具有内动力的可调高截割系统的制作方法

本发明涉及一种采煤机截割系统，尤其是内置有液压系统泵箱，适用于开采高度低、条件复杂工作面的矮机身薄煤层采煤机的截割系统。

背景技术：

对于薄或极薄煤层的开采，往往开采高度低(有的采高要求达到0.8m)，地质条件复杂，如煤岩共存等，因此为了提高采煤机的可靠性，薄煤层采煤机装机功率要求越来越大，以提高其适应性。然而随着功率增大，电机、传动系统等尺寸也相应增大很多。而薄煤层开采时采煤工作面通常空间狭小，如果采煤机外形尺寸过大，采煤机外围空间被压缩，例如过机间隙和过煤高度减小，会严重影响采煤机的通过和装载，因此装机功率的提升使薄或极薄煤层采煤机的本就困难的结构布置问题更加突出。

业内曾提出并逐步使用将电机、传动齿轮等大中尺寸零部件由原来的刮板输送机上方前移至靠近煤壁侧的技术方案，即采用悬机身的方式来解决大中尺寸零部件的布置问题。这种方式虽然能够在一定程度上改善结构布置，例如有助于增大过机间隙，但液压系统泵箱的结构布置问题仍然存在。泵箱为摇臂摆动与制动器解除制动提供液压力，在采煤机上不可缺少。然而现有的泵箱由于布置在刮板输送机上方，泵电机尺寸大，受机面影响液压箱总高度较低，储油量少，即使是加宽的泵箱，在大角度的工作面条件下仍会显得储油量不足因而导致吸油等存在问题。如果参考上述悬机身的方式，将泵箱布置在靠近煤壁侧的左右滚筒之间的位置，不仅泵箱本身占据大量空间，由于涉及到泵箱与其他结构之间的连接，还需要留出足够的连接操作空间，因此又会使得左右两滚筒之间的跨距增大，相关功能系统之间的连接及整机的适应性大大降低。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种具有内动力的可调高截割系统，能解决开采高度低、地质条件复杂工作面的矮机身大功率薄煤层采煤机的液压系统泵箱的结构布置问题。

本发明的主要技术方案有：

一种具有内动力的可调高截割系统，包括非摆动传动部、无电机摇臂、截割电机、液压系统和油缸，所述非摆动传动部包括静置壳体和设置在静置壳体内的前级传动系统，所述无电机摇臂包括摇臂壳体和设置在摇臂壳体内的后级传动系统，所述静置壳体内设有电机安装腔和摇臂安装腔，所述截割电机固定安装在所述电机安装腔内，所述摇臂壳体的根部旋转支撑在所述摇臂安装腔内，所述截割电机的输出轴经过所述前级传动系统与所述后级传动系统衔接，所述后级传动系统的输入端设有依次同轴连接的大齿轮和行星机构，所述大齿轮和行星机构设置在所述摇臂壳体的根部的腔室内，所述大齿轮的轴线与所述摇臂壳体的根部的旋转中心同轴，所述油缸的两端分别与所述摇臂壳体和静置壳体铰接，所述大齿轮的轴线以及所述油缸两端的铰接轴线均沿前后方向延伸，所述静置壳体内所述前级传动系统的后方空间设置成油箱，所述液压系统安装在所述油箱内，所述前级传动系统中的一个传动轴取代液压系统泵电机为所述液压系统提供动力，所述液压系统输出的液压力作为所述油缸的液压驱动力。

所述前级传动系统的输出端采用相互外啮合的小齿轮和中间齿轮组，所述中间齿轮组与所述大齿轮外啮合，所述小齿轮的轮轴同时输出动力给所述液压系统。

所述液压系统可以包括增速装置、泵组、过滤装置和管路，所述小齿轮的轮轴经所述增速装置把动力传递给泵组，泵组的进油口经管路与所述过滤装置的出口相连，所述泵组的出油口经管路连接到换向阀组的压力油口，换向阀组的工作油口经管路连接所述油缸的进油口，所述过滤装置固定在所述油箱的底部，所述泵组固定在所述油箱的侧壁上。

所述油箱左右宽度窄，上下高度高。

所述增速装置包括增速大齿轮和增速小齿轮，所述增速大齿轮同轴固定在所述小齿轮的轮轴的一端上，所述增速小齿轮同轴固定在所述泵组的输入轴上，所述增速小齿轮与所述增速大齿轮外啮合，所述油箱的侧壁上固定有支撑座，所述小齿轮的轮轴靠近泵组的一端通过轴承支撑在所述支撑座上，所述支撑座上还安装有与所述小齿轮的轮轴的轴径相配合的动密封，动密封将所述油箱与小齿轮以及支撑小齿轮的轴承所在空间分隔开，所述支撑座的端部固定有定位盖，所述增速小齿轮的轮轴的两端通过轴承分别支撑在所述支撑座和定位盖上，所述泵组固定在所述定位盖上。

所述中间齿轮组包括偏心轴、偏心套、轴承和中间齿轮，所述偏心轴包括位于两端的基准轴段和位于中部的偏心轴段，偏心轴段表面上距离基准轴段的轴线最远和最近的位置上分别设有沿轴向延伸且两端封闭的外偏心槽和内偏心槽，所述偏心套的孔壁上壁厚最厚处设有沿轴向延伸且两端不封闭的键槽，所述偏心套套在所述偏心轴段上，所述键槽与所述外偏心槽或内偏心槽配对并与键在偏心轴与偏心套之间形成键连接，所述偏心轴的两端的基准轴段均固定在所述静置壳体上，所述中间齿轮通过所述轴承安装在所述偏心套的外柱面上，所述中间齿轮位于所述小齿轮和大齿轮之间并分别与它们外啮合，所述小齿轮、中间齿轮和大齿轮的轴线位于同一个平面内，所述偏心轴有两个可选的安装位置，分别是所述外偏心槽和内偏心槽距离所述大齿轮的轴线最近的位置。

所述静置壳体上所述摇臂安装腔和与之相邻的其他腔之间的公共侧壁上设有壳体槽口，所述摇臂壳体的根部侧壁上设有摇臂壳体缺口，安装状态下，所述摇臂壳体缺口在周向上总保持与所述壳体槽口有部分重叠区域，所述中间齿轮组与所述大齿轮在所述壳体槽口和摇臂壳体缺口的重叠区域保持啮合。

所述摇臂壳体的根部的腔室内壁上靠近大齿轮处还固定有轴承座，所述大齿轮的输入端轴径通过轴承支撑在所述轴承座的内壁上，所述轴承座的侧壁上设有轴承座缺口，所述轴承座缺口的周向位置和大小优选与所述摇臂壳体缺口保持一致。

所述静置壳体上还可以安装有护板，所述静置壳体、摇臂壳体和护板共同围成一个封闭腔，所述油缸位于所述封闭腔内。

所述具有内动力的可调高截割系统还可以设有管状的密封筒，所述密封筒前后向贯穿所述油箱，并固定在所述静置壳体上，所述密封筒的前端开口由一盖板遮盖，所述盖板固定在所述静置壳体的煤壁侧外侧面上，所述密封筒的后端延伸到所述油缸与所述静置壳体铰接处的油缸销的前端处，并正对所述油缸销，所述密封筒的孔径大于所述油缸销的直径，所述密封筒外壁与所述油箱的侧壁之间设置静密封。

本发明的有益效果是：

本发明从非摆动传动部引出一个分支替代泵电机为液压系统的泵组提供动力，由于截割电机的功率远远大于泵电机的功率，因此所述液压系统的动力需求即使再大，也不需要像传统的泵组那样由于需要配备更大功率的泵电机而占用更大的安装空间，因此所述液压系统结构紧凑，同时动力富余。

本发明充分利用非摆动传动部的静置壳体内的闲置空间，将其作为液压系统的油箱，用其安装液压系统，使采煤机结构更加紧凑，既不会增加机面高度，又不会增加滚筒的跨距。

所述油箱的尺寸优选设置成左右宽度窄，上下高度高，这样，所述油箱中的油位几乎不受工作面倾角(左右)与仰俯采角度(前后)变化的影响。

本发明采用全新的结构布置方式，包括设置了摆动传动部和非摆动传动部，让摆动传动部相对非摆动传动部定轴摆动，并将截割电机、行星机构、大齿轮等大中尺寸零部件放置在非摆动传动部的壳体内，当摆动传动部回转时，大中尺寸零部件位置不变，因此前滚筒采底刀割出悬机身的通道，后滚筒采顶刀割下留余煤台，都不会受到大中尺寸零部件的影响，因此摇臂壳体不会与煤台干涉，既实现了悬机身布置方式，降低了采煤机机身高度，又确保了应有的采高范围。

本发明由于采用了以偏心轴、偏心套为核心的所述齿轮变速机构，通过变换偏心轴和偏心套的安装方向，并配套更换不同大小的所述大齿轮和小齿轮，就能实现宽范围的变速，再配套不同规格的滚筒，可以使截割力、截割线速等参数有了更多的选择，从而适应煤、岩等多种不同硬度物料的开采。

本发明利用所述静置壳体、摇臂壳体和护板共同围成一个封闭腔，为油缸提供良好的外部工作环境，避免煤粉矸石等对油缸的不利影响，使油缸伸缩更可靠，寿命更长，从而为摇臂相对于非摆动传动部的回转提供了更可靠、优质的支撑。

附图说明

图1为本发明的左侧截割系统的主视图；

图2为本发明的左侧截割系统的剖视图；

图3为图2中的液压系统的结构布置放大图；

图4为图2中的液压系统的动力部分的示意图；

图5为本发明的左侧截割系统的无电机摇臂的剖视图；

图6为摇臂壳体缺口与轴承座缺口的局部剖视图；

图7为本发明的左侧截割系统的非摆动传动部的部分结构的剖视图；

图8为所述中间齿轮组的结构示意图；

图9为图8中所述偏心轴的结构示意图；

图10为图8中所述偏心套的结构示意图；

图11为本发明的大减速比齿轮变速机构的结构示意图；

图12为本发明的中等减速比齿轮变速机构的结构示意图；

图13为本发明的小减速比齿轮变速机构的结构示意图；

图14为本发明的所述密封筒的安装结构示意图；

图15为本发明的用于双滚筒采煤机的左侧和右侧两套截割系统的结构示意图；

图16为本发明的用于双滚筒采煤机的左侧和右侧两套截割系统的剖视图。

附图标记：

1.非摆动传动部；11.静置壳体；111.壳体槽口；112.前定位孔；113.后定位孔；114.摇臂安装腔；115.油缸座；116.封闭腔；119.油箱；1191.油箱开口；12(及12＇、12＂).小齿轮；13.中间齿轮组；131.偏心轴；1311.基准轴段；1312.偏心轴段；1313.外偏心槽；1314.内偏心槽；1315.键槽；132.偏心套；1323.键槽；133.轴承；134.中间齿轮；14.护板；

2.无电机摇臂；20支撑定位轴承；21.摇臂壳体；211.摇臂壳体缺口；22(及22＇、22＂).大齿轮；23.行星机构；24.定轴齿轮传动结构；25.滚筒；26.轴承座；261.轴承座缺口；27.油缸座；

3.油缸；31.油缸连接耳；32.油缸销；33.密封筒；34.静密封；

4.液压系统；41.增速装置；411.增速大齿轮；412.增速小齿轮；413.动密封；414.支撑座；415.定位销；416.定位盖；42.泵组；43.过滤装置；45.管路。

具体实施方式

本发明公开了一种具有内动力的可调高截割系统，如图1-16所示，包括非摆动传动部1、无电机摇臂2、截割电机、液压系统4和油缸3。所述非摆动传动部包括静置壳体11和设置在静置壳体内的前级传动系统。所述无电机摇臂相当于摆动传动部，包括摇臂壳体21和设置在摇臂壳体内的后级传动系统。所述静置壳体内设有电机安装腔和摇臂安装腔114，所述截割电机固定安装在所述电机安装腔内，所述摇臂壳体的筒形结构的根部旋转支撑在所述摇臂安装腔内，使得所述摇臂壳体可以相对所述静置壳体做定轴摆动，其中摇臂壳体的根部只是在静置壳体内“自转”。

所述截割电机的输出轴经过所述前级传动系统与所述后级传动系统衔接，即截割电机输出的动力依次经前级传动系统、后级传动系统传递，最终传递给位于摇臂壳体另一端的滚筒25。所述后级传动系统的输入端设有依次同轴连接的大齿轮22和行星机构23，所述大齿轮和行星机构设置在所述摇臂壳体的根部的腔室内，所述大齿轮的轴线与所述摇臂壳体的根部的旋转中心同轴。摇臂做定轴摆动时，大齿轮22和行星机构23作为后级传动系统中的大中尺寸零件一直处于静置壳体内原地“自转”，截割电机作为另一个大中尺寸部件由于安装在静置壳体内，也不会随着摇臂的摆动而发生位置改变，特别是都没有高度变化，因此摇臂壳体与上部煤台之间可以保持较大的空间，因此即使后摇臂采顶刀时摇臂壳体也不会与煤台等发生干涉。因此，本发明在解决大中尺寸零部件布置问题的同时能保证理论的采高范围不缩水。另外，上述大中尺寸零部件相比截割系统的中小尺寸零部件更靠近煤壁侧，有利于减小采煤机的机面高度。

所述油缸的两端分别与所述摇臂壳体和所述静置壳体铰接。所述大齿轮的轴线以及所述油缸两端的铰接轴线均沿前后方向延伸。采煤机的前、后方向分别为从采煤机内部指向采煤机的煤壁侧和采空侧的方向。所述油缸伸缩，带动所述摇臂相对所述非摆动传动部回转摆动。

所述静置壳体内所述前级传动系统的后方空间设置成油箱119，所述液压系统4安装在所述油箱内，所述前级传动系统中的一个传动轴取代液压系统泵电机为所述液压系统提供动力，即所述泵组为不带泵电机的泵组。所述液压系统输出的液压力作为所述油缸的液压驱动力。

由于截割电机的功率远远大于泵电机的功率，因此所述液压系统的动力需求即使再大，也不需要像传统的泵组那样由于需要配备更大功率的泵电机而占用更大的安装空间，因此所述液压系统结构紧凑，同时动力富余。所述电机安装腔和摇臂安装腔通常设置在静置壳体的左右两端，这两腔之间的大部分空间为空闲区域，将一部分空闲区域利用起来制成内置的油箱，将液压系统的油箱由外置变成截割系统内置，可以使采煤机结构更加紧凑，既不会增加机面高度，又不会增加滚筒的跨距。

如图2所示，安装状态下，所述摇臂安装腔开口朝后，所述摇臂壳体的根部筒体结构从后向前插入所述摇臂安装腔，并通过前后两处支撑定位轴承20旋转支撑在所述摇臂安装腔的内壁上。本实施例中，所述摇臂安装腔114的内壁的前后两段分别为前定位孔112和后定位孔113，分别用于安装前后两处支撑定位轴承20。

所述摇臂壳体还包括头部和位于头部与根部之间的颈部，所述摇臂壳体呈现为头部和根部均相对颈部向前突出的凹字形结构。大齿轮22、行星机构23和中小尺寸的定轴齿轮传动结构24组成所述后级传动系统。定轴齿轮传动结构24位于颈部和头部的腔室内。滚筒25安装在所述摇臂壳体的头部之上，并相对摇臂壳体旋转。

所述前级传动系统的输出端可以采用相互外啮合的小齿轮12和中间齿轮组13，所述中间齿轮组与所述大齿轮外啮合。所述小齿轮的轮轴同时输出动力给所述液压系统。

本实施例中，如图3所示，所述液压系统包括增速装置41、泵组42、过滤装置43和管路45，所述小齿轮的轮轴经所述增速装置把动力传递给所述泵组，泵组的进油口经管路与所述过滤装置的出口相连，所述泵组的出油口经管路连接到换向阀组的压力油口，换向阀组的工作油口经管路连接所述油缸的进油口。所述过滤装置固定在所述油箱的底部，所述泵组固定在所述油箱的侧壁上。所述换向阀组设置在油箱之外，甚至可以设置在截割系统之外。所述增速装置把所述小齿轮传递来的动力的转速提高后驱动泵组42，以保证液压系统具有足够的流量和压力。所述过滤装置用于在泵组前先对油液进行净化处理。

所述油箱的尺寸优选设置成左右宽度窄，上下高度高，这样，所述油箱中的油位几乎不受工作面倾角(左右)与仰俯采角度(前后)变化的影响。

如图4所示，所述增速装置包括增速大齿轮411和增速小齿轮412，所述增速大齿轮同轴固定在所述小齿轮的轮轴的一端上，所述增速小齿轮同轴固定在所述泵组的输入轴上，所述增速小齿轮与所述增速大齿轮外啮合。所述油箱的侧壁上固定有支撑座414，所述小齿轮的轮轴靠近泵组的一端通过轴承支撑在所述支撑座上。所述支撑座上还安装有与所述小齿轮的轮轴的轴径相配合的动密封413，动密封将所述油箱与小齿轮以及支撑小齿轮的轴承所在空间分隔开。所述支撑座的端部固定有定位盖416，二者间可以通过定位销415进行定位。所述增速小齿轮的轮轴的两端通过轴承分别支撑在所述支撑座和定位盖上。所述泵组固定在所述定位盖上。所述油箱的顶板上可以设置油箱开口1191，以方便液压系统的安装。

本实施例中，所述中间齿轮组优选包括偏心轴131、偏心套132、轴承133和中间齿轮134，所述偏心轴包括位于两端的基准轴段1311和位于中部的偏心轴段1312，偏心轴段表面上距离基准轴段的轴线最远和最近的位置上分别设有沿轴向延伸且两端封闭的外偏心槽1313和内偏心槽1314，所述偏心套的孔壁上壁厚最厚处设有沿轴向延伸且两端不封闭的键槽1323，所述偏心套套在所述偏心轴段上，所述键槽1323与所述外偏心槽或内偏心槽配对并与键在偏心轴与偏心套之间形成键连接。所述偏心轴的两端的基准轴段均固定在所述静置壳体上，所述中间齿轮134通过所述轴承133安装在所述偏心套的外柱面上，所述中间齿轮位于所述小齿轮12和大齿轮22之间并分别与它们外啮合，所述小齿轮、中间齿轮和大齿轮的轴线位于同一个平面内。小齿轮、中间齿轮组和大齿轮组成齿轮变速机构。

所述偏心轴相对于静置壳体有两个可选的安装位置，分别是所述外偏心槽和内偏心槽距离所述大齿轮的轴线最近的位置。所述偏心套相对于偏心轴段也有两个可选的安装位置，分别是偏心轴段上的所述外偏心槽和内偏心槽与偏心套上的键槽1323配对并与键实现键连接的位置。当偏心轴和偏心套按照各自的两种可选的安装位置进行排列组合安装时，在所述偏心轴的基准轴段安装位置固定的情况下，偏心套的外柱面的轴线可以有3-4种位置，即所述中间齿轮134的轴线有3-4种可能的位置，换言之，中间齿轮到大齿轮和小齿轮的轴线的间距可以有3-4种可能的变化。通过简单更换不同尺寸的大齿轮22、22＇或22＂以及不同尺寸的小齿轮12、12＇或12＂来适应这种间距的变化，可以实现不同的减速比，从而在滚筒处得到宽范围的转速，实现变速目的。

通过采用上述齿轮变速机构，可实现末端滚筒25的不同转速输出，从而可以得到不同的输出截割参数，如截割力和截割线速等，再配置不同直径的滚筒后，可实现对不同硬度物料如煤、岩的开采。

所述基准轴段的至少一个外端面上可以设置键槽1315，键槽1315与键配合用于实现所述偏心轴的定位和防转。该键槽的延伸方向优选为垂直于所述小齿轮、中间齿轮和大齿轮的轴线所在的平面，在本实施例中是竖直方向。

所述静置壳体上所述摇臂安装腔和与之相邻的其他腔(主要指前级传动系统的输出端所在的腔)之间的公共侧壁上设有壳体槽口111，用于为所述中间齿轮的转动提供空间。所述摇臂壳体的根部侧壁上对应设有摇臂壳体缺口211，安装状态下，所述摇臂壳体缺口211在周向上总保持与所述壳体槽口111有部分重叠区域，该重叠区域应足够大，以确保所述中间齿轮组与所述大齿轮在所述壳体槽口和摇臂壳体缺口的重叠区域保持啮合。

本实施例中，摇臂壳体21的根部的腔室内壁上靠近大齿轮处还固定有轴承座26，所述大齿轮的输入端轴径通过轴承支撑在所述轴承座26的内壁上。这种情况下，所述轴承座的侧壁上还设有轴承座缺口261，参见图6，轴承座缺口261的周向位置和大小优选与所述摇臂壳体缺口211保持一致。摇臂壳体缺口211连同轴承座缺口261共同为中间齿轮134、大齿轮22提供足够的空间。

所述前级传动系统和后级传动系统中除上述提及部分外，均可以采用现有的传动结构，例如齿轮传动、花键传动等。

所述静置壳体上还可以安装护板14，所述静置壳体、摇臂壳体和护板共同围成一个封闭腔116，所述静置壳体上设置的油缸座115位于所述封闭腔内，所述摇臂壳体的根部外侧设置的油缸座27也位于所述封闭腔内。安装状态下，在无电机摇臂摆动过程中，所述油缸整体始终处于所述封闭腔内。封闭腔为所述油缸提供了一个良好的外部环境，例如可以避免煤粉矸石对油缸的影响，使油缸伸缩更可靠，寿命更长，从而为摇臂相对于非摆动传动部的回转提供了更可靠优质的支撑。

如图14所示，所述具有内动力的可调高截割系统还可以设有薄壁管状的密封筒33，所述密封筒前后向贯穿所述油箱，并固定在所述静置壳体上。所述密封筒的前端开口由一盖板遮盖，所述盖板固定在所述静置壳体的煤壁侧外侧面上。所述密封筒的后端延伸到所述油缸与所述静置壳体铰接处的油缸销32的前端处，并正对所述油缸销。所述密封筒的孔径大于所述油缸销的直径。所述密封筒外壁与所述油箱的侧壁之间设置静密封34。油缸连接耳31通过所述油缸销32与静置壳体上的油缸座115形成铰接。当需要拆卸油缸时，可以拆下所述盖板，在所述密封筒位于煤壁侧的开口一侧进行操作，利用拉杆拆下所述油缸销。设置所述密封筒的好处是，一方面提供了从前后两端拆卸油缸销32的两种可能及操作空间，其中从前端拆卸时需要配套拆卸的工作量更少，有利于极薄或薄煤层条件下的维护便利；二是由于密封筒是薄壁小直径筒状结构，采用所述密封筒结构相比直接铸造出厚壁的静置壳体再在侧壁上加工深孔的方式，对油箱的空间占用更小，有利于保证液压系统有足够的容油体积。