采煤机截割系统的制作方法

本发明涉及一种采煤机截割系统，适用于矮机身、宽开采范围的采煤机。

背景技术：

现有的薄煤层采煤机的摇臂结构(尤其是大功率摇臂)通常采用常规的具有独立动力的结构(参见图8)，虽然相对可靠性较高，但摇臂结构较复杂，尤其是当要求的开采下限较低时，需要采用摇臂相对输送机槽帮呈悬出状态的布置方式，这种情况下，后摇臂挑顶量偏小，不能适应较大上限的煤层开采。

为了优化摇臂结构，业内有一种做法是将截割系统设置成含动力的固定部分与输出动力的摆动部分。然而有的设计由于考虑了装载通道的结构，将固定部分的一部分传动设置在输送机槽的上方，影响了过煤空间；有的摇臂采用常规的滚筒内设置行星机构的结构，导致无法采用小尺寸滚筒，因此反而又限制了开采下限，影响薄煤层或极薄煤层的开采；有的将动力与主要减速部分设置在输送槽前方的煤层侧(即左右滚筒之间)，虽然采高可以较低，但传动相对复杂，固定部分与摆动部分的重心相对偏向煤壁，对整机的运行产生一定不利影响，尤其在俯采工作面条件下影响更大。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种采煤机截割系统，具有从低到高的较宽的开采范围，能适应低采高煤层的开采，且能改善采煤机整机的重心布置。

本发明的主要技术方案有：

一种采煤机截割系统，包括固定减速箱和臂架，所述固定减速箱包括固定减速箱壳体以及设置在固定减速箱壳体内的截割电机和前级截割传动机构，所述截割电机的输出轴连接前级截割传动机构，所述前级截割传动机构采用行星机构和定轴齿轮传动机构相结合的多级大减速比传动机构，所述前级截割传动机构的输出端为前级末齿轮，所述臂架包括臂架壳体和后级截割传动机构，所述臂架壳体包括l形的传动箱体，所述后级截割传动机构采用一级小减速比定轴齿轮传动机构，包括依次外啮合的后级首齿轮、后级惰轮和后级齿轮轴，所述后级首齿轮安装在所述传动箱体的左右延伸段的自由端内部，所述传动箱体的前后延伸段的自由端呈筒状，所述后级齿轮轴安装在所述传动箱体的前后延伸段且其末端部向前外伸露出前后延伸段的自由端，所述后级齿轮轴的末端部设有滚筒定位安装结构，所述前级末齿轮的芯部和后级首齿轮的芯部分别设有前级花键孔和后级花键孔，前级花键孔中安装有带内花键和外花键的花键套，所述花键套的内花键和所述后级花键孔分别与同一根花键轴的前部和后部花键联接，所述花键轴的中心线前后水平延伸。

所述臂架壳体还包括分别位于传动箱体的左右延伸段的前方和后方的前支撑臂和后支撑臂，所述前支撑臂和后支撑臂均为一端连接在所述传动箱体上的悬臂结构，所述前支撑臂和后支撑臂的远离所述传动箱体的前后延伸段的一端为自由端，所述前支撑臂和后支撑臂的顶面不高于所述传动箱体的左右延伸段的顶面，所述前支撑臂和后支撑臂的底面不低于所述传动箱体的左右延伸段的底面，所述前支撑臂的自由端和后支撑臂的自由端分别与所述固定减速箱壳体铰接，且铰接轴线和所述花键轴的中心线重合。

所述固定减速箱壳体上设有前铰接座和后铰接座，前铰接座和后铰接座均为双耳耳座结构，所述前支撑臂和后支撑臂的自由端分别与所述前铰接座和后铰接座配合并分别穿设前销轴和后销轴实现铰接。

所述前铰接座的后铰接耳刚好嵌入前支撑臂和传动箱体之间并与前支撑臂和传动箱体之间保持间隙，所述前级末齿轮安装在前铰接座的后铰接耳内，所述前铰接座的后铰接耳的内孔中设有环形的轴向隔挡，所述前销轴位于轴向隔挡的前方，所述前级末齿轮和花键套位于轴向隔挡的后方，所述前销轴内设有中央通孔，所述花键套的内花键设置在其后段内孔，所述花键套的前段内孔为光孔，所述中央通孔中固定安装有定位套，所述定位套的后端插入到所述花键套的光孔中，并对花键轴的前端面芯部进行轴向限位，所述定位套的中部设有环形凸缘，所述环形凸缘的外圆柱面同时与所述中央通孔和轴向隔挡的内孔间隙配合，且配合面间设有密封，所述前铰接座的后铰接耳与后级截割传动机构和/或传动箱体之间设置端面密封。

所述前支撑臂呈l形，所述前支撑臂的左右延伸段的自由端即为所述前支撑臂的自由端，所述前支撑臂的前后延伸段的后端与传动箱体连接，所述前支撑臂的前后延伸段的顶面为斜面，且越远离自由端高度越低。

所述前支撑臂和后支撑臂各自与所述固定减速箱壳体的铰接处分别通过设置前自动润滑装置和后自动润滑装置进行润滑。

所述采煤机截割系统还包括油缸，所述油缸的一端铰接在所述固定减速箱壳体上，所述前支撑臂的自由端的外部设有油缸连接耳，所述油缸的另一端铰接在所述油缸连接耳上，油缸两端的铰接轴向前后水平延伸。

所述油缸与所述前级截割传动机构布置于所述固定减速箱壳体内腔的不同腔室中，油缸位于前级截割传动机构的前方，所述油缸所在腔室由固定减速箱壳体、前支撑臂、前铰接座和安装在固定减速箱壳体前侧面的侧板围成。

所述前支撑臂的自由端上优选设置有与花键轴同轴的上、下两处外圆柱面，所述固定减速箱壳体上设置有与花键轴同轴的上、下两处内圆柱面，两处内圆柱面分别与两处外圆柱面间隙配合。

所述截割电机和行星机构各有一个，所述截割电机的输出轴与所述行星机构的输入端同轴连接，所述行星机构的输出端与一个中心齿轮同轴连接，所述中心齿轮同时与左右两组齿轮减速机构啮合传动，所述中心齿轮和齿轮减速机构组成所述定轴齿轮传动机构。

本发明的有益效果是：

前级截割传动机构通过花键联接结构向后级截割传动机构传递动力，由于采用了多处具有侧隙配合的花键联接结构，径向浮动量增加，且由于形成花键联接结构的相关零件可自动定心，因此传动零件轴向的两端因旋转支撑面磨损导致的径向偏移对传动啮合影响较小，前、后级截割传动机构之间的传动结构对于轴向的两端旋转支撑面磨损的适应性提高，因此摇臂与固定减速箱之间动力传递的可靠性可明显提高。

作为截割系统的主要减速部分，所述前级截割传动机构设置在固定减速箱壳体内，不随臂架摆动，而随臂架摆动的是一级小减速比定轴齿轮传动机构，并且该机构位于滚筒的后方，因此不影响挑顶作业时臂架与煤台的干涉。

由于行星机构等较大重量的零部件更靠近采空侧，可以使采煤机的整体重心向采空侧偏移，比传统结构的采煤机重心更靠近支撑腿(或铲板)的位置，使采煤机静止状态和行走状态下的稳定性都有所提升。

将滚筒套在呈筒状的传动箱体前后延伸段上，使滚筒的前部通过所述滚筒定位安装结构与后级齿轮轴同轴连接即可实现滚筒的安装，连接简单，可配套很小直径的滚筒，因此能适应低采高煤层的开采，维护也更方便。

由于在臂架壳体与固定减速箱壳体之间设置多个支撑连接点，并且将这些支撑连接点分别布置在动力传递连接点即花键联接结构的前方和后方，前后两处支撑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，因此该支撑连接结构能为截割动力的传递提供更可靠的保障。

通过在前、后支撑连接点处增设前自动润滑装置和后自动润滑装置，可保证支撑受力面的自动、有效、长时间的润滑，减少磨损，延长支撑连接点的使用寿命。

前支撑臂和后支撑臂的上下厚度均小于所述传动箱体，而且远小于配套滚筒的直径，可以尽量避免当臂架壳体处于采上刀极限位置时，前支撑臂和后支撑臂与顶部煤台的干涉，这样开采高度可以更高。对于极薄或薄煤层开采，本发明的所述摇臂结构可实现既有较低的开采下限，同时又具有较高的开采上限，因此形成更宽的开采范围，可适用于矮机身采煤机。

将所述前级末齿轮安装在前铰接座的后铰接耳内，使前级截割传动机构与前铰接结构共用壳体，并通过设置轴向隔挡对共用壳体的内部空间进行功能分区，使臂架壳体与固定减速箱壳体之间连接处的结构尽量简化和紧凑。通过将前销轴设置成中空结构，一方面为花键轴提供了足够的拆装空间，且该拆装空间位于滚筒的侧方，不占用过煤通道，不影响过煤；另一方面，当采煤机摇臂处于正常使用状态时，可利用该拆装空间安装定位结构对花键轴进行轴向限位，一举多得。

通过在前铰接座的后铰接耳与后级截割传动机构和/或传动箱体之间设置端面密封，以及在所述定位套中部的环形凸缘与前销轴的中央通孔间隙配合处设置密封，可有效防止水、煤粉等杂质从前、后方进入花键联接结构，以保证花键联接结构的清洁和润滑，延长花键联接结构的使用寿命，提高花键联接结构的工作可靠性。

由于油缸连接耳距离前支撑臂的自由端与固定减速箱壳体之间的铰接轴线比较近，因此驱使臂架壳体摆动的力臂较短，相应地所述臂架壳体的摆角范围更大，相当于所能实现的采高范围更宽。

采用一个截割电机带动分别布置于其左右两侧的齿轮减速机构，并分别传递动力给左、右臂架，可充分利用截割动力，提高使用效率，减少空转的传动运动损耗。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的结构示意图；

图2为图1中所述臂架的结构示意图；

图3为图2的a-a剖视图；

图4为图1中所述固定减速箱的结构示意图；

图5为前级截割传动机构与后级截割传动机构间动力传递结构的放大图；

图6为所述前支撑臂的自由端与固定减速箱壳体之间间隙配合示意图；

图7为采用本发明的截割系统的采煤机当后摇臂处于采上刀极限位置时的状态示意图；

图8为采用现有截割系统的采煤机当后摇臂采上刀时的状态示意图。

附图标记：

1.臂架；11.臂架壳体；111.传动箱体；112.前支撑臂；1121.斜面；1122.油缸连接耳；1123.上方外圆柱面；1124.下方外圆柱面；113.后支撑臂；12.前过渡套；13.后过渡套；14.前自动润滑装置；15.后自动润滑装置；

2.固定减速箱；21.固定减速箱壳体；211.前铰接座；2111.前铰接座的前铰接耳；2112.前铰接座的后铰接耳；2113.上方内圆柱面；2114.下方内圆柱面；212.后铰接座；213.轴向隔挡；22.前销轴；23.后销轴；24.前耐磨套；25.后耐磨套；26.定位套；27.密封圈；28.密封圈；29.侧板；

3.滚筒；

4.油缸；

5.花键轴；

6.花键套；

7.截割电机；

81.行星机构；82.前级末齿轮；821.前级花键孔；83.中心齿轮；

91.后级首齿轮；911.后级花键孔；92.后级惰轮；93.后级齿轮轴。

具体实施方式

本发明公开了一种采煤机截割系统，如图1-7所示，包括固定减速箱2和臂架1，所述固定减速箱包括固定减速箱壳体21以及设置在固定减速箱壳体内的截割电机7和前级截割传动机构。所述截割电机的输出轴连接前级截割传动机构，所述前级截割传动机构采用行星机构81和定轴齿轮传动机构相结合的多级大减速比传动机构，所述前级截割传动机构的输出端为前级末齿轮82，所述前级末齿轮通过轴承旋转支撑安装在所述固定减速箱壳体内。所述臂架包括臂架壳体11和后级截割传动机构。所述臂架壳体包括l形的传动箱体111。所述后级截割传动机构采用一级小减速比定轴齿轮传动机构，包括依次外啮合的后级首齿轮91、后级惰轮92和后级齿轮轴93。所述后级首齿轮通过轴承旋转支撑安装在所述传动箱体的左右延伸段的自由端的内部，所述后级惰轮通过轴承旋转支撑在后级惰轮轴上，所述后级惰轮轴固定安装在所述传动箱体的左右延伸段内。所述传动箱体的前后延伸段的自由端呈筒状，所述后级齿轮轴安装在所述传动箱体的前后延伸段且其末端部向前外伸露出前后延伸段的自由端。所述后级齿轮轴的末端部设有滚筒定位安装结构，用于安装滚筒3。安装滚筒时，滚筒套在传动箱体的前后延伸段上，滚筒的前部通过所述滚筒定位安装结构与后级齿轮轴同轴连接。所述前级末齿轮的芯部和后级首齿轮的芯部分别设有前级花键孔821和后级花键孔911，前级花键孔中安装有带内花键和外花键的花键套6，花键套的外花键与前级花键孔相配合。所述花键套的内花键和所述后级花键孔分别与同一根花键轴5的前部和后部花键联接，所述花键轴的中心线前后水平延伸。前级末齿轮转动带动花键套转动，花键套带动花键轴转动，花键轴再带动后级首齿轮转动，由此实现动力由前级截割传动机构到后级截割传动机构的传递。

前级末齿轮与花键套之间形成一级花键传动，花键套与花键轴之间、花键轴与后级首齿轮之间形成二级花键传动。由于采用了多处具有侧隙配合的花键联接结构，径向浮动量增加，且由于形成花键联接结构的相关零件可自动定心，因此传动零件轴向的两端因旋转支撑面磨损导致的径向偏移对传动啮合影响较小，或者说前、后级截割传动机构之间的传动结构对于轴向的两端旋转支撑面磨损的适应性提高，因此摇臂与固定减速箱之间动力传递的可靠性可明显提高。

作为截割系统的主要减速部分，所述前级截割传动机构设置在固定减速箱壳体内，不随臂架摆动，而随臂架摆动的是一级小减速比定轴齿轮传动机构，并且该机构位于滚筒的后方，因此不影响挑顶作业时臂架与煤台的干涉。由于安装滚筒3的位置只是呈筒状的传动箱体的前后延伸段的自由端以及后级齿轮轴的外露的末端部，连接结构简单，可配套很小直径的滚筒，因此能适应低采高煤层的开采，维护也更方便。

附图所示实施例中，前级末齿轮的后端通过轴承支撑在前轴承座上，前轴承座安装在固定减速箱壳体上，后级首齿轮的前端通过轴承支撑在后轴承座上，后轴承座安装在臂架壳体上。

所述臂架壳体11还可以包括分别位于传动箱体111的左右延伸段的前方和后方的前支撑臂112和后支撑臂113。所述前支撑臂和后支撑臂均为一端连接在所述传动箱体上的悬臂结构。所述前支撑臂和后支撑臂的远离所述传动箱体的前后延伸段的一端为自由端。所述前支撑臂和后支撑臂的顶面最好不高于所述传动箱体的左右延伸段的顶面，所述前支撑臂和后支撑臂的底面最好不低于所述传动箱体的左右延伸段的底面，即前支撑臂和后支撑臂的上下厚度均小于所述传动箱体，可以尽量避免当臂架壳体处于采上刀极限位置时，前支撑臂和后支撑臂与顶部煤台的干涉，这样开采高度可以更高。对于极薄或薄煤层开采，本发明的摇臂既能满足较低的开采下限，同时又能满足较高的开采上限，因此能形成更宽的开采范围，可适用于矮机身采煤机。

所述前支撑臂的自由端和后支撑臂的自由端分别与所述固定减速箱壳体铰接，且铰接轴线和所述花键轴的中心线重合。

本实施例中，所述前支撑臂、后支撑臂和所述传动箱体为一体式结构。

由于臂架壳体与固定减速箱壳体之间形成的支撑连接点分别位于前、后级截割传动机构的动力传递连接点的前方和后方，前后两处支撑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，因此该支撑连接结构能为截割动力的传递提供更可靠的保障。另一方面，滚筒的平均受力点位于前后两处支撑连接点之间，臂架壳体的受力状态更好。

所述固定减速箱壳体上对应设有前铰接座211和后铰接座212，前铰接座和后铰接座均为双耳耳座结构，所述前支撑臂和后支撑臂的自由端分别与所述前铰接座和后铰接座配合并分别穿设前销轴22和后销轴23实现铰接。

所述前支撑臂和后支撑臂上分别设有前通孔和后通孔，前通孔和后通孔同轴，前通孔和后通孔内分别同轴固定安装前过渡套12和后过渡套13，前过渡套与前通孔组成前铰接接口结构，后过渡套和后通孔组成后铰接接口结构。前铰接座和后铰接座的耳孔中分别固定安装一对前耐磨套24和一对后耐磨套25。前销轴穿过前过渡套和前耐磨套，后销轴穿过后过渡套和后耐磨套。前销轴和后销轴分别与前过渡套和后过渡套间隙配合。前销轴和后销轴分别与前耐磨套和后耐磨套紧配合。

所述前铰接座的后铰接耳2112刚好嵌入前支撑臂和传动箱体之间，并与前支撑臂和传动箱体之间保持间隙，以保证与臂架壳体间可以相对摆动。所述前级末齿轮安装在前铰接座的后铰接耳内。所述前铰接座的后铰接耳的内孔中设有环形的轴向隔挡213，所述前销轴位于轴向隔挡的前方，所述前级末齿轮和花键套位于轴向隔挡的后方。本实施例中，轴向隔挡是前铰接座的后铰接耳的实体的一部分，是沿径向向耳孔中心凸出的圆环结构。所述前销轴内设有中央通孔。所述花键套6的内花键设置在花键套的后段内孔，前段内孔为光孔。所述中央通孔中固定安装有定位套26，所述定位套呈杯型，后端为封口端。所述定位套的封口端(即后端)穿过轴向隔挡插入到所述花键套的光孔中，并对花键轴5的前端面芯部进行轴向限位。本实施例中，定位套的后端固定有耐磨垫，定位套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。所述定位套通过前铰接座的前铰接耳2111上固定的前端盖轴向限位于所述中央通孔中。定位套与花键套不接触。所述定位套的中部设有环形凸缘，所述环形凸缘的外圆柱面同时与所述中央通孔和轴向隔挡的内孔间隙配合，且配合面间设有密封。本实施例中，所述环形凸缘的外圆柱面上设有密封槽，其中安装有密封圈27，通过该密封圈实现定位套与前销轴和前铰接座的后铰接耳之间的密封，避免水、煤粉等杂质从前端进入所述花键联接结构。

所述前铰接座的后铰接耳2112与后级截割传动机构和/或所述传动箱体的左右延伸段之间设置端面密封(例如在传动箱体的前端面设置密封槽并安装密封圈28)，避免水、煤粉等杂质从后端进入花键联接结构。附图所示实施例中，所述端面密封设置在后轴承座的前端面与传动箱体的前端面的接缝处。

环形凸缘与中央通孔以及轴向隔挡间的密封以及前述端面密封可以保证花键联接结构处的清洁以及原有润滑，从而提高花键联接结构的使用寿命。

当花键轴磨损后，只要先从前侧拆下定位套26，腾空花键轴5前方的筒状空间，就可以顺利拆装花键轴，对花键轴进行更换。并且，该筒状空间位于滚筒的侧方，不占据输送槽的过煤通道的上方空间，因此也不影响过煤和开采。

附图所示实施例中，后铰接座的前铰接耳的耳孔为后端敞口的盲孔，后铰接座的后铰接耳上固定安装有后端盖，盲孔耳孔和后端盖对后销轴进行轴向限位。后级首齿轮的后端通过轴承直接支撑在传动箱体上，且传动箱体的自由端的后侧不贯通，可以减少粉尘等杂质进入有相对运动的零件之间，尽量保持相关零件的良好的相对运动状态。

所述后级花键孔优选为盲孔，孔口在后级首齿轮的前端面上，所述后级花键孔的孔底面为所述花键轴的后端面的定位面。

所述前支撑臂呈l形，所述前支撑臂的左右延伸段的自由端也是所述前支撑臂的自由端，所述前支撑臂的前后延伸段的后端与传动箱体连接。所述前支撑臂的前后延伸段的顶面优选为斜面1121，且越远离自由端高度越低，即越靠近滚筒高度越低。所述斜面的最高点到所述前支撑臂的自由端与固定减速箱壳体间铰接轴线的距离最好不大于所述固定减速箱的壳体的顶面到该铰接轴线的距离，所述斜面相对水平面的倾角大小优选为臂架壳体处于采上刀极限位置时所述传动箱体相对水平面的夹角，使得当臂架壳体处于采上刀极限位置时，前支撑臂整个处于固定减速箱的壳体的顶面以下(参见图7)。

所述前支撑臂和后支撑臂上各自与所述固定减速箱壳体的铰接处还可以通过分别设置前自动润滑装置14和后自动润滑装置15进行润滑。前自动润滑装置和后自动润滑装置的目标润滑点可分别位于所述前过渡套和后过渡套的内孔表面。通过在前、后支撑连接点处增设前自动润滑装置和后自动润滑装置，可保证支撑受力面的自动、有效、长时间的润滑，减少磨损，延长支撑连接点的使用寿命。

进一步地，前过渡套的两端与前支撑臂以及前销轴之间均设置密封，后过渡套的两端与后支撑臂以及后销轴之间均设置密封。本实施例中，所述前过渡套的外圆柱面和内孔表面的轴向的两端均设有环形密封槽，所述后过渡套的外圆柱面和内孔表面的轴向的两端均设有环形密封槽，密封槽内设置密封圈，实现上述密封。

所述采煤机截割系统还包括油缸4，所述油缸的一端铰接在所述固定减速箱壳体上，所述前支撑臂的自由端的外部设有油缸连接耳1122，所述油缸的另一端铰接在所述油缸连接耳上，油缸两端的铰接轴向前后水平延伸。通过油缸伸缩带动所述臂架壳体做定轴摆动。由于该结构中油缸连接耳距离前支撑臂的自由端与固定减速箱壳体之间的铰接轴线比较近，因此驱使臂架壳体摆动的力臂较短，相应地所述臂架壳体的摆角范围更大，相当于所能实现的采高范围更宽。

所述油缸与所述前级截割传动机构布置于所述固定减速箱壳体内腔的不同腔室中，油缸位于前级截割传动机构的前方，相比于油缸位于前级截割传动机构后方的布置方式，由于行星机构等较大重量的零部件更靠近采空侧，可以使采煤机的整体重心向采空侧偏移，比传统结构的采煤机重心更靠近支撑腿(或铲板)的位置，使采煤机静止状态和行走状态下的稳定性都有所提升。所述油缸所在腔室由固定减速箱壳体、前支撑臂、前铰接座和安装在固定减速箱壳体前侧面的侧板29围成，将油缸置于独立的腔室，可以为油缸摆动提供良好的工作环境，提高油缸工作的可靠性。

进一步地，所述前支撑臂的自由端上优选设置有与花键轴同轴的上、下方外圆柱面1123和1124，所述固定减速箱壳体上设置有与花键轴同轴的上、下方内圆柱面2113和2114，两处内圆柱面分别与两处外圆柱面间隙配合(参见图6)，有助于防止粉尘等杂质从前支撑臂的自由端进入固定减速箱的壳体内，因此有利于保证油缸所在腔室内腔的清洁。

所述截割电机7和行星机构81各有一个，所述截割电机的输出轴与所述行星机构的输入端同轴连接，所述行星机构的输出端与一个中心齿轮83同轴连接，所述中心齿轮同时与左右两组齿轮减速机构啮合传动。所述中心齿轮和齿轮减速机构组成所述定轴齿轮传动机构。采用一个截割电机带动分别布置于其左右两侧的齿轮减速机构，并分别传递动力给左、右臂架，可充分利用截割动力，提高使用效率，减少空转的传动运动损耗。附图所示实施例中，截割电机的输出轴与行星机构的太阳轮同轴连接，行星机构的行星架与所述中心齿轮同轴连接。中心齿轮为左右两组齿轮减速机构所共用。

本文中的前方是指采煤作业时更靠近煤壁的方向。