薄煤层采煤机截割机构的制作方法

1.本发明涉及一种采煤机截割机构，尤其适用于薄煤层采煤机，能为薄煤层采煤机提供较大的开采范围和较大的截割功率。


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采煤机截割机构，既能提供较大的开采范围，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：
6.一种薄煤层采煤机截割机构，包括截割电机、摆动臂壳体和主体部壳体，摆动臂壳体与主体部壳体以所述截割电机为销轴铰接，截割电机相对主体部壳体固定。
7.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和后臂，前臂、后臂和臂架的高速端由前向后依次间隔排列，前臂和后臂上分别设有前销轴安装孔和后销轴安装孔，前销轴安装孔和后销轴安装孔均与截割传动机构的输入端齿轮同轴，主体部壳体的前部的左边缘或右边缘由前向后依次设有第一耳座、第二耳座和第三耳座，第一耳座与第二耳座之间形成前凹槽，第二耳座与第三耳座之间形成中凹槽，第三耳座与主体部壳体的后部之间形成后凹槽，前臂、后臂和臂架的高速端对应插在前凹槽、中凹槽和后凹槽中，截割电机的外壳安装在第一耳座的耳孔、前销轴安装孔、第二耳座的耳孔、后销轴安装孔和第三耳座的耳孔组合形成的内孔中，截割电机的输出轴与截割传动机构的输入端齿轮同轴传动连接。
8.所述薄煤层采煤机截割机构还设有离合机构，所述截割电机的输出轴为空心轴，所述离合机构的芯轴穿过截割电机的输出轴，当离合机构处于合位置时，芯轴的前花键轴段和后花键轴段分别与空心轴的电机花键孔和输入端齿轮芯部安装的花键套的花键孔花键联接。
9.所述连接臂是左右宽度小于上下高度的扁薄结构，且所述连接臂的顶面为斜面，左右方向上连接臂的顶面越靠近臂架的高速端一端越高。
10.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。
11.所述轴承优选采用关节轴承，关节轴承的内圈和外圈之间设有减磨层，减磨层的两端设有密封。
12.截割电机的外壳采用厚壁结构，外壳表面由前至后依次间隔设置第一圆形凸止口、第二圆形凸止口、第三圆形凸止口和第四圆形凸止口，第一耳座的后部、第二耳座的前部、第二耳座的后端和第三耳座分别设置第一圆形凹止口、第二圆形凹止口、第三圆形凹止口和第四圆形凹止口，第一至第四圆形凸止口和第一至第四圆形凹止口一一对应紧配合。
13.所述薄煤层采煤机截割机构还包括盖板和调高油缸，盖板安装在主体部壳体的前端面敞口处，所述前臂、主体部壳体、截割电机和盖板共同形成封闭式腔体，调高油缸位于该封闭式腔体内，调高油缸的两端分别铰接在前臂和主体部壳体上。
14.所述臂架的内腔中还设有中间齿轮和齿轮泵，输入端齿轮与中间齿轮外啮合，中间齿轮与齿轮泵同轴连接。
15.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，辅助腔是臂架的内腔的一部分。
16.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多个串联的强化冷却器。
17.本发明的有益效果是：
18.本发明通过将截割电机整体作为摆动臂壳体与主体部壳体相铰接的销轴，既缩短了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.本发明采用前臂、后臂和臂架的高速端由前向后依次间隔排列的特定结构设计，前臂和后臂为受力部位，臂架的高速端为非受力部位，受力部位与非受力部位分离，可以保证位于臂架内的传动部分处于良好的非受力状态，因此有助于提高传动精度。
20.截割电机通过关节轴承支撑在前臂和后臂上，可以保持前、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。
21.主体部壳体与截割电机之间，同时采用前后两组相配合的止口结构，有助于平衡摆动臂壳体的受力。前臂和后臂分别处于一对止口之间，也更好地平衡了前臂和后臂的受力，提高了截割电机与主体部壳体之间安装的可靠性以及摆动臂壳体与主体部壳体间铰接连接的可靠性。
22.所述前臂、主体部壳体、截割电机和盖板共同形成封闭式腔体，该封闭式腔体为调高油缸提供了清洁的作业空间，保证摆动臂在随调高油缸伸缩而摆动的过程中不受煤等矿料的影响，也为摆动臂能在最高和最低极限摆角位置之间正常摆动提供保证，最终确保最大开采范围不受影响。
23.输入端齿轮除了带动截割传动机构的其他部分转动外，还带动中间齿轮和齿轮泵
转动。中间齿轮和齿轮泵组成液压系统的动力源，该液压系统的动力来自截割电机，不需要另外设置独立的动力源。
24.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。
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多个串联的强化冷却器，用于强化冷却油腔，以提高大功率密度摆动臂的冷却效果。
附图说明
26.图1为本发明的一个实施例的主视图；
27.图2为本发明的一个实施例的俯视剖视图；
28.图3为图1中的摆动臂壳体与安装在其上的滚筒和截割传动机构等组成的装配体的主视图；
29.图4为图3的俯视剖视图；
30.图5为截割电机的一个实施例的示意图；
31.图6为图2的a-a剖视图；
32.图7为采用本发明的截割机构的双摇臂薄煤层采煤机的示意图；
33.图8为图7的俯视结构示意图。
34.附图标记：
35.1.摆动臂壳体；111.前臂；1111.前臂的悬伸端外表面；112.后臂；113.臂架；1131.臂架的高速端；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；115.辅助腔；12.截割传动机构；121.输入端齿轮；122.行星减速机构；123.中间齿轮；13.滚筒；14.轴承；15.芯轴；16.强化冷却器；17.齿轮泵；
36.2.主体部壳体；211.第一凹止口；212.第二凹止口；213.第三凹止口；214.第四凹止口；215.第一耳座的悬伸端外表面；216.开口的顶底边缘；22.封闭式腔体；23.盖板；
37.3.截割电机；31.第一凸止口；32.第二凸止口；33.第三凸止口；34.第四凸止口；
38.4.调高油缸。
具体实施方式
39.本发明公开了一种薄煤层采煤机截割机构(可简称为截割机构)，如图1-8所示，包括截割电机3、摆动臂壳体1和主体部壳体2，摆动臂壳体与主体部壳体以所述截割电机3为销轴铰接，截割电机相对主体部壳体固定，相对摆动臂壳体摆动。通过将截割电机整体作为销轴，既缩短了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。
40.所述摆动臂壳体的主体为左右延伸的臂架113，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和后臂112，前臂、后臂和臂架的高速端1131相互平行且由前向后依次间隔排列，即对于采煤机的右摆动臂壳体，前臂和后臂自连接臂向左悬伸；对于采煤机的
左摆动臂壳体，前臂和后臂自连接臂向右悬伸。前臂和后臂上分别设有前销轴安装孔和后销轴安装孔，前销轴安装孔和后销轴安装孔均与截割传动机构的输入端齿轮同轴。前销轴安装孔和后销轴安装孔用于安装截割电机，其与输入端齿轮安装孔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。主体部壳体的前部的左边缘或右边缘由前向后依次设有第一耳座、第二耳座和第三耳座，第一耳座与第二耳座之间形成前凹槽，第二耳座与第三耳座之间形成中凹槽，第三耳座与主体部壳体的后部之间形成后凹槽。前臂、后臂和臂架的高速端对应插在前凹槽、中凹槽和后凹槽中，截割电机的外壳安装在第一耳座的耳孔、前销轴安装孔、第二耳座的耳孔、后销轴安装孔和第三耳座的耳孔组合形成的内孔中，截割电机的输出轴与截割传动机构的输入端齿轮121同轴传动连接。
41.采煤机滚筒13和行星减速机构122均安装在臂架的低速端，行星减速机构位于滚筒的芯部。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以满足减速要求，相应地用于容纳截割传动机构的臂架的外形更趋规则。
42.滚筒受到的外载力通过连接臂、前臂和后臂传递给主体部壳体。前臂和后臂为受力部位，臂架的高速端为非受力部位，受力部位与非受力部位分离，可以保证位于臂架内的传动部分处于良好的非受力状态，因此有助于提高传动精度。
43.所述薄煤层采煤机截割机构还设有离合机构，所述截割电机的输出轴为空心轴，所述离合机构的芯轴15穿过截割电机的输出轴。当离合机构处于“合”位置(即离合机构处于起传动作用的位置)时，芯轴的前花键轴段和后花键轴段分别与空心轴的电机花键孔和输入端齿轮芯部安装的花键套的花键孔花键联接。将离合机构向后方拉出使离合机构处于离位置时，上述前一处花键联接完全脱开，后一处花键联接的大部脱开，局部仍保持联接状态。截割电机的输出轴与离合机构的芯轴之间采用上述浮动式连接的花键联接结构，有助于提高截割电机与截割传动机构之间的传动精度、保持相关结构的同心度，且方便加工制造。
44.所述连接臂是左右宽度小于上下高度的扁薄结构，且所述连接臂的顶面为斜面，左右方向上连接臂的顶面越靠近臂架的高速端一端越高。设置上述结构的连接臂，在随摆动臂壳体上下摆动过程中对上方煤台基本无影响，最终可以使整个摆动臂的开采范围变得很大。所述连接臂的左右侧面均设置成内凹圆弧柱面，其中靠近臂架的高速端的侧面1141进一步优选设置成与前销轴安装孔同轴的内凹圆弧柱面，靠近臂架的低速端的侧面1142进一步优选设置成与输出端齿轮同轴的内凹圆弧柱面。所述前臂的悬伸端外表面1111优选设置成与前销轴安装孔同轴的外凸圆弧柱面，相应地前凹槽的槽底设置成与主体部壳体的内腔相通的开口结构，开口的顶底边缘216均设置成与第二耳座的耳孔同轴的内凹圆弧柱面，前臂的悬伸端外表面1111与所述顶底边缘同轴滑动配合。前臂与前凹槽的上述结构设计在保证二者相对摆动的同时还能保持二者间以及主体部壳体内腔的清洁。第一耳座的悬伸端外表面215和第二耳座的悬伸端外表面优选设置成与第二耳座的耳孔同轴的外凸圆弧柱面，并与连接臂上靠近臂架的高速端的侧面1141保持均匀的间隙。
45.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、主体部壳体和截割电机不受或少受影响，保持连接可靠性。
46.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。
47.关节轴承的内圈和外圈之间还设有减磨层，以减小轴承滑动副的磨损。减磨层采用聚四氟乙烯等低摩擦系数的材料制成。减磨层的两端优选设有密封。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。
48.截割电机的外壳优选采用厚壁结构，外壳表面由前至后依次间隔设置第一圆形凸止口31、第二圆形凸止口32、第三圆形凸止口33和第四圆形凸止口34。第一、第二圆形凸止口组成前一组凸止口结构，第三、第四圆形凸止口组成后一组凸止口结构。
49.第一耳座的后部、第二耳座的前部、第二耳座的后端和第三耳座分别设置第一圆形凹止口211、第二圆形凹止口212、第三圆形凹止口213和第四圆形凹止口214，第一至第四圆形凸止口和第一至第四圆形凹止口一一对应紧配合。第一、第二圆形凹止口组成前一组凹止口结构，第三、第四圆形凹止口组成后一组凹止口结构。前、后两组凹止口结构分别与前、后两组凸止口结构配合，实现截割电机与前主体部壳体的固定连接。同时采用前后两组相配合的止口结构，有助于平衡摆动臂壳体的受力。前臂和后臂分别处于一对止口之间，也更好地平衡了前臂和后臂的受力。
50.第一到第四凸止口上都设有密封槽，密封槽内设有密封圈。
51.各处止口的直径优选由前向后逐渐减小，更方便截割电机的安装。
52.所述薄煤层采煤机截割机构还可以包括盖板23和调高油缸4，盖板安装在主体部壳体的前端面敞口处，所述前臂、主体部壳体、截割电机和盖板共同形成封闭式腔体22，该封闭式腔体为调高油缸提供了清洁的作业空间，保证摆动臂在随调高油缸伸缩而摆动的过程中不受煤等矿料的影响，也为摆动臂能在最高和最低极限摆角位置之间正常摆动提供保证，最终确保最大开采范围不受影响。调高油缸位于该封闭式腔体内，调高油缸的两端分别铰接在前臂和主体部壳体上，调高油缸伸缩会带动前臂绕截割电机摆动，进而带动摆动臂壳体上下摆动。
53.臂架的内腔中还设有中间齿轮123和齿轮泵17，输入端齿轮与中间齿轮外啮合，中间齿轮与齿轮泵同轴连接。输入端齿轮在截割电机的驱动下转动，输入端齿轮除了带动截割传动机构的其他部分转动外，还带动中间齿轮和齿轮泵转动。中间齿轮和齿轮泵组成液压系统的动力源，该液压系统的动力来自截割电机，不需要另外设置独立的动力源。
54.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。
55.所述连接臂也设有内腔，且与臂架的内腔相通，设置连接臂的内腔增加了摆动臂壳体内的储油容积。连接臂的内腔中设有多个串联的强化冷却器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。
56.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。