辅助臂动力系统的制作方法

本发明涉及一种采煤机截割臂的动力系统，相应截割臂安装在采煤机原有摇臂的壳体上作为辅助臂用于辅助截割或预开槽，该原有摇臂则作为主摇臂。

背景技术：

1、用于薄煤层开采的三机装备近几年发展较快，尤其是作为核心开采设备的采煤机。随着大量条件较好的薄或较薄煤层的开采，目前复杂工况的工作面变的越来越多，煤层薄、开采顶底岩石量多，为了追求设备的可靠性与开采效率，采煤机功率由原有的整机200kw发展至目前的1400kw,功率增大了近6倍，而薄煤层开采下限厚度仍然在1.2-1.4m范围。一边是开采条件变得复杂，一边是采煤机功率快速提升直接导致的关键部件体积增大，相应产生了很多问题：

2、1、对宽采高范围的适应性差：

3、对于常规结构摇臂7(参见图1)，普遍采用中小直径滚筒，可减少顶底废石的开采，同时提高截割能力，保持适当的装载效果。然而在遇到采高范围较大的工作面时，前后两个滚筒的直径的总和往往不能很好覆盖较厚煤层的总厚度，因此无法正常推进工作面开采，需要临时处理。通常的解决办法就是换用更大直径的滚筒，导致顶底岩石的开采，降低了煤的品质或增加洗选成本，还影响设备的可靠性和增加损耗，开采效率大大降低。

4、对于悬电机结构摇臂8(参见图2)，截割电机偏向煤壁92一侧布置，使得截割电机81等大尺寸零件尽量避免在输送机91的输送槽上方设置，因此可以消除因电机尺寸增加导致过煤高度减少的影响，在保证输送槽上方的有效通过空间方面优于常规结构摇臂。然而悬电机结构摇臂最大的不足是不能适应较宽范围的采高，具体为：若前摇臂割顶煤，将形成下煤台，当截割滚筒82开采的顶煤过高时，前摇臂截割电机都会与下煤台干涉，因此前摇臂最大采高通常不会很高；若前摇臂割底煤，将形成上煤台，后摇臂割上煤台时若采高过大后摇臂电机将会与上煤台干涉，因此后摇臂最大采高也较小，使得总开采范围很窄，并且顶煤落下后还无法装入输送槽内，导致总装载效果很差。因此对于采高变化大，有俯采角度等工作面，需要返回二次开采与装载作业，严重影响开采效率。

5、2、有效截割功率损失大：

6、减速机构尺寸增大，导致无法安装直径较小的滚筒，因此对煤层的最小厚度开采的适应性大大降低(参见图3)。煤层93很薄时，截割滚筒大部接触的是岩石层94，因此需要同时割大量石头，大大增加了洗选成本以及开采损耗(因为这样的大功率采煤机，机身高度相比原有小功率采煤机只会增加)。

7、并且，大尺寸行星减速机构还使得滚筒装载叶片变短，装载效果大大减弱，大量煤、矸石在滚筒与电机之间反复破碎，增大功耗，损失有效截割功率。

8、3、大功率化带来诸多不良影响：

9、在有效(或不变)的开采空间里，大功率化导致减速器体积的增大，容易引起腔体润滑与散热不足，并且由于行星机构增大、滚筒叶片空间减少、臂架变宽滚筒装载距离变远、变厚臂架下方的装载通道减小等又导致滚筒装载效果大大减弱等问题。

10、4、无法适应极薄煤层的开采回收：

11、大功率化薄煤层采煤机可以直接截割通过并推进工作面，但过薄的煤料与顶底板截割形成大量碎岩的混采，形成废料，致使资源浪费，也严重影响矿企效益。

技术实现思路

1、本发明提供了一种辅助臂动力系统，相应辅助臂安装在采煤机原有的摇臂上配套使用，主要用于辅助截割或预开槽，使相应采煤机能适应(极)薄至中厚煤层的高品位、高效、低耗、宽采高范围的开采。

2、本发明的主要技术方案有：

3、一种辅助臂动力系统，包括辅助臂电机、辅助臂离合、行星减速机构和一级定轴齿轮传动机构，行星减速机构的输出端同轴连接一级定轴齿轮传动机构的输入端，辅助臂电机的输出端通过辅助臂离合的扭矩轴与所述行星减速机构的输入端建立同轴连接和断开连接，所述行星减速机构是一级或二级行星减速机构。

4、所述一级定轴齿轮传动机构包括依次外啮合的输入端齿轮、惰轮和输出端齿轮，所述输出端齿轮包括同轴设置的齿轮轴和齿轮体，轴向上齿轮体偏向齿轮轴的后端，齿轮体与惰轮外啮合，所述齿轮轴上齿轮体前方设有前轴颈和中间轴颈，齿轮体后方设有后轴颈，前轴颈的前方设有花键轴段，行星减速机构、辅助臂电机和辅助臂离合位于输入端齿轮的侧后方。

5、所述辅助臂动力系统还包括辅助臂壳体、连接盘、压盖和辅助臂滚筒，输出端齿轮通过前轴颈、中间轴颈和后轴颈旋转支撑在辅助臂壳体中，中间轴颈前方的齿轮轴所在的辅助臂壳体部分为细长圆筒形的前悬伸部，花键轴段外伸到辅助臂壳体的前方，连接盘套在位于辅助臂壳体前方的齿轮轴上并与所述花键轴段花键配合，辅助臂滚筒同轴套设并固定在连接盘的外侧，辅助臂滚筒通过其筒体内壁上的连接座的方形凹止口与连接盘上的方形凸止口配合定位，辅助臂滚筒罩在前悬伸部的径向外侧且与前悬伸部之间不接触，所述压盖覆盖在所述连接座和连接盘的前端面上且其中部固定在所述齿轮轴的前端上。

6、所述输出端齿轮上设有轴向延伸且两端贯通的通水孔，所述压盖、连接座和辅助臂滚筒的筒体内分别设有压盖水孔、连接座水孔和滚筒筒体水孔，所述通水孔的前端口依次经所述压盖水孔和连接座水孔与滚筒筒体水孔相通。

7、所述输入端齿轮、惰轮和输出端齿轮的齿轮体所在的辅助臂壳体部分为前后扁薄、左右延伸的条形盒状的辅助臂臂架，以输入端齿轮、惰轮和输出端齿轮三者的轴线所在平面处于水平为区分上下方的基准状态，辅助臂臂架的壳体壁内设有上水道、下水道和连接上、下水道的连通孔，上水道设有上进水口，下水道设有下进水口。

8、所述辅助臂动力系统还包括轴承座、密封座和通水座，所述后轴颈旋转支撑在所述轴承座上，所述轴承座固定在辅助臂壳体上，密封座同轴安装在轴承座中，通水座的前部嵌入输出端齿轮的后端并相对输出端齿轮同轴固定连接，通水座与输出端齿轮之间设置径向静密封，通水座的后部向后依次插入轴承座和密封座中，通水座的后部与轴承座、密封座之间设置动密封，轴承座中设有冷却环形槽、进水孔和出水孔，进水孔和出水孔均与冷却环形槽相通且二者相互远离，进水孔与上水道和/或水道相通，密封座和通水座中分别设有密封座水孔和通水座水孔，通水孔的后端口依次经通水座水孔和密封座水孔与出水孔相通。

9、行星减速机构和辅助臂电机所在的辅助臂壳体部分为细长筒形的后悬伸部，行星减速机构的内齿圈固定在辅助臂壳体上。

10、辅助臂壳体上下对称。

11、辅助臂电机具有双接线腔与双出线口结构。

12、所述辅助臂动力系统还包括回转支撑座、花键套和导向套，回转支撑座位于行星减速机构和辅助臂电机之间，回转支撑座相对行星减速机构的内齿圈同轴固定，花键套旋转支撑在回转支撑座的内孔中，花键套的内孔由前向后依次为前花键孔、定位光孔和后花键孔，行星减速机构的输入端太阳轮的后部的外花键与前花键孔配合，行星减速机构的输入端太阳轮的后端面设有轴向延伸的外大内小的中心锥孔，导向套的前部为前小后大的中心锥体，后部为圆柱体，导向套固定安装在花键套的内孔中，导向套的后部与定位光孔轴孔配合，导向套的前部与中心锥孔配合，导向套的后端面设有轴向延伸的中心导向孔，所述扭矩轴的前部由前向后依次为光轴和花键轴段，扭矩轴的光轴和花键轴段分别与中心导向孔和后花键孔配合时扭矩轴与行星减速机构的输入端同轴连接，扭矩轴的花键轴段位于后花键孔的后方时扭矩轴与行星减速机构的输入端断开连接。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明是为辅助截割臂(简称辅助臂)设计的动力系统，辅助臂可以安装到采煤机的原有配套摇臂(即主摇臂)上并与之组成复合式摇臂，其中原有配套摇臂经过了基于安装辅助臂需要的设计升级改造。复合式摇臂将有两套截割系统，相当于将原来的单一截割系统拆分成主辅两个，可以充分利用更多的空间来设置，使单侧摇臂总截割功率可以增加，截割能力得到提升，而原有配套摇臂截割系统功率甚至可以适当降低，使得采煤机关键部件体积增大以及由此带来的设备适应性不足、有效截割功率损失大等问题都能得到改善。

15、可以利用辅助臂进行辅助截割，即辅助臂和主摇臂共同完成整个工作面的煤层开采，可以提高单侧整个复合式摇臂对宽采高范围的适应性。

16、可以利用辅助臂对硬度高的薄煤层进行开槽预裂，有助于降低主摇臂的功耗。

17、可以利用辅助臂先行割出主摇臂的悬电机需要的通行空间，避免截割电机与煤台干涉，也可以提高单侧整个复合式摇臂对宽采高范围的适应性。

18、可以利用辅助臂能相对主摇臂前后伸缩的特点进行掏采回收，减少废料，减少资源浪费，提高经济效益。

19、辅助臂传动系统采用一级定轴齿轮传动机构和一级或二级行星减速机构组成的极短的传动链，将辅助臂电机的动力传递至辅助臂滚筒，结构简单、输出效率高。

20、辅助臂传动系统形成z型短链结构，传动效率高、机械损耗小，因此辅助臂滚筒处能获得较大的、接近理论计算值的单齿截割力。

21、输出端齿轮集成了齿轮传动、动力扭矩输出、支撑辅助臂滚筒受力、作为冷却喷雾水通道等多个功能，使辅助臂的输出端结构更紧凑。

22、由于所述通水座与输出端齿轮相互间分体设置，制造工艺可以独立，采用陶瓷喷涂技术在所述通水座的接触回转面设置耐磨蚀涂层，提高其表面硬度和耐腐蚀性，从而大大提高通水座的使用寿命以及对不同软硬度水的适应性。

23、压盖具有限制辅助臂滚筒轴向移动和接通进入辅助臂滚筒的水路的双重功能，结构紧凑简单，为小直径辅助臂滚筒的设计提供保证。

24、通过在行星减速机构的输入端太阳轮的后端面设置中心锥孔结合花键套的定位光孔安装导向套，结构非常紧凑，在实现动力传递与稳定导向的同时，极大地节省了轴向空间。利用导向套与花键套两个独立零件分别实现扭矩轴需要的导向功能与动力传递功能，解决了传统的采用单个零件完成这两个功能所需要的大轴向空间所带来的结构设计问题。

25、回转支撑座上的环形槽可用于存储更多的油液，满足辅助臂臂架在不同摆角时辅助臂内行星减速机构和一级定轴齿轮传动机构等内部各腔体传动件都能得到储油的充分补充，形成良好的润滑。且由于本发明采用的传动结构非常紧凑，储油腔体积小，因此该补充储油效果更为明显。

26、本发明结构紧凑，能满足辅助臂的小尺寸、高效、足够的轴向支撑长度等设计要求，不仅能可靠地安装在采煤机原有摇臂壳体上，还能实施辅助截割和预开槽作业。

27、输出端齿轮的长轴结构以及细长圆筒形前悬伸部设计方便配套小直径滚筒，特别是可以配套不同直径的辅助臂滚筒，不仅可以增加截割高度的覆盖范围，提高辅助臂对采高的适应性；还由于减少了煤的截割，可以提高开槽效率。