含摆动辅助臂的组合式采煤机悬电机摇臂的制作方法

本发明涉及一种组合式采煤机摇臂，包含可拆分的主摇臂和辅助截割臂(简称辅助臂)，其中的主摇臂采用悬电机结构，辅助臂可相对主摇臂摆动。

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。

技术实现思路

1、本发明提供了一种含摆动辅助臂的组合式采煤机悬电机摇臂，包含主摇臂和辅助臂，辅助臂可相对主摇臂摆动，利用辅助臂能完成辅助截割，使相应采煤机实现较薄至中厚煤层的高效、低耗、宽采高范围的开采。

2、本发明的主要技术方案有：

3、一种含摆动辅助臂的组合式采煤机悬电机摇臂，包括摆动辅助臂总成和分体式主摇臂，所述摆动辅助臂总成包括摆动辅助臂、摆动驱动装置和中间架，所述摆动辅助臂包括辅助臂电机、辅助臂离合、辅助臂行星减速机构、辅助臂定轴齿轮传动机构和辅助臂壳体；所述辅助臂壳体包括辅助臂臂架和自辅助臂臂架分别向前、后方延伸的圆筒形前悬伸部和圆筒形后悬伸部，辅助臂臂架呈前后扁薄、左右延伸的条形盒状，前悬伸部和后悬伸部分别靠近辅助臂臂架的左右端部；辅助臂定轴齿轮传动机构安装在辅助臂臂架和前悬伸部的内腔，辅助臂定轴齿轮传动机构的输出端外露于前悬伸部的前方，所述辅助臂行星减速机构和辅助臂电机一前一后安装在后悬伸部的内孔中，辅助臂电机的输出轴经辅助臂离合与辅助臂行星减速机构的输入端建立同轴连接和断开连接；辅助臂行星减速机构的输出端同轴连接辅助臂定轴齿轮传动机构的输入端；所述中间架上设有前后延伸的圆形的辅助臂安装孔，后悬伸部由前向后随形插入辅助臂安装孔并与中间架形成转动配合；

4、所述分体式主摇臂包括连接架和主摇臂臂架，连接架的端部设有靠上的机身铰接座和靠下的调高油缸铰接座，主摇臂臂架包括臂架壳体和安装在臂架壳体上的主摇臂电机、主摇臂离合和主摇臂传动机构，主摇臂传动机构的输出端上安装主摇臂滚筒，所述主摇臂臂架采用悬电机摇臂结构，左右方向上所述中间架可拆卸固定安装在所述主摇臂臂架和连接架之间且所述前悬伸部比后悬伸部靠近所述连接架，前后方向上所述辅助臂臂架位于主摇臂滚筒的采空侧末端截线与机身铰接座和调高油缸铰接座的前端面之间；

5、所述摆动驱动装置包括摆动驱动装置辅助臂端安装座、摆动驱动装置主摇臂端安装座和摆动油缸，摆动驱动装置辅助臂端安装座安装在辅助臂臂架的顶面和/或底面，摆动驱动装置主摇臂端安装座安装在主摇臂臂架上，摆动驱动装置辅助臂端安装座和摆动驱动装置主摇臂端安装座的轴线均为前后延伸，摆动油缸的两端分别铰接在摆动驱动装置辅助臂端安装座和摆动驱动装置主摇臂端安装座上。

6、所述中间架与主摇臂臂架、所述中间架与连接架分别通过一对对接面及对接面上设置的止口定位，全部四个对接面的上下边缘处各自前后间隔设有多个t形槽。

7、所述t形槽上下延伸且槽口均位于相应对接面上，靠近上边缘的t形槽上端贯通、下端封闭，靠近下边缘的t形槽下端贯通、上端封闭。

8、所述中间架的左、右侧面上的止口一侧为凹止口，另一侧为凸止口，主摇臂臂架和连接架上与中间架的凹止口所在侧面对接的对接面上的止口分别是形状和尺寸匹配的凸止口，主摇臂臂架和连接架上与中间架的凸止口所在侧面对接的对接面上的止口是形状和尺寸匹配的凹止口。

9、所述凹止口由前后延伸的通槽形成，所述凸止口由前后延伸直到相应侧面前后边缘的凸棱形成，所述四个对接面靠近上、下边缘处各自前后间隔设有多个左右延伸的销孔。

10、作为进一步优选的技术方案，所述通槽的深度与凸棱的高度相等，所述通槽的槽宽与所述凸棱的上下方向宽度相等。

11、所述中间架与主摇臂臂架对接的侧面上的所述通槽的槽底面或者所述凸棱的顶面上还设有上下两条前后延伸的中间架凹槽，所述主摇臂臂架的相应对接面上的凸棱的顶面或通槽的槽底面上也设置上下两条前后延伸的主摇臂凹槽，中间架凹槽与主摇臂凹槽的前后两端均贯通，中间架凹槽与主摇臂凹槽一一对应并左右对接形成上下两条管线通道。

12、所述辅助臂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体和齿轮轴，轴向上齿轮体偏向齿轮轴的后端，齿轮体与惰轮外啮合，所述输出端齿轮通过齿轮轴上设置的前轴颈、中间轴颈和后轴颈旋转支撑在辅助臂壳体上，前轴颈和中间轴颈位于齿轮体前方，后轴颈位于齿轮体后方，前轴颈的前方设有花键轴段，所述花键轴段伸出到前悬伸部的前方，所述花键轴段与一个同时设有内花键和方形凸止口的连接盘花键配合，一辅助臂滚筒通过其上设置的方形凹止口与所述方形凸止口的配合随形套设并固定在所述连接盘上，所述辅助臂滚筒与辅助臂壳体间不接触；辅助臂行星减速机构的输出端与所述输入端齿轮通过花键配合传动连接。

13、所述辅助臂还包括回转支撑座、花键套和导向套，回转支撑座位于辅助臂行星减速机构和辅助臂电机之间，辅助臂行星减速机构的内齿圈固定在后悬伸部的内孔中，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，辅助臂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，辅助臂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，辅助臂离合的扭矩轴的前部由前向后依次为光轴段和花键轴段，扭矩轴的光轴段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辅助臂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辅助臂行星减速机构的输入端断开连接。

14、所述辅助臂壳体优选为上下对称结构。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明的组合式摇臂有两套截割系统，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。

17、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。

18、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。

19、采煤机上应用了本发明的组合式摇臂后，可提高采高上限至中低采高开采，牵引方向上后组合式摇臂上的摆动辅助臂总成能为相应悬电机等割出通行空间，并且对于其中煤层厚度较大的工作面，用前辅助臂滚筒开采前主摇臂滚筒下煤，对于煤层厚度较小的工作面，用后辅助臂滚筒开采后主摇臂滚筒上部煤，还能减少后主摇臂滚筒的截割损耗。

20、本发明的组合式摇臂相比现有摇臂增加了辅助臂辅助截割功能，可适应更宽的采高范围；总体上可直接扩展摇臂功率，提高截割性能。

21、可以根据采高的不同，通过控制摆动油缸的伸缩调整辅助臂滚筒的高度以满足具体的开采需要。此外，由于有主、辅两套独立的传动系统，使得单侧的组合式摇臂的总截割能力相比现有摇臂大大增加，传动可靠性明显增加，或者说可以适当降低主传动的截割能力、适当减小主摇臂臂架的外形尺寸，以提高系统的适应性与开采性能。

22、对于组合式摇臂，由于辅助截割开采，原有主开采传动功耗可明显降低，因此可以在滚筒结构设计上通过侧重增强装载参数、弱化截割性能参数的优化设计等提高装载性能，改善大功率开采设备因截割性能、尺寸增大等带来的装载效果问题。

23、由于采用中间架将摆动辅助臂总成安装到分体式主摇臂上，使摆动辅助臂总成成为相对独立的、可选配安装的单元体，因此有了安装和不安装两种选择。对于开采条件特殊的工作面，可以采用连接架与主摇臂臂架直接连接的方式，即相当于使主摇臂恢复到传统的没有辅助臂的摇臂结构，使用这种摇臂开采时仍然利用的原有的作业条件和作业习惯。

24、采用独立型结构的摆动辅助臂总成有利于减小主摇臂与辅助臂的相互影响，包括主摇臂臂架壳体磨损等对辅助臂的影响和辅助臂问题对主摇臂的影响，通过独立更换摆动辅助臂总成的方式可有效提高作业可靠性，同时也可以保证原有分体式主摇臂的正常应用。

25、当中间架的内腔过渡磨损时，可通过中间架换新快速恢复作业，提高生产效率。

26、连接架与主摇臂臂架可以直接连接，也可以经中间架连接，极大地方便了摆动辅助臂总成的拆装。

27、辅助臂壳体具有较小外径的筒型输出端前悬伸部，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，因此可增加截割高度的覆盖范围，提高辅助臂对采高的适应性。

28、通过在中间架与主摇臂臂架相连接的侧面上的所述通槽的槽底面或者所述凸棱的顶面上设置前后延伸且两端贯通的中间架凹槽，在中间架的辅助臂安装孔与主摇臂臂架上主摇臂电机孔之间形成紧凑型管线通道，不仅方便油管、电缆走线，而且不占用额外的空间，也有利于保持主摇臂不至于过长。

29、机身铰接座和调高油缸铰接座的结构、尺寸以及在本发明的所述分体式主摇臂上的位置与原有的悬电机结构摇臂的机身铰接座和调高油缸铰接座相同，使得同一采煤机的机身既可以安装本发明的组合式摇臂，也可以换装原有的悬电机结构摇臂。

30、中间架上下框口较小的高度占用(上下方向)，使得三机配合时主摇臂下输送机上保持了足够大的过煤空间。

31、摆动驱动装置配合辅助臂臂架具有大范围的摆动角度，能显著提高开采适应性。

32、辅助臂臂架设计成前后扁薄的结构，当安装到采煤机上时，方便设置在主摇臂滚筒的采空侧末端截线与机身铰接座和调高油缸铰接座的前端面之间，可避免受到煤台的影响。

33、摆动驱动装置主摇臂端安装座不仅为辅助臂提供摆动支撑；还为其提供轴向限位，因此能保证辅助臂摆动可靠。