采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，包括输入轴、液力变矩器、第一行星排、离合器、第二行星排和第三行星排，所述液力变矩器包括涡轮和泵轮，其中涡轮与输入轴连接，泵轮与第一行星排太阳轮连接，第一行星排行星架与所述离合器的主动盘连接，该离合器的从动盘与输入轴连接，第一行星排齿圈与第二行星排太阳轮固定连接，第二行星排行星架与第三行星排太阳轮固定连接，第三行星排行星轮连接输出轴。本发明在充分考虑传动系统效率的前提下，与现有采煤掘进机截割部的动力传动系统相比，具有可自适应无级调速、回流功率强力破岩、离合器安全保护以及液力回流调速装置缓冲减振的优点。
【专利说明】采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置
【技术领域】
[0001]本发明属于采煤掘进机的动力传动【技术领域】，具体的说，涉及一种采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置。
【背景技术】
[0002]目前，传统的采煤掘进机截割部的动力传动系统部分普遍采用的结构型式是截割电机+ 二级行星减速装置+悬臂及截割头，具有结构简单、传动效率高、结构尺寸短等特点，但缺点是只能减速调速，且变速时只能通过人为更换齿轮实现有级调速，其调速范围较小，而且更换齿轮麻烦；在调速方式上，采用截割电机调速来实现截割头切割速度的变化，对于煤层破岩则利用截割电机的瞬时功率来大幅度提高输出扭矩来实现，但截割电机处于瞬时功率状态时，其运行效率低、发热量大，瞬时功率状态难以持久。
[0003]现有技术的缺点是:现有的煤掘进机截割部的动力传动系统只能减速，并通过人为更换齿轮的方式实现有限的有级调速，操作不方便，调速范围较小；而且对于煤层破岩是利用截割电机的瞬时功率来大幅度提高输出扭矩而实现，但截割电机处于瞬时功率状态时，其运行效率低、发热量大，瞬时功率状态难以持久。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可无级调速、柔性传动、传动效率较高的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:一种采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，包括输入轴、液力变矩器、第一行星排、离合器、第二行星排和第三行星排，所述液力变矩器包括涡轮和泵轮，其中涡轮与输入轴连接，泵轮与第一行星排太阳轮连接，第一行星排行星架与所述离合器的主动盘连接，该离合器的从动盘与输入轴连接，第一行星排齿圈与第二行星排太阳轮固定连接，第二行星排行星架与第三行星排太阳轮固定连接，第三行星排行星轮连接输出轴。
[0006]采用上述结构，第二行星排和第三行星排串联构成二级行星减速装置，两级行星排均分别以第二行星排太阳轮和第三行星排太阳轮作为动力输入端，第二行星排行星架和第三行星排作为动力输出端，第二行星排齿圈和第三行星排齿圈处于锁止状态；
[0007]在运用时输入轴连接截割电机，输出轴连接悬臂和截割头，截割电机通过输入轴分别与液力变矩器涡轮以及离合器的从动盘相连，从而将截割电机的动力经输入轴、离合器传递至第一行星排行星架；利用行星排功率分流的作用，经第一行星排行星架传递的动力大部分经由第一行星排齿圈、与第一行星排齿圈固接的第二行星排太阳轮、第二行星排行星架、第三行星排太阳轮、第三行星排行星架、输出轴传递至采煤掘进机截割部悬臂以及截割头；其余的动力经空套在输入轴上的第一行星排太阳轮传递至液力变矩器的泵轮，并通过液力变矩器的工作液经变矩后传递至涡轮，因涡轮与输入轴固连，从而构成功率回流组成回流调速路径。[0008]该装置利用第二行星排和第三行星排固有的功率分流和速度合成的特性，将液力变矩器反置于回流路径中以降低功率损失，并通过液力变矩器的连续调速功能实现整个传动系统的自动无级调速，从而提高截割电机的运行工作效率，且利用传动系统功率回流的特性实现掘进机强力破岩的效果，同时，通过变矩器液力柔性传动的特点，减弱截割煤岩对截割电机的冲击振动，并由液力回流调速装置中设置的离合器，实现整个动力传动系统的安全保护。
[0009]所述第一行星排包括第一行星排太阳轮、第一行星排行星轮、第一行星排行星架和第一行星排齿圈，所述第一行星排太阳轮空套在输入轴上，该第一行星排太阳轮与第一行星排行星轮啮合，该第一行星排行星轮与第一行星排齿圈啮合，所述第一行星排行星架端部与第一行星排行星轮连接，所述离合器的从动盘与输入轴的动力输出端连接。
[0010]液力变矩器、离合器和第一行星排齿轮构成液力回流调速装置，其中，经离合器与截割电机通过输入轴相连的第一行星排行星架作为动力输入端，第一行星排齿圈则为动力输出端，而第一行星排太阳轮则与液力变矩器的泵轮连接，并通过液力变矩器的工作液经变矩后将太阳轮分流出来的动力传递至涡轮，最终涡轮将分流动力传递至第一行星排行星架，从而构成液力回流调速系统。
[0011 ] 作为低效率传动部件，液力回流调速装置中的液力变矩器并未处于截割电机动力驱动传递路经上，而是采用变矩器反装，即与输入轴相连的是液力变矩器的涡轮，且位于功率回流调速路径上。利用第一行星排功率分流的特点，经输入轴和离合器所输入的截割电机功率，大部分功率通过行星排行星架经由第一行星排齿圈输出给第二行星排太阳轮；仅有少部分输入功率进入回流路径，其中，回流功率为输入功率的l/(l+a)大小(在变矩器速比为I时)，其中a为行星排结构参数，等于行星排齿圈齿数与太阳轮齿数之比。虽然液力变矩器本身传动效率n y不变，但对整个液力回流调速装置来说，在忽略齿轮传动效率损失情况下，其传动效率为(ny+a)/(l+a)。这与将液力变矩器直接串联接入采煤掘进机截割部动力传动系统相比，传动效率可以获得显著的提高。
[0012]所述输入轴或离合器的从动盘上设置有第一转速传感器，所述离合器的主动盘或第一行星排行星架上设置有第二转速传感器，该第一转速传感器和第二转速传感器均与该传动装置的控制器连接。
[0013]通过第一转速传感器和第二转速传感器分别获取输入轴与第一行星排行星架上的转速，并传入传动装置的控制器，控制器计算出其转速差，在转速差超过预设范围值时，控制离合器的离合，实现过载保护，该控制器可以为ECU (电子控制单元)，第一转速传感器和第二转速传感器为霍尔传感器。
[0014]所述液力变矩器包括涡轮、泵轮、第一导轮、第二导轮、第一导轮单向离合器、第二导轮单向离合器和油泵，该液力变矩器靠近输入轴的动力输入端，所述涡轮与输入轴的中部连接，所述泵轮与油泵相连通，所述第一导轮单向离合器与第一导轮连接，所述第二导轮单向离合器与第二导轮连接。
[0015]所述第二行星排包括第二行星排太阳轮、第二行星排行星轮、第二行星排行星架和第二行星排齿圈，所述第二行星排太阳轮与第二行星排行星轮啮合，该第二行星排太阳轮中心与所述第一行星排齿圈中心通过第一中轴固定连接，所述第二行星排行星轮与第二行星排齿圈啮合，所述第二行星排行星架与第二行星排行星轮连接。[0016]所述第三行星排包括第三行星排太阳轮、第二行星排行星轮、第三行星排行星架和第三行星排齿圈，所述第三行星排太阳轮与第三行星排行星轮啮合，该第三行星排太阳轮中心与第二行星排行星架中心通过第二中轴固定连接，所述第三行星排行星轮与第三行星排齿圈啮合，所述第三行星排行星架与第三行星排行星轮连接。
[0017]所述输入轴的动力输入端连接有截割电机，所述输出轴的输出端连接有悬臂和截表1]头。
[0018]所述液力变矩器与第一行星排之间设置有调速齿轮组，该调速齿轮组包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮空套在输入轴上，该第一齿轮与第一行星排太阳轮固定连接，所述第二齿轮套接在第二齿轮轴上，该第二齿轮轴与所述泵轮连接。
[0019]速比特性
[0020]设定行星排结构参数为a ;调速齿轮组的速比为ik ;液力变矩器速比为iy (注:iy是输出转速比输入转速)；未加入调速齿轮组时，传动系统速比:
【权利要求】
1.一种采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:包括输入轴(15)、液力变矩器、第一行星排、离合器(19)、第二行星排和第三行星排，所述液力变矩器包括涡轮(10)和泵轮(13)，其中涡轮(10)与输入轴(15)连接，泵轮(13)与第一行星排太阳轮(18)连接，第一行星排行星架(8)与所述离合器(19)的主动盘连接，该离合器(19)的从动盘与输入轴(15)连接，第一行星排齿圈(7)与第二行星排太阳轮(20)固定连接，第二行星排行星架(4)与第三行星排太阳轮(21)固定连接，第三行星排行星轮(3)连接输出轴(22)。
2.根据权利要求1所述的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:所述第一行星排由第一行星排太阳轮(18)、第一行星排行星轮(9)、第一行星排行星架(8)和第一行星排齿圈(7)组成，所述第一行星排太阳轮(18)空套在输入轴(15)上，所述离合器(19)的从动盘与输入轴(15)的动力输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:所述输入轴(15)或离合器(19)的从动盘上设置有第一转速传感器，所述离合器(19)的主动盘或第一行星排行星架(8)上设置有第二转速传感器，该第一转速传感器和第二转速传感器均与该传动装置的控制器连接。
4.根据权利要求3所述的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:所述液力变矩器包括涡轮(10)、泵轮(13)、第一导轮(11)、第二导轮(12)、第一导轮单向离合器(17)、第二导轮单向离合器(16)和油泵(14)，该液力变矩器靠近输入轴(15)的动力输入端，所述涡轮(10)与输入轴(15)的中部连接，所述泵轮(13)与油泵(14)相连通，所述第一导轮单向离合器(17)与第一导轮(11)连接，所述第二导轮单向离合器(16)与第二导轮(12)连接。
5.根据权利要求4所述的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:所述第二行星排由第二行星排太阳轮(20)、第二行星排行星轮(6)、第二行星排行星架(4)和第二行星排齿圈(5)组成，所述第二行星排太阳轮(20)中心与所述第一行星排齿圈(7)中心通过第一中轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:所述第三行星排由第三行星排太阳轮(21)、第二行星排行星轮(3)、第三行星排行星架(I)和第三行星排齿圈(2)组成，所述第三行星排太阳轮(21)中心与第二行星排行星架(4)中心通过第二中轴固定连接。
7.根据权利要求6所述的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:所述输入轴(15)的动力输入端连接有截割电机，所述输出轴(22)的输出端连接有悬臂和截割头。
8.根据权利要求1所述的采煤用掘进机截割部机电液复合动力传动装置，其特征在于:所述液力变矩器与第一行星排之间设置有调速齿轮组，该调速齿轮组包括相啮合的第一齿轮(23)和第二齿轮(25)，所述第一齿轮(23)空套在输入轴(15)上，该第一齿轮(23)与第一行星排太阳轮(18)固定连接，所述第二齿轮(25)套接在第二齿轮轴(24)上，该第二齿轮轴(24)与所述泵轮(13)连接。
【文档编号】E21C31/02GK103573960SQ201310498938
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】孙冬野, 王勇, 刘小军, 刘升 申请人:重庆大学