含伸縮輔助臂的采煤機懸電機搖臂的制作方法

本發明涉及一種采煤機搖臂，包含主搖臂和輔助截割臂(可簡稱輔助臂)，其中的主搖臂采用懸電機結構，輔助臂可相對主搖臂前后伸縮移動。

背景技術：

1、用于薄煤層開采的三機裝備近幾年發展較快，尤其是作為核心開采設備的采煤機。隨著大量條件較好的薄或較薄煤層的開采，目前復雜工況的工作面變的越來越多，煤層薄、開采頂底巖石量多，為了追求設備的可靠性與開采效率，采煤機功率由原有的整機200kw發展至目前的1400kw,功率增大了近6倍，而薄煤層開采下限厚度仍然在1.2-1.4m范圍。一邊是開采條件變得復雜，一邊是采煤機功率快速提升直接導致的關鍵部件體積增大，相應產生了很多問題：

2、1、對寬采高范圍的適應性差：

3、對于常規結構搖臂7(參見圖1)，普遍采用中小直徑滾筒，可減少頂底廢石的開采，同時提高截割能力，保持適當的裝載效果。然而在遇到采高范圍較大的工作面時，前后兩個滾筒的直徑的總和往往不能很好覆蓋較厚煤層的總厚度，因此無法正常推進工作面開采，需要臨時處理。通常的解決辦法就是換用更大直徑的滾筒，導致頂底巖石的開采，降低了煤的品質或增加洗選成本，還影響設備的可靠性和增加損耗，開采效率大大降低。

4、對于懸電機結構搖臂8(參見圖2)，截割電機偏向煤壁92一側布置，使得截割電機81等大尺寸零件盡量避免在輸送機91的輸送槽上方設置，因此可以消除因電機尺寸增加導致過煤高度減少的影響，在保證輸送槽上方的有效通過空間方面優于常規結構搖臂。然而懸電機結構搖臂最大的不足是不能適應較寬范圍的采高，具體為：若前搖臂割頂煤，將形成下煤臺，當截割滾筒82開采的頂煤過高時，前搖臂截割電機都會與下煤臺干涉，因此前搖臂最大采高通常不會很高；若前搖臂割底煤，將形成上煤臺，后搖臂割上煤臺時若采高過大后搖臂電機將會與上煤臺干涉，因此后搖臂最大采高也較小，使得總開采范圍很窄，并且頂煤落下后還無法裝入輸送槽內，導致總裝載效果很差。因此對于采高變化大，有俯采角度等工作面，需要返回二次開采與裝載作業，嚴重影響開采效率。

5、2、有效截割功率損失大：

6、減速機構尺寸增大，導致無法安裝直徑較小的滾筒，因此對煤層的最小厚度開采的適應性大大降低(參見圖3)。煤層93很薄時，截割滾筒大部接觸的是巖石層94，因此需要同時割大量石頭，大大增加了洗選成本以及開采損耗(因為這樣的大功率采煤機，機身高度相比原有小功率采煤機只會增加)。

7、并且，大尺寸行星減速機構還使得滾筒裝載葉片變短，裝載效果大大減弱，大量煤、矸石在滾筒與電機之間反復破碎，增大功耗，損失有效截割功率。

8、3、大功率化帶來諸多不良影響：

9、在有效(或不變)的開采空間里，大功率化導致減速器體積的增大，容易引起腔體潤滑與散熱不足，并且由于行星機構增大、滾筒葉片空間減少、臂架變寬滾筒裝載距離變遠、變厚臂架下方的裝載通道減小等又導致滾筒裝載效果大大減弱等問題。

10、4、無法適應極薄煤層的開采回收：

11、大功率化薄煤層采煤機可以直接截割通過并推進工作面，但過薄的煤料與頂底板截割形成大量碎巖的混采，形成廢料，致使資源浪費，也嚴重影響礦企效益。

技術實現思路

1、本發明提供了一種含伸縮輔助臂的采煤機懸電機搖臂，包含主搖臂和伸縮輔助臂，其中伸縮輔助臂用于預開槽，為主搖臂割出懸電機通行空間與作業空間。

2、本發明的主要技術方案有：

3、一種含伸縮輔助臂的采煤機懸電機搖臂，包括主搖臂、輔助臂和伸縮驅動裝置，所述輔助臂包括輔助臂殼體、輔助臂電機、輔助臂離合、輔助臂行星減速機構和輔助臂定軸齒輪傳動機構，輔助臂殼體包括輔助臂臂架和自輔助臂臂架分別向前、后方延伸的圓筒形前懸伸部和矩形筒狀后懸伸部，輔助臂臂架呈前后扁薄、左右延伸的條形盒狀，前懸伸部和后懸伸部分別靠近輔助臂臂架的左右端部；輔助臂定軸齒輪傳動機構安裝在輔助臂臂架和前懸伸部的內腔，輔助臂定軸齒輪傳動機構的輸出端外露于前懸伸部的前方；所述輔助臂行星減速機構和輔助臂電機一前一后安裝在所述后懸伸部的內孔中，輔助臂電機的輸出軸經輔助臂離合與輔助臂行星減速機構的輸入端建立同軸連接和斷開連接，輔助臂行星減速機構的輸出端同軸連接輔助臂定軸齒輪傳動機構的輸入端；所述主搖臂的主搖臂殼體在左右方向上自采煤機機身連接端向滾筒安裝端依次設有輔助臂安裝孔、伸縮驅動裝置安裝孔、主搖臂電機安裝孔和主搖臂傳動機構安裝腔，輔助臂安裝孔、伸縮驅動裝置安裝孔和主搖臂電機安裝孔均前后延伸，輔助臂安裝孔和伸縮驅動裝置安裝孔左右連通，輔助臂安裝孔的橫截面呈矩形，主搖臂傳動機構安裝腔局部延伸到主搖臂電機安裝孔的后方，主搖臂電機安裝孔的前部孔壁是向前懸伸超出輔助臂安裝孔、伸縮驅動裝置安裝孔和主搖臂傳動機構安裝腔的懸伸段孔壁，后懸伸部由前向后隨形插入輔助臂安裝孔中并與主搖臂殼體形成前后滑動配合；伸縮驅動裝置安裝在伸縮驅動裝置安裝孔中，伸縮驅動裝置的兩端分別連接在伸縮驅動裝置安裝孔的內壁上和后懸伸部朝向伸縮驅動裝置安裝孔的一側外柱面上，在伸縮驅動裝置帶動下后懸伸部相對主搖臂前后滑移。

4、所述輔助臂定軸齒輪傳動機構包括依次外嚙合的輸入端齒輪、惰輪和輸出端齒輪，所述輸出端齒輪包括同軸設置的齒輪體和齒輪軸，軸向上齒輪體偏向齒輪軸的后端，齒輪體與惰輪外嚙合，所述輸出端齒輪通過齒輪軸上設置的前軸頸、中間軸頸和后軸頸旋轉支撐在輔助臂殼體上，前軸頸和中間軸頸位于齒輪體前方，后軸頸位于齒輪體后方，前軸頸的前方設有花鍵軸段，所述花鍵軸段伸出到前懸伸部的前方。

5、所述輔助臂還包括連接盤、壓蓋和輔助臂滾筒，連接盤套在位于前懸伸部前方的齒輪軸上并與所述花鍵軸段花鍵配合，輔助臂滾筒同軸套設并固定在連接盤的外側，輔助臂滾筒通過其筒體內壁上的連接座上的方形凹止口與連接盤上的方形凸止口配合定位，輔助臂滾筒罩在前懸伸部的徑向外側且與前懸伸部之間不接觸，所述壓蓋覆蓋在所述連接座和連接盤的前端面上且其中部固定在所述齒輪軸的前端上。

6、所述輔助臂還包括回轉支撐座、花鍵套和導向套，回轉支撐座位于輔助臂行星減速機構和輔助臂電機之間，輔助臂行星減速機構的內齒圈固定在后懸伸部的內孔中，回轉支撐座相對行星減速機構的內齒圈同軸固定，花鍵套旋轉支撐在回轉支撐座的內孔中，花鍵套的內孔由前向后依次為前花鍵孔、定位光孔和后花鍵孔，輔助臂行星減速機構的輸入端太陽輪的后部的外花鍵與前花鍵孔配合，輔助臂行星減速機構的輸入端太陽輪的后端面設有軸向延伸的外大內小的中心錐孔，導向套的前部為前小后大的中心錐體，后部為圓柱體，導向套固定安裝在花鍵套的內孔中，導向套的后部與定位光孔軸孔配合，導向套的前部與中心錐孔配合，導向套的后端面設有軸向延伸的中心導向孔，輔助臂離合的扭矩軸的前部由前向后依次為光軸段和花鍵軸段，扭矩軸的光軸段和花鍵軸段分別與中心導向孔和后花鍵孔配合時扭矩軸與輔助臂行星減速機構的輸入端同軸連接，扭矩軸的花鍵軸段位于后花鍵孔的后方時扭矩軸與輔助臂行星減速機構的輸入端斷開連接。

7、所述輔助臂殼體優選為上下對稱結構。

8、所述輔助臂安裝孔和主搖臂電機安裝孔之間的主搖臂殼體壁上設有一條或上下兩條前后貫通的管線通道。

9、主搖臂殼體的采煤機機身連接端設有位于上部的機身鉸接座和位于下部的調高油缸鉸接座，輔助臂殼體處于前后滑移的后端行程終點時，前后方向上輔助臂臂架位于主搖臂滾筒的采空側末端截線與機身鉸接座的前端面之間。

10、所述主搖臂還設有主搖臂電機、主搖臂離合、主搖臂傳動機構和主搖臂滾筒，主搖臂傳動機構包括主搖臂定軸齒輪傳動機構和主搖臂行星減速機構，所述主搖臂電機和主搖臂定軸齒輪傳動機構分別安裝在主搖臂電機安裝孔和主搖臂傳動機構安裝腔內，主搖臂行星減速機構安裝在主搖臂傳動機構安裝腔的前腔壁的外側，主搖臂電機的輸出軸朝向后方布置并通過主搖臂離合與主搖臂定軸齒輪傳動機構的輸入端建立同軸連接和斷開連接，主搖臂定軸齒輪傳動機構的輸出端同軸連接主搖臂行星減速機構的輸入端，所述主搖臂滾筒通過方形連接套與主搖臂行星減速機構的輸出端同軸固定連接。

11、所述主搖臂定軸齒輪傳動機構包括第一定軸齒輪減速機構和第二定軸齒輪減速機構，第一、二定軸齒輪減速機構均呈左右展開鋪設，第二定軸齒輪減速機構位于第一定軸齒輪減速機構的側前方，第一定軸齒輪減速機構的輸出端齒輪與第二定軸齒輪減速機構的輸入端齒輪都設有花鍵孔，二者與同一花鍵軸的兩端同軸花鍵連接，第二定軸齒輪減速機構的輸出端齒輪與主搖臂行星減速機構的太陽輪同軸花鍵連接。

12、所述伸縮驅動裝置包括伸縮驅動裝置主搖臂端安裝座、伸縮驅動裝置輔助臂端安裝座和伸縮油缸，伸縮驅動裝置安裝孔的內壁上安裝有所述伸縮驅動裝置主搖臂端安裝座，后懸伸部朝向伸縮驅動裝置安裝孔的外柱面上安裝有所述伸縮驅動裝置輔助臂端安裝座，伸縮油缸的兩端分別與伸縮驅動裝置主搖臂端安裝座和伸縮驅動裝置輔助臂端安裝座鉸接。

13、本發明的有益效果是：

14、本發明的復合式搖臂有兩套截割系統，，相當于將原來的單一截割系統拆分成主輔兩個，可以充分利用更多的空間來設置，使單側搖臂總截割功率可以增加，截割能力得到提升，而原有搖臂截割系統功率甚至可以適當降低，使得采煤機關鍵部件體積增大以及由此帶來的設備適應性不足、有效截割功率損失大等問題都能得到改善。

15、可以利用輔助臂進行輔助截割，即輔助臂和主搖臂共同完成整個工作面的煤層開采，可以提高單側整個復合式搖臂對寬采高范圍的適應性。

16、可以利用輔助臂對硬度高的薄煤層進行開槽預裂，有助于降低主搖臂的功耗。

17、可以利用輔助臂先行割出主搖臂的懸電機需要的通行空間，避免截割電機與煤臺干涉，也可以提高單側整個復合式搖臂對寬采高范圍的適應性。

18、可以利用輔助臂能相對主搖臂前后伸縮的特點進行掏采回收，減少廢料，減少資源浪費，提高經濟效益。

19、采煤機上應用了本發明的復合式懸電機搖臂后，當進行中低采高開采時，牽引方向上后搖臂上的輔助臂能為主搖臂的懸電機等割出通行空間。

20、將輔助臂的后懸伸部配合安裝在主搖臂殼體上預留的矩形橫截面的輔助臂安裝孔中，并在主搖臂殼體和輔助臂殼體之間安裝伸縮驅動裝置即可實現輔助臂的伸縮，安裝結構簡單。

21、輔助臂通過伸縮驅動裝置與主搖臂殼體連接，隨著伸縮驅動裝置的伸縮，實現輔助臂相對主搖臂殼體的前后移動。前移時輔助臂可用于預開槽，以便為主搖臂的懸電機提供通行空間。

22、輔助臂殼體的后懸伸部直接安裝于主搖臂殼體的輔助臂安裝孔內，結構緊湊體積小，對主搖臂原本的空間占用較小，主搖臂挑頂、臥底等作業適應性良好。

23、輔助臂具有較小外徑的筒型輸出端即前懸伸部，方便配套小直徑滾筒，特別是可以配套不同直徑的輔助臂滾筒，不僅可以增加截割高度的覆蓋范圍，提高輔助臂開槽作業時對采高的適應性；還由于減少了煤的截割，可以提高開槽效率。

24、輔助臂臂架設計成前后扁薄的結構，當安裝到采煤機上時，方便設置在主搖臂滾筒的采空側末端截線與機身鉸接座和調高油缸鉸接座的前端面之間(對應于所述伸縮油缸處于回縮狀態、輔助臂處于后縮狀態時)，因此可避免受到底部未采煤臺的影響。

25、位于輔助臂滾筒內部的小尺寸輔臂懸伸起到支撐輔助臂輸出端齒輪的齒輪軸的作用，前懸伸部及其內部零件的小尺寸結構為盡可能增大小直徑輔助臂滾筒的葉片高度、提高裝載效果起到良好的作用。

26、所述輔助臂殼體總體上結構緊湊簡單，不但能滿足搖臂的總體開采要求，而且制造加工、維護更換簡單，更適合薄煤層井下狹小的空間作業。

27、采用小功率低轉速大扭矩電機配套少級數的輔助臂傳動系統，可完成煤矸等復雜工況煤壁的截割作業；同時伸縮輔助臂的小功率化配置對原有主機的配置影響更小，因此在薄煤層采煤機的推廣應用的難度大大減少、前景良好。