心孔中，拉杆螺母33的前端面与第二压盖37的前端面齐平为宜。在第二压盖37与拉杆螺母33之间，以及第二轴承座34与拉杆螺母33之间分别装有密封件38，这两处密封件38分别位于第三轴承35的前后方位。

在一些实施例中，为便于连接保护罩40，第二轴承座34设有外螺纹，保护罩40通过其内螺纹与第二轴承座34的外螺纹连接，继而实现保护罩40与第二轴承座34的螺纹固定。当离合装置3合时，将保护罩40装在第二轴承座34上，通过保护罩40对外露且进行旋转的螺纹杆32、拉杆螺母33和锁紧螺母39进行防护；当需要分离时，先取下保护罩40再反向拧转螺纹杆32。

离合装置3的工作原理：扭矩轴31的后方的外花键联接于永磁电动机2中的内花键，前方的外花键联接于花键套19中的内花键，实现永磁电动机2动力传递。检修时，通过拧转拉杆螺母33，可将扭矩轴31前方的外花键完全脱离于花键套19，实现分离；工作时，再反向拧转拉杆螺母33，使扭矩轴31前方的外花键的再次联接于花键套19中的内花键，传动系统形成。

截割螺旋滚筒23为永磁直驱采煤机摇臂外的独立组件，本申请的急倾斜永磁直驱采煤机摇臂可与现行采煤机机身配套使用。

本申请采用永磁直驱，需要润滑的部位少，润滑油始终在回转体内的，润滑效果好，即使当运用至45度及以上的倾斜工作面时，处于高位置的轴承也能得到良好的润滑，可大大降低故障率，利于急倾角煤层的安全、顺利、可靠开采。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：包括摇臂壳体（1）、永磁电动机（2）和离合装置（3），所述永磁电动机（2）装于摇臂壳体（1）上，永磁电动机（2）与截割螺旋滚筒（23）同轴系布置，永磁电动机（2）通过离合装置（3）与截割螺旋滚筒（23）连接。

2.根据权利要求1所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：联接套（12）联接在花键套（19）的外花键上，第一压盖（17）从轴向扣住联接套（12）并通过螺栓（18）与花键套（19）固定连接，截割螺旋滚筒（23）固定安装在联接套（12）上；

永磁电动机（2）通过离合装置（3）与花键套（19）同轴传递，花键套（19）与摇臂壳体（1）之间设有轴承。

3.根据权利要求2所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：所述花键套（19）同时由第一轴承（8）和第二轴承（14）进行径向支撑，第一轴承（8）装于摇臂壳体（1）与花键套（19）之间，摇臂壳体（1）前端固定装有第一轴承座（11），第二轴承（14）安装于第一轴承座（11）与花键套（19）之间。

4.根据权利要求3所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：所述第二轴承（14）、第一轴承座（11）、联接套（12）之间装有第二密封座（20），第二密封座（20）通过螺钉（13）安装固定在第一轴承座（11）上；

第二密封座（20）对第二轴承（14）的外圈进行轴向固定，联接套（12）对第二轴承（14）的内圈进行轴向固定，第二轴承（14）又对花键套（19）进行轴向限位；在第二密封座（20）和联接套（12）的共同作用下，实现花键套（19）、第二轴承（14）的轴向固定。

5.根据权利要求4所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：所述第二密封座（20）与联接套（12）之间、第二密封座（20）与第一轴承座（11）之间、第一轴承座（11）与摇臂壳体（1）之间、第一压盖（17）与花键套（19）之间、第一压盖（17）与联接套（12）之间有密封件。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：所述花键套（19）外圆面与摇臂壳体（1）内侧壁之间安装有第一密封座（6），第一密封座（6）位于第二轴承（14）后方，第一密封座（6）固定在摇臂壳体（1）上；骨架油封（7）安装在第一密封座（6）上并作用于花键套（19）外圆面。

7.根据权利要求2-5中任一项所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：联接套（12）上有注油孔。

8.根据权利要求4或5所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：还包括内喷雾管路系统（22），内喷雾管路系统（22）包括外置水管（110）、第一轴承座（11）内的第一介质通道（111）、第二密封座（20）内的第二介质通道（112）、联接套（12）和/或密封座（6）上的环形水槽（114）、联接套（12）内的第三介质通道（113）；

所述外置水管（110）、第一介质通道（111）、第二介质通道（112）、环形水槽（114）、第三介质通道（113）依次连通。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂，其特征在于：所述永磁电动机（2）通过离合装置（3）与花键套（19）同轴传递，截割螺旋滚筒（23）与花键套（19）连接；

所述离合装置（3）包括扭矩轴（31）、螺纹杆（32）和拉杆螺母（33），扭矩轴（31）的后端与螺纹杆（32）的前端连接，螺纹杆（32）与拉杆螺母（33）螺纹配合，所述螺纹杆（32）后端连接或者不连接锁紧螺母（39）；

所述拉杆螺母（33）前端安装在第二轴承座（34）内，拉杆螺母（33）后端外露于第二轴承座（34），第三轴承（35）设于拉杆螺母（33）与第二轴承座（34）之间，拉杆螺母（33）在第二轴承座（34）中被轴向约束只能相对于第二轴承座（34）圆周旋转；

所述第二轴承座（34）固定在永磁电动机（2）的后端，扭矩轴（31）装在永磁电动机（2）的轴孔内且扭矩轴（31）的前端装在花键套（19）内，所述扭矩轴（31）有两段外花键，所述扭矩轴（31）的两段外花键用于分别与花键套（19）、永磁电动机（2）中的内花键形成关联。

10.如权利要求1-9中任一项所述的适用于急倾角煤层的永磁直驱采煤机摇臂的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

离合装置（3）合，永磁电动机（2）通电直接输出低速大转矩，通过离合装置（3）传递动力驱动截割螺旋滚筒（23）旋转割煤；

永磁电动机（2）断电，离合装置（3）分离，采煤机传动系统闭锁。

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