薄煤层紧凑型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，有助于扩大开采范围和缩短机身。


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，在机身上截割电机左或右侧设置摆动臂的驱动油缸的结构更使得机身过长，长机身结构的采煤机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紧凑型采煤机截割机构，能提供较大的开采范围、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：
6.一种薄煤层紧凑型采煤机截割机构，包括摆动臂壳体、前主体部壳体和后主体部壳体，前主体部壳体与后主体部壳体前后对接并固定，前主体部壳体的右边缘或左边缘由前向后依次设有第一耳座、第二耳座和连接基座，第一耳座与第二耳座之间形成前凹槽，第二耳座与连接基座之间形成中凹槽，后主体部壳体包括后基体和位于后基体中部前方向右或向左悬伸的第三耳座，第三耳座和后基体之间形成后凹槽，前主体部壳体内安装有前级截割传动机构和截割电机，前级截割传动机构包括左右方向依次布置且依次传动连接的输入端齿轮、惰轮组和输出端齿轮，截割电机的输出轴与前级截割传动机构的输入端齿轮同轴传动连接，前级截割传动机构的输出端齿轮位于所述连接基座内，所述摆动臂壳体的主体为左右延伸的臂架，臂架内安装有后级截割传动机构，后级截割传动机构的输入端齿轮和输出端齿轮所在端分别称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，臂架的高速端的后方设有后臂，后臂是一端连接在臂架上的悬臂结构，前臂、臂架的高速端和后臂分别嵌入前凹槽、中凹槽和后凹槽中，其中前臂与第一耳座和第二耳座铰接，后臂与第三耳座和后基体铰接，前级截割传动机构的输出端齿轮和后级截割传动机构的输入端齿轮同轴传动连接，且其轴线与前后两处铰接的铰接轴线同轴。
7.后级截割传动机构的输入端齿轮芯部设有后级花键孔，后级花键孔中安装有带有内花键和外花键的花键套，花键套的花键孔和前级截割传动机构的输出端齿轮芯部的花键
孔同时与一根花键轴花键联接。
8.所述前臂的悬伸端外表面、臂架的高速端外表面和后臂的悬伸端外表面设置成与前后两处铰接的铰接轴线同轴的第一组外凸圆弧柱面，所述前凹槽、中凹槽和后凹槽设置成与前后两处铰接的铰接轴线同轴的第一组内凹圆弧柱面，第一组内凹圆弧柱面与第一组外凸圆弧柱面一一对应且相互间留有间隔。
9.所述臂架上靠近后臂的根部的位置处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。
10.所述连接臂设有内腔，且与臂架的内腔相通，连接臂的内腔中可设有强化冷却器。
11.所述薄煤层紧凑型采煤机截割机构还包括调高油缸，调高油缸一端与连接臂的下部铰接，另一端与前主体部壳体的下部铰接，两处铰接轴线前后水平延伸。
12.所述连接臂的下部和前主体部壳体的下部分别设有左右延伸、开口向下的油缸外容纳腔和油缸内容纳腔，所述调高油缸设置在由油缸外容纳腔和油缸内容纳腔组成的油缸容纳腔内。
13.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，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。
14.所述第一耳座的耳孔和第二耳座前部的耳孔中各自安装有前耐磨套，所述第三耳座的耳孔和后基体前部的耳孔中各自安装有后耐磨套，前臂和后臂上参与铰接的前铰接连接孔和后铰接连接孔中分别安装有前滑动轴承和后滑动轴承，前滑动轴承和后滑动轴承分别套设安装在前销轴套和后销轴套的中部，前销轴套的前部和后部与前耐磨套紧配合，后销轴套的前部和后部与后耐磨套紧配合，前销轴套的内孔与第二耳座的内孔相通，两内孔中安装有限位杆，限位杆的后端伸进后级花键孔中对花键轴的前端进行轴向限位，限位杆的前部相对前销轴套定位固定，限位杆的其余部分与前销轴套、第二耳座的内孔以及后级花键套均不接触。
15.前级截割传动机构的输入端齿轮的前部和后部各自设有花键孔，前部的花键孔与截割电机的输出轴同轴传动连接，后部的花键孔与液压系统的齿轮泵的输入轴同轴连接。
16.前级截割传动机构的输出端齿轮的前部和后部各自设有花键孔，前部的花键孔与所述花键轴同轴连接，后部的花键孔是为破碎机构输出动力的动力输出口。
17.前主体部壳体的左、右边缘均设有所述第一耳座、第二耳座和连接基座，后主体部壳体上对应设有左右两个所述第三耳座和后凹槽，左右两个摆动臂壳体从左右两侧与前主体部壳体和后主体部壳体铰接，前主体部壳体内安装有左右两组前级截割传动机构，两组前级截割传动机构共用一个输入端齿轮，左右两组前级截割传动机构的惰轮组内惰轮的数量奇偶不同。
18.本发明的有益效果是：
19.前级截割传动机构与花键轴之间、花键轴与花键套之间、花键套与后级截割传动机构之间均为花键联接，采用多处具有侧隙配合的花键联接结构，可明显增加径向浮动量，且由于形成花键联接结构的相关零件可自动定心，因此即使摆动臂壳体与机身之间的前后两处铰接因磨损导致同轴度下降，对于前、后级截割传动机构之间动力的传递的影响也比较小，因此动力传递可靠性提高。
20.前后两处铰接连接点分开设置在前、后级截割传动机构之间的动力传递连接点的
前方和后方，两处铰接连接点处因磨损导致的径向位移对位于二者之间的动力传递连接点影响更小，因此可减小对传动精度的影响。
21.前臂的悬伸端外表面、臂架的高速端外表面和后臂的悬伸端外表面与前凹槽、中凹槽和后凹槽的槽底之间，以及第一耳座和第二耳座各自的悬伸端外表面与连接臂之间都留有等厚的间隙，只要将该间隙大小控制在合适的范围内，就可以在摆动臂壳体上下摆动过程中有效控制煤岩堆积进入摆动臂壳体与前、后主体部壳体之间，保证摆动的顺畅。
22.通过在臂架上设置隆起结构，提高了后臂与臂架的连接强度，还增大了臂架的油腔的储油容积。
23.通过在连接臂的内腔中设置强化冷却器，强化冷却油腔，提高大功率密度摆动臂的冷却效果。
24.前后两处铰接紧邻截割电机的左侧或右侧，之间没有其他结构，因此明显缩短了采煤机机身特别是悬机身段的左右长度，也提高了摆动臂与机身的连接可靠性。当滚筒割顶刀时，滚筒内侧仅连接臂部分随摆动臂摆动而发生上下位置变化，再结合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。
25.此外，调高油缸设置在截割电机的下方，在左右方向上进一步减少了空间占用，为实现紧凑型的短机身采煤机结构提供了保证。由于悬机身段的左右长度缩短，可以使整机重心向后偏移，提高了整机的受力稳定性。并且，机身缩短，相应采煤机方便执行类似短壁采煤机的直推进刀工艺，由此提高开采效率。
26.通过在连接臂和前主体部壳体的下部设置半封闭的油缸容纳腔，可为调高油缸的摆动和容纳一定煤料及布设管线提供足够的空间。
27.所述关节轴承通过在两端设置隔尘结构，可以保证内部摩擦副的洁净。所述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。
28.前级截割传动机构的输入端齿轮的端部设置花键孔，可将动力传递给齿轮泵，为液压系统提供动力源；前级截割传动机构的输出端齿轮的后部设置花键孔，可将动力传递给破碎机构，一方面使得齿轮泵和破碎机构无需设置额外的动力源，不仅结构更简单，而且节省安装空间，有利于使机身更紧凑，另一方面使得截割电机的动力得到了更充分的利用。
附图说明
29.图1为本发明的一个实施例的示意图；
30.图2为本发明的一个实施例的俯视剖视图；
31.图3为图2中前主体部的结构示意图；
32.图4为图2中摆动臂的结构示意图；
33.图5为图1中摆动臂的结构示意图；
34.图6为图2的a-a剖视图；
35.图7为前滑动轴承的一个实施例的结构示意图；
36.图8为后主体部的一个实施例的结构示意图。
37.附图标记：
38.1.摆动臂；11.摆动臂壳体；111.前臂；1111.前臂的悬伸端外表面；112.后臂；
1121.后臂的悬伸端外表面；113.臂架；1131.臂架的高速端外表面；114.连接臂；1141.靠近臂架的高速端的侧面；1144.油缸外容纳腔；115.隆起结构；12.后级截割传动机构；121.输入端齿轮；122.行星减速机构；123.花键轴；124.花键套；13.滚筒；141.前滑动轴承；1411.内圈；1412.外圈；1413.减磨层；1414.密封座；1415.密封圈；1416.密封座；1417.密封圈；1418.平键；142.后滑动轴承；
39.2.前主体部；21.前主体部壳体；211.第一耳座；212.第二耳座；213.连接基座；214.前凹槽；215.中凹槽；216.油缸内容纳腔；22.截割电机；23.离合机构；24.输入端齿轮；241.花键孔；242.花键孔；25.输出端齿轮；251.花键孔；252.花键孔；29.定位销；
40.3.后主体部；31.后主体部壳体；311.第三耳座；312.后凹槽；
41.41.前销轴套；42.后销轴套；
42.5.调高油缸。
具体实施方式
43.本发明公开了一种薄煤层紧凑型采煤机截割机构(可简称为截割机构)，如图1-8所示，包括摆动臂1的摆动臂壳体11、前主体部2的前主体部壳体21和后主体部3的后主体部壳体31，前主体部壳体与后主体部壳体前后对接，二者通过大平面和多个定位销29定位，通过紧固件固定组成机身。前主体部壳体的右边缘或左边缘由前向后依次设有第一耳座211、第二耳座212和连接基座213，第一耳座与第二耳座之间形成前凹槽214，第二耳座与连接基座之间形成中凹槽215。后主体部壳体31包括后基体和位于后基体中部前方向右或向左悬伸的第三耳座311，第三耳座和后基体之间形成后凹槽312。
44.前主体部壳体内安装有前级截割传动机构和截割电机22，前级截割传动机构包括左右方向依次布置且依次传动连接的输入端齿轮24、惰轮组和输出端齿轮25，截割电机的输出轴与前级截割传动机构的输入端齿轮同轴传动连接，在附图所示实施例中，二者经离合机构23同轴连接。前级截割传动机构的输出端齿轮位于所述连接基座内。
45.所述摆动臂壳体的主体为左右延伸的臂架113，臂架内安装有后级截割传动机构12。后级截割传动机构采用定轴齿轮传动机构，包括左右方向依次布置且依次传动连接的输入端齿轮121、惰轮组和输出端齿轮。为了方便区分臂架的两个端，本文将后级截割传动机构的输入端齿轮和输出端齿轮所在端分别称为臂架的高速端和低速端。行星减速机构122安装在臂架的低速端的前侧，滚筒13套在行星减速机构上并与行星减速机构的行星架同轴固定连接。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。臂架的高速端的后方设有后臂112，后臂是一端连接在臂架上的悬臂结构。
46.前臂、臂架的高速端和后臂分别插在前凹槽、中凹槽和后凹槽中，其中前臂与第一耳座和第二耳座铰接，后臂与第三耳座和后基体铰接。前级截割传动机构的输出端齿轮25和后级截割传动机构的输入端齿轮121同轴传动连接，且其轴线与前后两处铰接的铰接轴线同轴，以保证前级截割传动机构向后级截割传动机构传递动力与摆动臂相对前、后主体部壳体的上下摆动可同时进行，互不干扰。前臂、臂架的高速端和后臂各自的前后端面上均安装有密封圈，用于实现摆动臂壳体与前、后主体部壳体之间相对摆动结合面处的端面密
封。
47.后级截割传动机构的输入端齿轮芯部设有后级花键孔，后级花键孔中安装有带有内花键和外花键的花键套124，花键套的花键孔和前级截割传动机构的输出端齿轮芯部的花键孔同时与一根花键轴123花键联接。前级截割传动机构与花键轴之间、花键轴与花键套之间、花键套与后级截割传动机构之间均为花键联接，采用多处具有侧隙配合的花键联接结构，可明显增加径向浮动量，且由于形成花键联接结构的相关零件可自动定心，因此即使前后两处铰接因磨损导致同轴度下降，对于前、后级截割传动机构之间动力的传递的影响也比较小，因此动力传递可靠性提高。
48.前后两处铰接连接点分开设置在前、后级截割传动机构之间的动力传递连接点的前方和后方，两处铰接连接点处因磨损导致的径向位移对位于二者之间的动力传递连接点影响更小，因此可减小对传动精度的影响。
49.所述前臂的悬伸端外表面1111、臂架的高速端外表面1131和后臂的悬伸端外表面1121设置成与前后两处铰接的铰接轴线同轴的第一组外凸圆弧柱面，所述前凹槽、中凹槽和后凹槽的槽底面设置成与前后两处铰接的铰接轴线同轴的第一组内凹圆弧柱面，第一组内凹圆弧柱面与外第一组凸圆弧柱面一一对应且相互间留有间隔。
50.同理，第一耳座和第二耳座各自的悬伸端外表面设置成与前后两处铰接的铰接轴线同轴的第二组外凸圆弧柱面，连接臂上靠近臂架的高速端的侧面1141设置成与前后两处铰接的铰接轴线同轴的第二组内凹圆弧柱面，第一耳座和第二耳座各自的悬伸端外表面与连接臂之间留有间隔。
51.通过将上述相应间隔的大小控制在合适的范围内，可以在摆动臂壳体上下摆动过程中有效控制煤岩堆积进入摆动臂壳体与前、后主体部壳体之间，保证摆动的顺畅。
52.所述臂架上靠近后臂的根部的位置处优选设有向后凸出的隆起结构115，隆起结构提高了后臂与臂架的连接强度。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，增大了臂架的油腔的储油容积。
53.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，用于强化冷却油腔，以提高大功率密度摆动臂的冷却效果。
54.所述截割机构还包括调高油缸5，调高油缸一端与连接臂的下部铰接，另一端与前主体部壳体的下部铰接，两处铰接轴线前后水平延伸。调高油缸设置在截割电机的下方，在左右方向上明显减少了空间占用，为实现紧凑型的短机身采煤机结构提供了保证。
55.所述连接臂的下部和前主体部壳体的下部分别设有左右延伸、开口向下的油缸外容纳腔1144和油缸内容纳腔216，其中连接臂的下部的油缸外容纳腔左右方向上一端封口，另一端与油缸内容纳腔相对。所述调高油缸设置在由油缸外容纳腔和油缸内容纳腔组成的油缸容纳腔内。前后方向上所述油缸外容纳腔位于连接臂的中部偏前端的位置上，油缸外容纳腔的前后腔壁上设有一对油缸外销孔，油缸外销孔的轴线前后延伸，且油缸外销孔在左右方向上靠近臂架的低速端。调高油缸伸缩可带动摆动臂壳体绕前、后主体部壳体上下摆动。油缸容纳腔是半封闭的腔体，可为调高油缸的摆动和容纳一定煤料及布设管线提供足够的空间。
56.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，用于设置所述油缸外容纳腔，整个连接臂形成扁薄结构。左右宽度最窄处优选与截割
电机的输出轴等高。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。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。
57.所述第一耳座的耳孔和第二耳座前部的耳孔中各自安装有前耐磨套，所述第三耳座的耳孔和后基体前部的耳孔中各自安装有后耐磨套。前臂和后臂上参与铰接的前铰接连接孔和后铰接连接孔中分别安装有前滑动轴承141和后滑动轴承142，前滑动轴承和后滑动轴承分别套设安装在前销轴套41和后销轴套42的中部，前销轴套的前部和后部与前耐磨套紧配合，后销轴套的前部和后部与后耐磨套紧配合。前销轴套的内孔与第二耳座的内孔相通，两内孔中可安装有限位杆，限位杆的后端伸进后级花键孔中对花键轴的前端进行轴向限位，限位杆的前部相对前销轴套定位固定，限位杆的其余部分与前销轴套、第二耳座的内孔以及后级花键套均不接触。进一步地，限位杆的后端上可套设固定有耐磨垫，限位杆借助耐磨垫对花键轴进行轴向限位，花键轴与耐磨垫接触并相对耐磨垫转动。本实施例中，限位杆的前端通过卡簧轴向固定在前销轴套上，并径向支撑于前销轴套上。
58.前后两处铰接紧邻截割电机的左侧或右侧，之间没有其他结构，且铰接处的销轴结构本身直径小，左右方向占用空间小，因此明显缩短了采煤机机身特别是悬机身段的左右长度。通过在销轴结构中设置轴承来承受大部分载荷，即使销轴结构经长期使用磨损失效，也不会造成摆动臂壳体和机身壳体等磨损变形，更换新的销轴结构零件后仍然可以保持较高的连接可靠性，因此该铰接结构同时也提高了摆动臂与机身的连接可靠性。当滚筒割顶刀时，滚筒内侧仅连接臂部分随摆动臂摆动而发生上下位置变化，再结合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.另外，悬机身段的左右长度缩短，可以使整机重心向后偏移，提高了整机的受力稳定性。并且，机身缩短，相应采煤机方便执行类似短壁采煤机的直推进刀工艺，由此提高开采效率。
60.前级截割传动机构的输入端齿轮24的前部和后部各自设有花键孔241和242，前部的花键孔241与截割电机的输出轴同轴传动连接，后部的花键孔242与液压系统的齿轮泵的输入轴同轴连接。由于前级截割传动机构的输入端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。
61.前级截割传动机构的输出端齿轮25的前部和后部各自设有花键孔251和252，前部的花键孔251与所述花键轴同轴连接，后部的花键孔252可作为为破碎机构输出动力的预留的动力输出口，因此可以设置不带动力装置的破碎机构，节省安装空间。
62.所述滑动轴承优选采用关节轴承，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、后铰接连接孔各自与前级截割传动机构的输出端齿轮、后级截割传动机构的输入端齿轮之间的同轴度。
63.以前滑动轴承141为例，所述关节轴承的内圈1411和外圈1412之间还设有减磨层1413，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1414和1416，密封座的径向内孔表面设有密封槽，密封槽内安装有密封圈1415和1417。内圈1411与前销轴套之间通过平键1418周向固定。采用该关节轴承，可以提高滑动副的使用寿命，也有助于提高前、后级截割传动机构之间的传动精度。
64.所述截割机构可以用在双滚筒采煤机上，相应地，前主体部壳体的左、右边缘均设有所述第一耳座、第二耳座和连接基座，后主体部壳体上对应设有左右两个第三耳座和后凹槽，左右两个摆动臂壳体从左右两侧与前主体部壳体和后主体部壳体铰接。前主体部壳体内安装有一个截割电机和左右两组前级截割传动机构，两组前级截割传动机构共用一个输入端齿轮24，左右两组前级截割传动机构的惰轮组内惰轮的数量奇偶不同。采用同一动力驱动左右各一个执行机构，使采煤机总体结构更紧凑，有利于提高短机身采煤机对薄煤层工作面的适应性。
65.对于设有所述油缸内容纳腔的情况，左右两个油缸内容纳腔相通，或者直接设置一个左右共用的油缸内容纳腔216。
66.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。