薄煤层采煤机摆动臂的制作方法

1.本发明涉及一种采煤机摇臂结构，尤其适用于薄煤层采煤机，有助于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摆动臂，既能提供较大的开采范围，还有助于缩短机身，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摆动臂，包括摆动臂壳体，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相互平行且由前向后依次间隔排列，前臂和后臂上分别设有用于供截割电机充当销轴安装于其中的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。
7.所述前臂的悬伸端外表面、后臂的悬伸端外表面以及臂架的高速端外表面均优选设置成与前销轴安装孔同轴的外凸圆弧柱面，所述连接臂上靠近臂架的高速端的侧面设置成与前销轴安装孔同轴的内凹圆弧柱面。
8.所述薄煤层采煤机摆动臂还可以包括滚筒、滚筒连接套和行星减速机构，行星减速机构安装在臂架的低速端，行星减速机构的输出端为行星架，行星架与滚筒连接套花键联接，滚筒同轴固定套设在滚筒连接套上且与滚筒连接套之间通过多边形止口结构定心。
9.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。
10.每个所述强化冷却器内设有多根冷却管，多根冷却管之间可以串联或并联。
11.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。
12.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。
13.所述前销轴安装孔和后销轴安装孔中还安装有轴承，轴承的外圈相对前臂和后臂固定。
14.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，内圈径向外侧、外圈的前后两端各自设有一个密封座，密封座的径向内孔表面和外端面上均设有密封槽，密封槽内安装有密封圈。
15.所述薄煤层采煤机摆动臂还可以包括截割电机，所述截割电机的外壳旋转支撑在前后两套关节轴承中，截割电机的外壳与轴承的内圈之间通过平键角向固定，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。
16.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。
17.本发明的有益效果是：
18.本发明的摆动臂可以以截割电机作为销轴与采煤机机身相铰接，既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.滚筒与滚筒连接套之间采用相对紧凑的定位与连接结构，既保证了连接的可靠性，又大大缩短了行星减速机构的前后长度，有利于大功率密度的薄煤层采煤机摆动臂的结构空间设置。
21.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，可以使关节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。
22.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。
23.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。
24.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。
25.将连接臂上靠近臂架的低速端的侧面设置成与截割传动机构的输出端齿轮同轴的内凹圆弧柱面，该内凹圆弧柱面与滚筒叶片之间保持一定的间隙，可以提高滚筒螺旋输送物料的装载效果。
附图说明
26.图1为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；
27.图2为图1的俯视剖视图；
28.图3为所述关节轴承的一个实施例的结构示意图；
29.图4为图2的a-a剖视图；
30.图5为滚筒安装结构放大图；
31.图6为图5的c-c剖视图；
32.图7为图2的b-b剖视图。
33.附图标记：
34.11.摆动臂壳体；111.前臂；1110.油缸铰接座；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；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；1143.连接臂的内腔；115.辅助腔；12.截割传动机构；121.输入端齿轮；122.行星减速机构；1221.行星架；1222.轴承；1223.轴承座；1224.滚筒连接套；123.中间齿轮；13.滚筒；132.多边形内止口；14.轴承；141.内圈；142.外圈；143.减磨层；144.密封座；145.密封圈；146.平键；16.强化冷却器；161.冷却管串联的强化冷却器；162.冷却管并联的强化冷却器；17.齿轮泵。
具体实施方式
35.本发明公开了一种薄煤层采煤机摆动臂(可简称为摆动臂)，如图1-7所示，包括摆动臂壳体11，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用于供截割电机充当销轴安装于其中的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，以保证安装后的截割电机与输入端齿轮同轴传递动力。所述摆动臂通过前臂、后臂和截割电机与采煤机机身铰接，既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。
36.所述前臂的悬伸端外表面1111、后臂的悬伸端外表面1121和臂架的高速端外表面均优选设置成与前销轴安装孔同轴的外凸圆弧柱面，采煤机机身的相应边缘可以设置成与前销轴安装孔同轴的内凹圆弧柱面，通过将后臂的悬伸端外表面1121和臂架的高速端外表面与机身上相对应的内凹圆弧柱面之间的缝隙宽度控制在合适的范围，可以在摆动臂相对机身转动过程中有效控制煤岩堆积进入摆动臂与机身之间。
37.同理，所述连接臂上靠近臂架的高速端的侧面1141设置成与前销轴安装孔同轴的内凹圆弧柱面。采煤机机身上相应耳座的悬伸端外表面则可以设置成与前销轴安装孔同轴的外凸圆弧柱面，通过将该内凹圆弧柱面和相对应的外凸圆弧柱面之间的缝隙宽度控制在合适的范围，也可以在摆动臂相对机身转动过程中有效控制煤岩堆积进入摆动臂与机身之间。
38.前臂的悬伸端上还可以设置油缸铰接座1110，用于在摆动臂壳体与采煤机机身之间安装调高油缸。调高油缸伸缩可以带动摆动臂壳体上下摆动。
39.所述薄煤层采煤机摆动臂还包括滚筒13、滚筒连接套1224和行星减速机构122，行星减速机构安装在臂架的低速端，具体是齿圈与前后两个轴承座1223固定安装在臂架的低速端上，两轴承座内各自安装有轴承1222，行星架1221旋转支撑在前后两套轴承上，行星架1221是行星减速机构的输出端，滚筒连接套的轴形部插入行星架的芯部，并与行星架花键联接，滚筒同轴套在滚筒连接套的端部法兰结构上，滚筒上的多边形内止口132与滚筒连接套的端部法兰结构的多边形凸止口相配合实现滚筒的定心，法兰结构与行星架和滚筒之间通过螺栓固定连接。行星减速机构位于滚筒的芯部。滚筒与滚筒连接套之间采用相对紧凑的定位与连接结构，特别是在行星架的芯部设置滚筒连接套与行星架的花键联接部分，既可以保证连接的可靠性，又能大大缩短行星减速机构的前后长度，有利于大功率密度的薄煤层采煤机摆动臂的结构空间设置。
40.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。
41.滚筒受到的外载力会通过连接臂、前臂和后臂传递给采煤机机身。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。
42.连接臂上靠近臂架的低速端的侧面1142优选设置成与截割传动机构的输出端齿轮同轴的内凹圆弧柱面。该内凹圆弧柱面可以与滚筒叶片保持一定间隙，提高滚筒螺旋输送物料的装载效果。
43.所述连接臂设有内腔，且连接臂的内腔1143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。通过将多个强化冷却器串联起来，增加了冷却长度，可以对狭窄油池进行强化冷却，提高大功率密度摆动臂的冷却效果。
44.所述强化冷却器内设有多根冷却管，多根冷却管之间可以串联或并联。附图所示实施例中，强化冷却器161内的两根冷却管串联，强化冷却器162内的两根冷却管并联。
45.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。
46.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。
47.所述前销轴安装孔和后销轴安装孔中还安装有轴承14，轴承的外圈相对前臂和后臂固定，例如可以采用紧配合，也可以通过键连接。所述轴承用于支撑截割电机，使前臂和后臂能相对截割电机转动。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、机身壳体和截割电机不受或少受影响，保持连接可靠性。
48.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。关节轴承的内
圈141和外圈142之间设有减磨层143，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144，密封座的径向内孔表面和外端面上均设有密封槽，密封槽内安装有密封圈145，分别用于实现内圈与密封座之间的径向密封和密封座与机身之间的端面密封。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。
49.所述薄煤层采煤机摆动臂还可以包括截割电机，所述截割电机的外壳旋转支撑在前后两套关节轴承中，截割电机的外壳与轴承的内圈之间可以通过平键146角向固定，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。
50.所述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。
51.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。