薄煤层短跨距采煤机摆动臂的制作方法

1.本发明涉及一种采煤机摆动臂，尤其适用于薄煤层短跨距采煤机，能为采煤机提供较大的开采范围。


背景技术：

2.现有的薄煤层采煤机上，截割电机通常位于摇臂上，随摇臂摆动而摆动。当这种薄煤层悬机身采煤机的行进方向的后摇臂采上刀时，会出现后滚筒采高过小的问题，原因是采高再增大时，后摇臂截割电机处将会与前滚筒割底刀后留有的上部煤台发生干涉，因此这种采煤机整体开采高度过窄，不能适应我国薄煤层工作面矿层厚度变化大的开采要求。
3.针对上述问题，业内曾提出将截割部分为摆动部分和固定部分，将截割电机和截割传动系统的主体都设置于固定部分，导致固定部分结构过于复杂，机身悬出段左右长度偏长、重量偏大，整机重心问题对整机受力影响仍然较大。并且，长机身结构的采煤机也无法执行类似短壁采煤机的直推进刀工艺，两端斜切进刀时时间较长，对开采效率有一定制约。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种薄煤层短跨距采煤机摆动臂，既能提供较大的开采范围、较大的截割功率，还能缩短机身，改善采煤机重心问题。
5.本发明的主要技术方案有：
6.一种薄煤层短跨距采煤机摆动臂，包括摆动臂壳体，所述摆动臂壳体的主体为左右延伸的臂架，臂架内安装有截割传动机构，截割传动机构的输入端齿轮和输出端齿轮所在端分别作为臂架的高速端和低速端，臂架中部设有自臂架向前悬伸的连接臂，连接臂上设有自连接臂向左或向右悬伸的前臂，前臂位于臂架的高速端的前方，前臂和臂架的高速端的前部分别设有用于供截割电机充当销轴安装于其中的前销轴安装孔和后销轴安装孔，输入端齿轮安装在臂架的高速端的后部，前销轴安装孔和后销轴安装孔均与输入端齿轮同轴。
7.所述连接臂设有内腔，且与臂架的内腔相通，连接臂的内腔中设有强化冷却器。
8.所述臂架的中部可以设有向后凸出的隆起结构，隆起结构内部空腔为辅助腔，辅助腔是臂架的内腔的一部分。
9.所述截割传动机构可以包括依次传动连接的输入端齿轮、第一惰轮组、中间齿轮、第二惰轮组和输出端齿轮，臂架的内腔中还设有齿轮泵，中间齿轮与齿轮泵同轴固定连接。
10.所述前臂的悬伸端外表面、臂架的高速端的前部的外表面和臂架的高速端的后部的外表面均设置成与前销轴安装孔同轴的外凸圆弧柱面，左右方向上所述连接臂靠近臂架的高速端的侧面设置成与前销轴安装孔同轴的内凹圆弧柱面。
11.所述薄煤层短跨距采煤机摆动臂还包括滚筒、滚筒连接套和行星减速机构，行星减速机构安装在臂架的低速端的前侧，行星减速机构的输入端和输出端分别为太阳轮和行
星架，太阳轮与输出端齿轮同轴连接，行星架的芯部设有花键孔，滚筒连接套的后部轴段插入行星架的芯部并与之花键联接，滚筒连接套的前部法兰盘结构与行星架轴向固定，滚筒连接套的前部的径向边缘优选设置成多边形凸止口结构，滚筒套在滚筒连接套和行星减速机构外，滚筒上相应设有多边形凹止口结构，滚筒通过所述多边形凹止口结构与多边形凸止口结构的配合径向定心，滚筒与滚筒连接套同轴固定。
12.左右方向上所述连接臂靠近臂架的低速端的侧面设置成与输出端齿轮同轴的内凹圆弧柱面。
13.所述薄煤层短跨距采煤机摆动臂还包括截割电机，所述截割电机的外壳同时与前销轴安装孔和后销轴安装孔转动连接，截割电机的输出轴与输入端齿轮同轴传动连接。
14.截割电机的外壳通过轴承旋转支撑在前销轴安装孔和后销轴安装孔中。
15.所述轴承采用关节轴承，关节轴承的内圈和外圈之间设有减磨层，内圈径向外侧、外圈的前后两端各自设有一个密封座，密封座的径向内孔表面和外端面上均设有密封槽，密封槽内安装有密封圈。
16.所述薄煤层短跨距采煤机摆动臂还包括离合机构，所述离合机构包括芯轴和离合装置，离合装置连接在芯轴的前方，芯轴的前部设有前花键轴段，芯轴的后部设有后花键轴段和导向轴段，花键轴段位于导向轴段的前方，输入端齿轮的芯部前后间隔设有齿轮花键孔和导向孔，截割电机的输出轴的前部设有电机花键孔，离合机构位于后方极限位置时，芯轴的前花键轴段和后花键轴段分别与电机花键孔和齿轮花键孔花键联接，导向轴段的前部位于导向孔中，导向轴段与导向孔之间留有径向间隙。
17.本发明的有益效果是：
18.本发明的摆动臂可以以截割电机作为销轴与采煤机机身相铰接，既缩短了前主体部壳体的左右长度，也就等于缩短了采煤机悬机身段的左右长度，又简化了截割机构的结构。
19.前臂作为起主要支撑作用的受力部分，与安装有截割传动机构的臂架相互分离，而臂架的高速端的前部尽管是臂架的一部分，但其仅作为起辅助支撑作用的次要受力部分，因此基本可以保证截割传动机构处于良好的非受力状态，使传动精度得到保障。
20.截割传动机构和用于辅助支撑截割电机的后销轴安装孔都设置在臂架内，不仅结构更紧凑，而且能使截割传动机构的动力输入连接点与辅助支撑点靠得更近，动力传递时受跳动影响更小，动力传递更稳定可靠。
21.滚筒与滚筒连接套之间采用相对紧凑的多边形定位与连接结构，既保证了连接的可靠性，又大大缩短了行星减速机构的前后长度，有利于大功率密度的薄煤层采煤机摆动臂的结构空间设置。
22.离合机构的芯轴上的导向轴段与输入端齿轮芯部的导向孔之间保留较大的径向间隙，增加了动力传递结构的浮动量，可以提高动力传递结构的适应性。
23.截割电机通过关节轴承支撑在摆动臂壳体上，采用关节轴承有助于保持前、后销轴安装孔各自与截割电机的外壳之间的同心度，提高截割电机与截割传动机构之间的传动精度。关节轴承的内圈和外圈之间设置减磨层，可以减小轴承滑动副的磨损，减磨层的两端设置密封，可以保证内部摩擦副的洁净，可以使轴承内部保持良好的润滑条件，相应地，也有助于提高截割电机与截割传动机构之间的传动精度。
24.调高油缸设置在截割电机的下方，不仅充分利用了采煤工作面顶板和底板之间的空间，还极大地缩短了悬机身段的左右方向长度，对于双滚筒采煤机，拉近了两滚筒之间的距离。油缸容纳腔的设置为调高油缸的摆动及布线提供了相对清洁的作业空间，保证了摆动臂壳体摆动过程中不受煤等矿料的影响，最终确保最大开采范围不受影响。
25.所述连接臂也设有内腔，且与臂架的内腔相通，增加了摆动臂壳体内的储油容积。不仅如此，连接臂的内腔中还设有强化冷却器，用于强化冷却油腔，以提高大功率密度摆动臂的冷却效果。
26.由于中间齿轮可以将部分动力传递给了齿轮泵，因此液压系统不需要另外设置独立的动力源。
27.辅助腔的设置不仅增大了臂架的油腔，同时又增加了臂架的壳体强度。
28.将连接臂上靠近臂架的低速端的侧面设置成与截割传动机构的输出端齿轮同轴的内凹圆弧柱面，该内凹圆弧柱面与滚筒叶片之间保持一定的等间距间隙，可以提高滚筒螺旋输送物料的装载效果。
附图说明
29.图1为摆动臂的一个实施例的主视图；
30.图2为图1的俯视剖视图；
31.图3为所述关节轴承的一个实施例的结构示意图；
32.图4为图2的a-a剖视图；
33.图5为滚筒安装结构的局部放大图；
34.图6为图5的c-c剖视图；
35.图7为图2的b-b剖视图。
36.附图标记：
37.1.摆动臂；11.摆动臂壳体；111.前臂；1111.前臂的悬伸端外表面；112.臂架的高速端的前部；113.臂架的高速端的后部；114.连接臂；1141.靠近臂架的高速端的侧面；1142.靠近臂架的低速端的侧面；1143.连接臂的内腔；1144.油缸容纳腔；1145.油缸外销孔；1146.内凹圆弧柱面；1147.油缸容纳腔的顶面；115.辅助腔；12.截割传动机构；121.输入端齿轮；122.行星减速机构；1221.行星架；1222.轴承；1223.轴承座；1224.滚筒连接套；123.中间齿轮；13.滚筒；132.多边形凹止口结构；14.轴承；141.内圈；142.外圈；143.减磨层；144.密封座；145.密封圈；148.平键；15.芯轴；16.强化冷却器；161.进水口；162.冷却管；17.齿轮泵；
38.3.截割电机；
39.4.调高油缸。
具体实施方式
40.本发明公开了一种薄煤层短跨距采煤机摆动臂1(可简称为摆动臂)，如图1-7所示，包括摆动臂壳体11，所述摆动臂壳体的主体为左右延伸的臂架，臂架内安装有截割传动机构12。截割传动机构采用定轴齿轮传动机构。为了方便区分臂架的两个端，本文将截割传动机构的输入端齿轮121(也是高速端齿轮)和输出端齿轮(也是低速端齿轮)所在端分别作
为臂架的高速端和低速端。臂架中部设有自臂架向前悬伸的连接臂114，连接臂上设有自连接臂向左或向右悬伸的前臂111，即对于采煤机的右摆动臂壳体，前臂自连接臂向左悬伸；对于采煤机的左摆动臂壳体，前臂自连接臂向右悬伸。前臂位于臂架的高速端的前方，前臂111和臂架的高速端的前部112分别设有用于供截割电机充当销轴安装于其中的前销轴安装孔和后销轴安装孔，输入端齿轮121安装在臂架的高速端的后部113，前销轴安装孔和后销轴安装孔均与输入端齿轮同轴。前销轴安装孔和后销轴安装孔用于安装截割电机3，它们与输入端齿轮同轴可以保证安装后的截割电机与输入端齿轮同轴传递动力。摆动臂通过所述前臂和臂架的高速端的前部铰接在采煤机机身的前部。截割电机分别相对机身和摆动臂壳体固定连接和转动连接，实现了摆动臂壳体与机身以所述截割电机为销轴的铰接。通过将截割电机整体作为销轴，既缩短了悬机身段的左右长度，又简化了截割机构的结构。截割电机内部的绕线和转子等相关结构的布设仍然可以采用常规结构。
41.所述连接臂设有内腔1143，且与臂架的内腔相通，增加了摆动臂壳体内的储油容积。连接臂的内腔1143中设有强化冷却器16，用于强化冷却油腔，以提高大功率密度摆动臂的冷却效果。所述强化冷却器内可以设有多根冷却管，多根冷却管之间可以串联或并联。图7所示的强化冷却器中是两根并联的冷却管162，161是两根冷却管的公共的进水口。
42.所述臂架的中部设有向后凸出的隆起结构，隆起结构内部空腔为辅助腔115，辅助腔是臂架的内腔的一部分，不仅增大了臂架的油腔，同时又增加了臂架的壳体强度。
43.所述截割传动机构包括依次传动连接的输入端齿轮121、第一惰轮组、中间齿轮123、第二惰轮组和输出端齿轮，臂架的内腔中还设有齿轮泵17，中间齿轮与齿轮泵同轴固定连接。第一惰轮组和第二惰轮组中的惰轮各自可以有一个或多个。从输入端齿轮到中间齿轮实现的是第一级减速，从中间齿轮到输出端齿轮实现的是第二级减速。齿轮泵是液压系统的动力源，由于中间齿轮将部分动力传递给了齿轮泵，因此液压系统不需要另外设置独立的动力源。
44.所述前臂的悬伸端外表面1111、臂架的高速端的前部112的外表面和臂架的高速端的后部113的外表面均设置成与前销轴安装孔同轴的外凸圆弧柱面。机身上相应部位也会设置耳座，耳座之间的凹槽设置成与前销轴安装孔同轴的内凹圆弧柱面，用以与外凸圆弧柱面一一对应，以保证摆动臂无干涉地自由摆动。
45.左右方向上所述连接臂靠近臂架的高速端的侧面1141设置成与前销轴安装孔同轴的内凹圆弧柱面。相应地，机身上的耳座的悬伸端外表面设置成与前销轴安装孔同轴的外凸圆弧柱面。二者一一对应，同样是对摆动臂得以无干涉地自由摆动提供保证。
46.所述薄煤层短跨距采煤机摆动臂还包括滚筒13、滚筒连接套1224和行星减速机构122，行星减速机构安装在臂架的低速端的前侧。行星减速机构的输入端和输出端分别为太阳轮和行星架1221，轴承座1223相对臂架固定安装，轴承1222安装在轴承座内，行星架支撑在轴承1222上。太阳轮与输出端齿轮同轴连接。行星减速机构承担大部分减速工作，因此作为前级减速部分的所述截割传动机构采用相对简单的定轴齿轮传动机构即可满足减速要求，相应地用于容纳截割传动机构的臂架的外形更趋规则。
47.滚筒受到的外载力通过连接臂、前臂和臂架的高速端的前部传递给机身。其中前臂作为起主要支撑作用的受力部分，与安装有截割传动机构的臂架相互分离，而臂架的高速端的前部尽管是臂架的一部分，但其仅作为起辅助支撑作用的次要受力部分，因此基本
可以保证截割传动机构处于良好的非受力状态，使传动精度得到保障。
48.截割传动机构和用于辅助支撑截割电机的后销轴安装孔都设置在臂架内，不仅结构更紧凑，而且能使截割传动机构的动力输入连接点与辅助支撑点靠得更近，动力传递时受跳动影响更小，动力传递更稳定可靠。
49.行星架的芯部设有花键孔。滚筒连接套的后部轴段插入行星架的芯部并与之花键联接，滚筒连接套的前部法兰盘结构与行星架轴向固定，滚筒连接套的前部的径向边缘设置成多边形凸止口结构，滚筒套在滚筒连接套和行星减速机构外，滚筒上设有多边形凹止口结构132，滚筒通过所述多边形凹止口结构与多边形凸止口结构的配合径向定心，滚筒与滚筒连接套同轴固定。附图所示实施例中行星减速机构是两级行星减速机构，其输入端和输出端分别是第一级行星减速机构的输入端和第二级行星减速机构的输出端。
50.左右方向上所述连接臂靠近臂架的低速端的侧面1142设置成与输出端齿轮同轴的内凹圆弧柱面，该内凹圆弧柱面可以与滚筒叶片保持一定间隙，提高滚筒螺旋输送物料的装载效果。
51.所述薄煤层短跨距采煤机摆动臂还包括截割电机3，所述截割电机的外壳同时与前销轴安装孔和后销轴安装孔转动连接，截割电机的输出轴与输入端齿轮同轴传动连接。
52.截割电机的外壳通过轴承14旋转支撑在前销轴安装孔和后销轴安装孔中。铰接处的载荷大部分由轴承承担，能够很好地保护摆动臂壳体、机身壳体和截割电机不受或少受影响，保持连接可靠性。
53.所述轴承采用关节轴承，其载荷能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心。采用关节轴承有助于保持前、后销轴安装孔各自与截割电机的外壳之间的同心度。
54.关节轴承的内圈141和外圈142之间还设有减磨层143，以减小轴承滑动副的磨损，内圈径向外侧、外圈的前后两端各自设有一个密封座144，密封座的径向内孔表面和外端面上均设有密封槽，密封槽内安装有密封圈145。内圈与截割电机的外壳之间通过平键148周向固定。采用该关节轴承，可以提高滑动副的使用寿命，也有助于提高截割电机与截割传动机构之间的传动精度。
55.所述连接臂的下部设有左右延伸、开口向下的油缸容纳腔1144，在前后方向上所述油缸容纳腔位于前臂的下方。该油缸容纳腔用于安装调高油缸4，安装时调高油缸的大部位于油缸容纳腔内，所述调高油缸的一端铰接在连接臂上，另一端铰接在机身上，这两处铰接轴线前后水平延伸。调高油缸伸缩可带动摆动臂壳体绕机身上下摆动。油缸容纳腔为调高油缸提供了较为清洁的作业空间，保证了摆动臂壳体摆动过程中不受煤等矿料的影响，最终确保最大开采范围不受影响。由于调高油缸可以设置在前臂的下方，不仅充分利用了采煤工作面顶板和底板之间的空间，还极大地缩短了悬机身段的左右方向长度，对于双滚筒采煤机，拉近了两滚筒之间的距离。
56.油缸容纳腔的靠近臂架的低速端的前后腔壁上设有油缸外销孔1145，调高油缸与连接臂相铰接的铰接轴安装在油缸外销孔中。油缸容纳腔的前后宽度略宽于调高油缸的缸筒直径。调高油缸的缸筒上方、油缸容纳腔的顶面1147的下方空间相对封闭，可用于油缸的管线的布设。油缸外销孔的上方可以设置成与油缸外销孔同轴的内凹圆弧柱面1146，调高油缸与摆动臂壳体相铰接的端刚好可以在内凹圆弧柱面1146下方顺滑地转动，只要二者间的间隙宽度控制合适，可以避免煤岩进入其中。
57.所述薄煤层短跨距采煤机摆动臂还包括离合机构，所述离合机构包括芯轴15和离合装置，离合装置连接在芯轴的前方。芯轴的前部设有前花键轴段，芯轴的后部设有后花键轴段和导向轴段，花键轴段位于导向轴段的前方。输入端齿轮的芯部前后间隔设有齿轮花键孔和导向孔，截割电机的输出轴的前部设有电机花键孔。离合机构位于后方极限位置(即“合”位置)时，芯轴的前花键轴段和后花键轴段分别与电机花键孔和齿轮花键孔花键联接，导向轴段的前部位于导向孔中，导向轴段与导向孔之间留有径向间隙。当向前方拉出离合装置时，芯轴的后花键轴段与齿轮花键孔脱开，导向轴段的后部位于导向孔中，芯轴的前花键轴段与电机花键孔局部脱开。导向轴段与导向孔之间保留径向间隙，增加了动力传递结构的浮动量，可以提高动力传递结构的适应性。
58.高度方向上所述连接臂的中上部左右宽度最窄，越靠近上下端部左右宽度越宽，特别是下部更宽，用于设置所述油缸容纳腔。整个连接臂形成扁薄结构。左右宽度最窄处优选与前销轴安装孔等高。连接臂的顶面为斜面，且左右方向上越靠近臂架的高速端一端越高。所述连接臂的上述扁薄结构与特殊的斜面结构，使得摆动臂壳体上下摆动时对上方煤台基本不产生影响，因此可以确保获得大的开采范围。
59.除具体指定的情况外，本文所说的前后分别指靠近煤壁和远离煤壁的方向。