采煤机机电液复合短程传动系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种采煤机机电液复合短程传动系统，包括动力系统、变速传动系统和壳体；所述动力系统包括主动力装置和辅助动力装置；所述主动力装置包括主动力输入组件和输入太阳轮Ⅰ；所述辅助动力装置包括辅助动力输入组件、输入太阳轮Ⅱ和输出行星齿轮Ⅱ；所述变速传动系统包括输出行星齿轮Ⅰ、双联行星架齿轮和用于带动采煤机刀盘转动的输出齿圈Ⅰ；本发明能够满足不同的工况需要，具有较大的输出、承载较大、抗冲击性较好、传动比大、传动链短等特点，同时可降低安装和拆卸难度，减低维护和检修成本，提升传动系统可靠性，并且从根本上解决传统驱动系统由于多路变速、传动链长、动力源单一、摇臂抗变形能力差导致的不同步问题。
【专利说明】采煤机机电液复合短程传动系统
【技术领域】
[0001]本发明属于采煤机短程传动系统领域，具体涉及一种采煤机机一液多驱动源的机电液复合短程传动系统。
【背景技术】
[0002]煤炭是我国的主体能源，2012年采出煤炭36.6亿吨，开采深度大于500米的矿井占40%，已有40多个矿井采深超过千米，目前正以每年8-12m的速度向深部延深。我国煤炭产量的90%以上依靠地下开采方式，而且地质和开采条件更为恶劣，导致采煤机整机可靠性整体较低、运行故障多。例如，淮南矿区的某矿使用的国产采煤机在半年内更换了 7个截割传动臂，而另一个煤矿使用德国产采煤机2年未发生截割臂传动故障。现场统计表明，采煤机齿轮传动失效对整机的可靠性影响度可达35%。
[0003]采掘作业的重载、强振、冲击载荷均通过齿轮机构进行传动。采煤机传动部分为结构复杂的串联动力传递链，若一个齿轮发生失效将导致整机停止工作；同时，现役采煤机普遍采用一套动力驱动系统(主要为电机驱动)，一旦驱动系统发生故障整机将无法继续工作，且其维修周期较长，严重影响采煤效率。
[0004]现有采煤机截割装置的传动系统通常采用多级行星齿轮加惰轮的传动方式，该传动方式的传动链较长，使得传动系统工作可靠性低、故障率高、服役周期短等缺陷。
[0005]驱动系统(含齿轮传动调速部分)作为采煤机重要的组成部分，对采煤机的性能有着重要的影响。现有技术中，为了使采煤机能够在不同煤层环境下顺利工作，其滚筒需要有不同的输出状态。现有技术中，为了达到不同输出状态下动力传递的目的，普遍采用多级调速系统，不同的调速系统最终将动力输出至采煤机的滚筒，使得采煤机驱动系统体积过于庞大，结构复杂，制造成本高，输出状态单一。
[0006]摇臂作为采煤机传动系统及滚筒、刀盘的承载体，长期与煤层处于刚性接触及大的侧向扭矩的恶劣环境条件下服役，容易导致摇臂发生变形影响安装于摇臂内部传动齿轮的相对位置关系，从而加剧齿轮的失效，影响整机可靠性。
[0007]因此，需要一种新型采煤机传动系统来替代现有传动系统，能够满足不同的工况需要，具有较大的输出、承载较大、抗冲击性较好、传动比大、传动链短等特点，同时可降低安装和拆卸难度，减低维护和检修成本，提升传动系统可靠性，并且从根本上解决传统驱动系统采用的多路变速、传动链长、动力源单一、摇臂抗变形能力差，这些结构上所存在的不同步问题。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明的目的是提供一种采煤机机电液复合短程传动系统，能够克服现有技术的上述缺陷。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0010]—种米煤机机电液复合短程传动系统，包括动力系统、变速传动系统和壳体；所述动力系统包括主动力装置和辅助动力装置；所述主动力装置包括主动力输入组件和输入太阳轮I ;所述辅助动力装置包括辅助动力输入组件、输入太阳轮II和输出行星齿轮II ;所述变速传动系统包括输出行星齿轮1、双联行星架齿轮和用于带动采煤机刀盘转动的输出齿圈I ;所述主动力输入组件的动力输出端与输入太阳轮I在圆周方向传动配合，所述辅助动力输入组件的动力输出端与输入太阳轮II在圆周方向传动配合；所述输入太阳能轮I与输出行星齿轮I啮合，所述输出行星齿轮I与输出齿圈I内啮合；所述双联行星架齿轮一端为输出行星齿轮I的行星架，另一端为齿轮端；所述输出行星齿轮II为双联齿轮，其输入端的齿轮与输入太阳轮II啮合，其输出端的齿轮与双联行星架齿轮的齿轮端啮合，所述输出行星齿轮II的行星架固定设置在壳体上；
[0011]进一步，所述变速传动系统还包括输出齿圈II和用于固定或分离输出齿圈I与输出齿圈II的锁止机构，所述输出齿圈II设有内齿和外齿，所述输出齿圈II的内齿与输出行星齿轮II的输出端齿轮哨合，所述输出齿圈II的外齿与锁止机构上的齿廓哨合；
[0012]进一步，所述动力系统的主动力输入组件和辅助动力输入组件分别为电机和液压马达；
[0013]进一步，所述动力系统包括至少两组辅助动力装置；
[0014]进一步，所述主动力输入组件的动力输出端设置有制动器；
[0015]进一步，所述输出齿圈I设置有用于与采煤机刀盘支撑在圆周方向上固定连接的筒形节；
[0016]进一步，还包括减震系统，所述减震系统包括与采煤机摇臂一体的环形安装筒和设置在环形安装筒与壳体之间的减震器；
[0017]进一步，所述壳体整体安装于环形安装筒中，所述减震器一端固定安装于壳体外圆上，另一端固定安装于环形安装筒对应内圆的凹槽中。
[0018]本发明的有益效果是:本发明的采煤机机电液复合短程传动系统，能够满足不同的工况需要，具有较大的输出、承载较大、抗冲击性较好、传动比大、传动链短等特点，同时可降低安装和拆卸难度，减低维护和检修成本，提升传动系统可靠性，并且从根本上解决传统驱动系统由于多路变速、传动链长、动力源单一、摇臂抗变形能力差导致的不同步问题。
[0019]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0021]图1为本发明传动机构简图；
[0022]图中，1-主动力输入组件,2-辅助动力输入组件,4-输入太阳轮II, 6-输出行星齿轮II，7-输出行星齿轮II的行星架，8-输出齿圈II，9-锁止机构，10-输入太阳轮I，11-输出行星齿轮I，12-双联行星架齿轮，13-输出齿圈I，14-减震器，18-环形安装筒，19-采煤机摇臂，20-制动器,21-壳体。【具体实施方式】
[0023]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0024]如图所不，一种米煤机机电液复合短程传动系统，包括动力系统、变速传动系统和壳体21 ;所述动力系统包括主动力装置和辅助动力装置；所述主动力装置包括主动力输入组件I和输入太阳轮I 10 ;所述辅助动力装置包括辅助动力输入组件2、输入太阳轮II 4和输出行星齿轮II 6 ;所述变速传动系统包括输出行星齿轮I 11、双联行星架齿轮12和用于带动采煤机刀盘转动的输出齿圈I 13 ;所述主动力输入组件I的动力输出端与输入太阳轮
I10在圆周方向传动配合，所述辅助动力输入组件2的动力输出端与输入太阳轮II 4在圆周方向传动配合；所述输入太阳能轮I 10与输出行星齿轮I 11啮合，所述输出行星齿轮
I11与输出齿圈I 13内啮合；所述双联行星架齿轮一端为输出行星齿轮I的行星架，另一端为齿轮端；所述输出行星齿轮II 6为双联齿轮，其输入端的齿轮与输入太阳轮II 4啮合，其输出端的齿轮与双联行星架齿轮的齿轮端啮合，所述输出行星齿轮II的行星架7固定设置在壳体21上。
[0025]本实施例的采煤机机电液复合短程传动系统，遵循(I)辅助动力装置单独输入——输出行星齿轮分流——输出齿圈I汇流输出；(2)主动力装置单独输入——双联行星架齿轮分流——输入齿圈I汇流输出；(3)主动力装置与辅助动力装置同时输入——双联行星架齿轮汇流——输出齿圈I输出的传动规律。具有多系统混合多输入及单系统单独输入的多动力源特点，实现了增大扭矩、调节速度范围、短程传动及缓解冲击震动的目的，通过输出扭矩和转速的改变实现低速大扭矩输出，改变动力源的输入方式可以适应不同的输出工况，减少传动链的传动长度能适当提高传动效率，从根本上解决了传统驱动系统采用的多路变速、传动链长、动力源单一、摇臂抗变形能力差，这些结构上所存在的不同步问题。
[0026]本实施例中，所述变速传动系统还包括输出齿圈II 8和用于固定或分离输出齿圈I与输出齿圈II的锁止机构9，所述输出齿圈II设有内齿和外齿，所述输出齿圈II的内齿与输出行星齿轮II的输出端齿轮哨合，所述输出齿圈II的外齿与锁止机构上的齿廓哨合，所述锁止机构设置在输出齿圈I上，锁死时与输出齿圈II连接成一体，形成双联输出齿圈共同输出动力，所述动力系统的主动力输入组件和辅助动力输入组件分别为电机和液压马达，当然在不同的实施例中，其他原动机亦可实现，所述动力系统包括两组辅助动力装置；本实施例中，所述主动力输入组件的动力输出端设置有制动器20。设置输出齿圈II和锁止机构便于本传动系统的分流与汇流；所述辅助动力输入组件为液压马达有助于缓解恶劣工况下的冲击震动。
[0027]本实施例中，所述输出齿圈I设置有用于与采煤机刀盘支撑在圆周方向上固定连接的筒形节；本实施的筒形节还具有密封变速传动系统的功能。
[0028]本实施例中，还包括减震系统，所述减震系统包括与采煤机摇臂19 一体的环形安装筒18和设置在环形安装筒与壳体之间的减震器14。
[0029]本实施例中，所述壳体整体安装于环形安装筒中，所述减震器一端固定安装于壳体外圆上，另一端固定安装于环形安装筒对应内圆的凹槽中。[0030]本实施例的采煤机机电液复合短程传动系统，其载荷可以根据不同工况由单个齿圈或两个齿圈来承担，实现功率的分流与汇流，从而满足不同工况下输出功率及承载力的要求；与现有技术中同级别采煤机传动系统相比，其结构简单、体积小、减震性能好、承载能力强，因此能为采煤机中其他装置留出更大的空间，并降低材料和制造成本，提高传动系统可靠性，从而降低维护和检修成本；与现有技术相比，相同传动条件下传动链大大缩短，降低传动过程中能量的损耗，节约能源。
[0031]本实施例在工作时具有以下工作状态:
[0032]工况一:输出齿圈II 8与输出齿圈I 13固连形成双联内齿圈,两组辅助动力输入组件2分别将动力传递给各自的输入太阳轮II 4，然后再经各自的输出行星齿轮II 6将动力传递给输出齿圈II 8并输出给刀盘，从而实现工况一的动力传递，工况一适应于承载能力要求不高且具有较高的传动效率或作为备用动力输入。
[0033]工况二:输出齿圈II 8不锁死且制动器20处于闭合状态，输入太阳轮I 10处于制动，两组辅助动力输入组件2分别将动力传递给各自的输入太阳轮II 4，然后再经各自的输出行星轮II 6将动力传递给双联行星架齿轮12，动力通过双联行星架齿轮12传递给输出行星齿轮I 11,最后经输出齿圈I 13将动力输出给刀盘，从而实现工况二的动力传递，工况二适应于传动比较大的中型承载能力工况或作为备用动力输入。
[0034]工况三:输出齿圈II 8与输出齿圈I 13固连形成双联内齿圈，主动力输入组件I将动力传递给输入太阳轮I 10，再经输出行星齿轮I 11并且通过双联行星架齿轮12经由输出行星齿轮II 6输出至双联内齿圈，通过行星齿轮变速系统的分流作用，动力由双联内齿圈传递给刀盘，从而实现工况三的动力传递，该工况适应于传动比较大的中型(或较高)承载能力工况或作为备用动力输入。
[0035]工况四:输出齿圈II 8不锁死且制动器20处于脱离状态，两组辅助动力输入组件
2分别将动力传递给各自的输入太阳轮II 4，再经输出行星齿轮II 6将动力传递给双联行星架齿轮12，同时，主动力输入组件I将动力传递给输入太阳轮I 10，输入太阳轮I 10和双联行星架齿轮12转向相同，由于行星齿轮变速系统的差动作用，动力分别由输入太阳轮I 10和双联行星架齿轮12传递给输出行星齿轮I 11，最后由输出齿圈I 13将动力输出给刀盘，从而实现工况四的动力传递，工况四适应于承载能力和效率均较高的工况。
[0036]工况五:输出齿圈II 8不锁死且制动器20处于脱离状态，两组辅助动力输入组件
2分别将动力传递给各自的输入太阳轮II 4，再经输出行星齿轮II 6将动力传递给双联行星架齿轮12，同时，主动力输入组件I将动力传递给输入太阳轮I 10，输入太阳轮I 10和双联行星架齿轮12转向相反，由于行星齿轮变速系统的差动作用，动力分别由输入太阳轮I 10和双联行星架齿轮12传递给输出行星齿轮I 11，最后由输出齿圈I 13将动力输出给刀盘，从而实现工况五的动力传递，工况五适应于承载能力较高的工况。
[0037]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种米煤机机电液复合短程传动系统，其特征在于:包括动力系统、变速传动系统和壳体；所述动力系统包括主动力装置和辅助动力装置；所述主动力装置包括主动力输入组件和输入太阳轮I ;所述辅助动力装置包括辅助动力输入组件、输入太阳轮II和输出行星齿轮II ;所述变速传动系统包括输出行星齿轮1、双联行星架齿轮和用于带动采煤机刀盘转动的输出齿圈I ;所述主动力输入组件的动力输出端与输入太阳轮I在圆周方向传动配合，所述辅助动力输入组件的动力输出端与输入太阳轮II在圆周方向传动配合；所述输入太阳能轮I与输出行星齿轮I啮合，所述输出行星齿轮I与输出齿圈I内啮合；所述双联行星架齿轮一端为输出行星齿轮I的行星架，另一端为齿轮端；所述输出行星齿轮II为双联齿轮，其输入端的齿轮与输入太阳轮II啮合，其输出端的齿轮与双联行星架齿轮的齿轮端啮合，所述输出行星齿轮II的行星架固定设置在壳体上。
2.根据权利要求1所述的采煤机机电液复合短程传动系统，其特征在于:所述变速传动系统还包括输出齿圈II和用于固定或分离输出齿圈I与输出齿圈II的锁止机构，所述输出齿圈II设有内齿和外齿，所述输出齿圈II的内齿与输出行星齿轮II的输出端齿轮啮合，所述输出齿圈II的外齿与锁止机构上的齿廓哨合。
3.根据权利要求1所述的采煤机机电液复合短程传动系统，其特征在于:所述动力系统的主动力输入组件和辅助动力输入组件分别为电机和液压马达。
4.根据权利要求1所述的采煤机机电液复合短程传动系统，其特征在于:所述主动力输入组件的动力输出端设置有制动器。
5.根据权利要求1所述的采煤机机电液复合短程传动系统，其特征在于:所述输出齿圈I设置有用于与采煤机刀盘支撑在圆周方向上固定连接的筒形节。
6.根据权利要求1所述的采煤机机电液复合短程传动系统，其特征在于:还包括减震系统，所述减震系统包括与采煤机摇臂一体的环形安装筒和设置在环形安装筒与壳体之间的减震器。
7.根据权利要求6所述的采煤机机电液复合短程传动系统，其特征在于:所述壳体整体安装于环形安装筒中，所述减震器一端固定安装于壳体外圆上，另一端固定安装于环形安装筒对应内圆的凹槽中。
【文档编号】F16H3/58GK103821885SQ201410061694
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】刘振军, 舒锐志, 秦大同, 杨阳, 胡建军, 胡明辉, 刘永刚 申请人:重庆大学