WO2016150242A1 - 一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，包括截割部齿轮（3）、安装在截割部齿轮（3）两端的轴承（2）、联轴器（4）、截割部壳体（6）、电机（8）、扭矩轴Ⅱ（1）、扭矩轴Ⅰ（7）和磁流变液过载保护装置（5）；扭矩轴Ⅱ（1）的一端与截割部齿轮（3）花键连接，另一端通过联轴器（4）与磁流变液过载保护装置（5）连接；扭矩轴Ⅰ（7）的一端与电机转子（9）花键连接，另一端通过联轴器（4）与磁流变液过载保护装置（5）连接；磁流变液过载保护装置（5）通过连接件（13）固定在截割部壳体（6）上。这一过载保护装置在过载时能够自动恢复，不破坏任何结构，不用更换任何元件，节省时间，提高了工作效率并节约生产成本。

Description

一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置 Technical Field
本发明涉及一种采煤机过载保护装置，具体是一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，属于采煤机技术领域。
 Background Art
采煤机通常在截割部电机处设计成扭矩轴形式，它除了在截割电机与机械传动系统之间传递功率外，还起到过载保护作用。目前，采煤机截割部电机扭矩轴的基本结构是一空心的外花键轴，在轴的一侧有U型或V型结构的卸荷槽，以产生缺口效应。扭矩轴的破坏形式主要是扭转破坏，通当截割部过载时，扭矩轴在卸载槽处发生断裂，然后更换新的扭矩轴。这种方式带来两个问题，一是更换难度大，断裂时更换工作量大，断裂轴体不易取出，降低了采煤机的工作效率；二是成本高，断裂后扭矩轴当场报废，需重新更换，单根成本在几千到上万元之间，增加了采煤机的运行成本。
 Technical Solution
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，能够实现过载自动恢复，不破坏任何结构，不用更换任何元件，节省时间，提高工作效率，节约成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，包括截割部齿轮、安装在截割部齿轮两端的轴承、联轴器、截割部壳体和电机，还包括扭矩轴Ⅱ、扭矩轴Ⅰ和磁流变液过载保护装置；所述扭矩轴Ⅱ一端与截割部齿轮花键连接，另一端通过联轴器与磁流变液过载保护装置连接；所述扭矩轴Ⅰ一端与电机的电机转子花键连接，另一端通过联轴器与磁流变液过载保护装置连接；所述的磁流变液过载保护装置通过连接件固定在截割部壳体上。
优选地，磁流变液过载保护装置主要由壳体，输出轴、轴承座、主动转子、从动转子Ⅰ、从动转子Ⅱ、输入轴组成；所述壳体由左壳体和右壳体组成，所述轴承座通过连接件固定在左、右壳体上，所述输出轴和输入轴分别贯穿左、右壳体，且位于壳体外的输出轴和输入轴部分分别通过轴承安装在轴承座上，所述主动转子置于从动转子Ⅰ与从动转子Ⅱ中间，所述主动转子与从动转子Ⅰ、从动转子Ⅱ之间留有磁流变液工作间隙；所述主动转子与输入轴连接在一起，从动转子Ⅰ与输出轴连接在一起，所述从动转子Ⅱ通过连接件与从动转子Ⅰ固定在一起；
所述壳体上还安装有永磁体，所述永磁体位于从动转子Ⅰ上下两侧正中间位置，所述永磁体产生的磁场，通过左、右壳体到此，并在两壳体之间的工作界面形成垂直于壳体侧面的磁场。
进一步地，所述从动转子Ⅱ与输入轴之间设有油封。
优选地，磁流变液过载保护装置的磁流变液工作间隙为1mm～3mm。
优选地，主动转子与输入轴、从动转子Ⅰ与输出轴均采用焊接的方式连接在一起。
优选地，永磁体采用高性能钕铁硼永久磁性材料制成。
优选地，连接件为螺栓或螺钉。
优选地，联轴器为花键联轴器。
 Advantageous Effects
与现有技术相比，本发明设有独立地磁流变液过载保护装置，并将扭矩轴做成两根，中间用磁流变液过载保护装置连接，扭矩轴仍然用花键与电机和截割部齿轮连接。正常工作状态下扭矩轴带动磁流变液过载保护装置主从动转子同步转动，当截割部过载时磁流变液过载保护装置的主从动转子滑差运行，使电机连接的扭矩轴在额定工作范围内转动，达到了保护采煤机其他传动元件的目的，当采煤机调整到正常工作状态时，磁流变液过载保护装置又可自动实现同步转动。当截割部过载时，不破坏扭矩轴，可自动恢复；松开限位卡簧，扭矩轴可向外移动，保存了其原有的离合功能。本发明不会造成扭转破坏，不需更换扭矩轴，工作安全可靠，易于维护，有效地降低了生产成本，提高了生产率。本发明结构简单，易于制造，且制造成本低。
 Description of Drawings
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明磁流变液过载保护装置结构示意图。
图中：1、扭矩轴Ⅱ，2、轴承，3、截割部齿轮，4、联轴器，5、磁流变液过载保护装置，6、截割部壳体，7、扭矩轴Ⅰ，8、电机，9、电机转子，10、输出轴，12、轴承座，13、连接件，14、左壳体，15、主动转子，16、永磁体，17、右壳体，18、从动转子Ⅰ，19、从动转子Ⅱ，21、油封，22、输入轴。
 Mode for Invention
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，包括截割部齿轮3、安装在截割部齿轮3两端的轴承2、联轴器4、截割部壳体6和电机8，还包括扭矩轴Ⅱ1、扭矩轴Ⅰ7和磁流变液过载保护装置5；所述扭矩轴Ⅱ1一端与截割部齿轮3花键连接，另一端通过联轴器4与磁流变液过载保护装置5连接；所述扭矩轴Ⅰ7一端与电机8的电机转子9花键连接，另一端通过联轴器4与磁流变液过载保护装置5连接；所述的磁流变液过载保护装置5通过连接件13固定在截割部壳体6上。
如图2所示，作为本发明对上述方案的第一优选方案，所述磁流变液过载保护装置5主要由壳体，输出轴10、轴承座12、主动转子15、从动转子Ⅰ18、从动转子Ⅱ19、输入轴22组成；所述壳体由左壳体14和右壳体17组成，所述轴承座12通过连接件13固定在左、右壳体14、17上，所述输出轴10和输入轴22分别贯穿左、右壳体14、17，且位于壳体外的输出轴10和输入轴22部分分别通过轴承2安装在轴承座12上，所述主动转子15置于从动转子Ⅰ18与从动转子Ⅱ19中间，当然主动转子15也可置于两从动转子之间的任何位置，但位于中间位置，磁场效果更好，所述主动转子15与从动转子Ⅰ18、从动转子Ⅱ19之间留有磁流变液工作间隙；所述主动转子15与输入轴22连接在一起，从动转子Ⅰ18与输出轴10连接在一起，所述从动转子Ⅱ19通过连接件13与从动转子Ⅰ18固定在一起；
所述壳体上还安装有永磁体16，所述永磁体16位于从动转子Ⅰ18上下两侧正中间位置，所述永磁体16产生的磁场，通过左、右壳体14、17到此，并在两壳体之间的工作界面形成垂直于壳体侧面的磁场。
上述技术方案，在扭矩轴过载状态主从动转子短时间滑差运行，起到保护作用，正常状态下恢复同步运行，有效地保护了扭矩轴，延长了扭矩轴的使用寿命。另外，本发明为了便于安装该过载保护装置，将其做成了一个独立的结构，通过壳体与采煤机壳体6固定。
作为本发明对上述技术方案的改进，所述从动转子Ⅱ19与输入轴22之间设有油封21，有效地防止了磁流变液泄露，进一步保证了设备在运行过程中的安全性和可靠性。
作为本发明对上述技术方案第二优选方案，所述磁流变液过载保护装置5的磁流变液工作间隙为1mm～3mm，在实际选用时，工作人员可根据现场需要选用1mm，2mm或3mm，当然，也可选取1mm～3mm任一数值。工作间隙过小时，要求主动盘的加工精度高并且装配难度大，同时也会降低磁流变液的流动性，工作间隙较大时，又可导致磁路磁阻增加，磁场强度下降，传递的扭矩也会下降，因此选取工作间隙为1mm-3mm最为合适，既对主动盘的加工精度要求不高，又不会导致磁场强度下降。
作为本发明对上述技术方案第三优选方案，所述主动转子15与输入轴22、从动转子Ⅰ18与输出轴10均采用焊接的方式连接在一起，稳固性更好，不易松动或损坏，进一步有效地保证了设备运行中的可靠性。
作为本发明对上述技术方案第四优选方案，所述永磁体16采用高性能钕铁硼永久磁性材料制成，不耗电、剩磁低、寿命长，降低了生产成本。
作为本发明对上述技术方案第五优选方案，所述连接件13为螺栓或螺钉，便于拆卸和安装，同时便于更换部件。
由于花键传递扭矩较大，所以联轴器4优选为花键联轴器，传递效果更好。
在工作界面处，永磁体16产生的磁场通过左壳体14、右壳体17、从动转子Ⅰ18、从动转子Ⅱ19、主动转子15传递到磁流变液工作间隙处。电机8产生的动力由花键传递到扭矩轴Ⅰ7在经过花键联轴器传递到磁流变液过载保护装置5，继而通过另一个花键联轴器传递到扭矩轴Ⅱ1，通过花键传递给截割部齿轮3。动力传递到磁流变液过载保护装置5的输入轴22、主动转子15再通过磁流变液工作间隙中的磁流变液传递给从动转子Ⅰ18、从动转子Ⅱ19、输出轴10再传递出去。正常工作状态时，磁流变液能够承受传递来的扭矩，从而实现了主动转子15与从动转子Ⅰ18、从动转子Ⅱ19的同步转动，当过载时，磁流变液不能承受传递来的扭矩，主动转子15与从动转子Ⅰ18、从动转子Ⅱ19产生滑差，但电机8依然在额定工作范围内转动，从而保护了采煤机的其它传动元件，延长了设备的使用寿命，降低了生产成本。

Claims (8)

  1. 一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，包括截割部齿轮（3）、安装在截割部齿轮（3）两端的轴承（2）、联轴器（4）、截割部壳体（6）和电机（8），其特征在于，还包括扭矩轴Ⅱ（1）、扭矩轴Ⅰ（7）和磁流变液过载保护装置（5）；所述扭矩轴Ⅱ（1）一端与截割部齿轮（3）花键连接，另一端通过联轴器（4）与磁流变液过载保护装置（5）连接；所述扭矩轴Ⅰ（7）一端与电机（8）的电机转子（9）花键连接，另一端通过联轴器（4）与磁流变液过载保护装置（5）连接；所述的磁流变液过载保护装置（5）通过连接件（13）固定在截割部壳体（6）上。
  2. 根据权利要求1所述的一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，其特征在于，所述磁流变液过载保护装置（5）主要由壳体，输出轴（10）、轴承座（12）、主动转子（15）、从动转子Ⅰ（18）、从动转子Ⅱ（19）、输入轴（22）组成；所述壳体由左壳体（14）和右壳体（17）组成，所述轴承座（12）通过连接件（13）固定在左、右壳体（14、17）上，所述输出轴（10）和输入轴（22）分别贯穿左、右壳体（14、17），且位于壳体外的输出轴（10）和输入轴（22）部分分别通过轴承（2）安装在轴承座（12）上，所述主动转子（15）置于从动转子Ⅰ（18）与从动转子Ⅱ（19）中间，所述主动转子（15）与从动转子Ⅰ（18）、从动转子Ⅱ（19）之间留有磁流变液工作间隙；所述主动转子（15）与输入轴（22）连接在一起，从动转子Ⅰ（18）与输出轴（10）连接在一起，所述从动转子Ⅱ（19）通过连接件（13）与从动转子Ⅰ（18）固定在一起；
    所述壳体上还安装有永磁体（16），所述永磁体（16）位于从动转子Ⅰ（18）上下两侧,所述永磁体（16）产生的磁场，通过左、右壳体（14、17）到此，并在两壳体之间的工作界面形成垂直于壳体侧面的磁场。
  3. 根据权利要求2所述的一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，其特征在于，所述从动转子Ⅱ（19）与输入轴（22）之间设有油封（21）。
  4. 根据权利要求2所述的一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，其特征在于，所述磁流变液过载保护装置（5）的磁流变液工作间隙为1mm～3mm。
  5. 根据权利要求3所述的一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，其特征在于，所述主动转子（15）与输入轴（22）、从动转子Ⅰ（18）与输出轴（10）均采用焊接的方式连接在一起。
  6. 根据权利要求2～5任一项所述的一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，其特征在于，所述永磁体（16）采用高性能钕铁硼永久磁性材料制成。
  7. 根据权利要求6所述的一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，其特征在于，所述连接件（13）为螺栓或螺钉。
  8. 根据权利要求7所述的一种基于磁流变技术的采煤机电机扭矩轴过载保护装置，其特征在于，所述联轴器（4）为花键联轴器。
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