固定辅助臂壳体及固定辅助臂的制作方法

本发明涉及一种采煤机截割臂及其壳体，该截割臂安装在采煤机的原有摇臂上使用，该截割臂作为辅助臂，采煤机原有摇臂作为主摇臂。

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。

技术实现思路

1、本发明提供了一种固定辅助臂壳体及固定辅助臂，可作为辅助臂安装在采煤机原有摇臂上配套使用，并用于实施辅助截割，使相应采煤机能适应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、一种固定辅助臂壳体，包括辅助臂臂架和自辅助臂臂架向前延伸的圆筒形前悬伸部，辅助臂臂架呈前后扁薄、左右延伸的条形盒状，靠近辅助臂臂架的左右两端部的前后侧壁上均设有前、后轴承座孔，辅助臂臂架通过其一个端部上的前轴承座孔与前悬伸部的内腔相通，辅助臂臂架的另一个端部的后端面上设有一组呈圆周间隔分布的销孔和一组呈圆周间隔分布的螺钉孔，各组销孔和各组螺钉孔的分布圆的圆心均位于相应端部上的后轴承座孔的轴线上。

4、辅助臂臂架的后端面上、所述销孔和螺钉孔的内侧还设有圆环形凸止口，所述圆环形凸止口的端面上设有一组呈圆周间隔分布的防转销孔，防转销孔的分布圆圆心位于圆环形凸止口的中心轴线上，圆环形凸止口的中心轴线与相应端部上的后轴承座孔的轴线重合。

5、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和上出水口，下水道设有下进水口和下出水口。

6、辅助臂臂架的顶面和底面上还各自设有若干外喷雾接口，并分别与上、下水道相通。

7、一种固定辅助臂，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所述辅助臂壳体，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，齿轮体前方的齿轮轴上设有前轴颈和中间轴颈，齿轮体后方的齿轮轴上设有后轴颈，前轴颈旋转支撑在前悬伸部的轴承座孔中，中间轴颈旋转支撑在辅助臂臂架的相应端部上的前轴承座孔中，后轴颈旋转支撑在一个轴承座上，所述轴承座同轴固定在辅助臂臂架的相应端部上的后轴承座孔中，齿轮轴上前轴颈的前方设有花键轴段，花键轴段伸出到前悬伸部的前方；输入端齿轮和惰轮安装在辅助臂臂架中，齿轮体与惰轮外啮合，输入端齿轮的两端旋转支撑在辅助臂臂架的另一个端部上的前、后轴承座孔中，输入端齿轮的后端部即输入端(设置的花键轴段)伸出到辅助臂臂架的后方；所述辅助臂行星减速机构固定安装在辅助臂臂架的后端面上，辅助臂行星减速机构的输出端与输入端齿轮的输入端通过花键配合传动连接，辅助臂电机安装在辅助臂行星减速机构的后方，辅助臂电机的输出轴经辅助臂离合的扭矩轴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。

8、所述固定辅助臂还包括连接盘、压盖和辅助臂滚筒，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上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。

9、另一种固定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、密封座、通水座和所述辅助臂壳体，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，齿轮体前方的齿轮轴上设有前轴颈和中间轴颈，齿轮体后方的齿轮轴上设有后轴颈，前轴颈旋转支撑在前悬伸部的轴承座孔中，中间轴颈旋转支撑在辅助臂臂架的相应端部上的前轴承座孔中，后轴颈旋转支撑在一个轴承座上，所述轴承座同轴固定在辅助臂臂架的相应端部上的后轴承座孔中，齿轮轴上前轴颈的前方设有花键轴段，花键轴段伸出到前悬伸部的前方；输入端齿轮和惰轮安装在辅助臂臂架中，齿轮体与惰轮外啮合，输入端齿轮的两端旋转支撑在辅助臂臂架的另一个端部上的前、后轴承座孔中，输入端齿轮的后端部即输入端(设置的花键轴段)伸出到辅助臂臂架的后方；所述辅助臂行星减速机构固定安装在辅助臂臂架的后端面上，辅助臂行星减速机构的输出端与输入端齿轮的输入端通过花键配合传动连接，辅助臂电机安装在辅助臂行星减速机构的后方，辅助臂电机的输出轴经辅助臂离合的扭矩轴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；所述密封座同轴安装在轴承座的后部，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/或下水道相通，密封座和通水座中分别设有密封座水孔和通水座水孔，输出端齿轮上设有轴向延伸且两端贯通的通水孔，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。

10、所述固定辅助臂还包括连接盘、压盖和辅助臂滚筒，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上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，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。

11、所述固定辅助臂还优选包括回转支撑座、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，回转支撑座相对辅助臂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。

12、所述回转支撑座的前端靠外的边缘和辅助臂行星减速机构的内齿圈的后端均优选设置成凹凸相间的连接结构，分别称为支撑座连接和内齿圈连接，支撑座连接和内齿圈连接凹凸嵌合。

13、所述回转支撑座上优选设有槽口朝前的环形槽。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明的摆动辅助臂可以安装到采煤机的经改造的原有摇臂上作为辅助臂使用，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。

16、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。

17、当主摇臂为悬电机结构摇臂时，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、本发明的固定辅助臂与采煤机上原有摇臂(也称主摇臂)安装在一起可以组成复合式摇臂，分别实现辅助截割和主截割。采煤机上应用了所述复合式摇臂后，无论用前辅助臂滚筒开采前主摇臂滚筒下煤，还是用后辅助臂滚筒开采后主摇臂滚筒上部煤，都能一定程度上提高采高范围的上限，进而实现宽采高开采和局部过厚煤层的开采，并减少后主摇臂滚筒的截割损耗。

19、采用所述复合式摇臂可以增大相应采煤机在采高上的适应性，并且可以根据采高的不同，将辅助臂壳体安装成相对主摇臂壳体呈不同的角度来满足开采需要。

20、由于单侧的复合式摇臂采用主、辅两套独立的传动系统，分别进行主开采与辅助开采，因此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等，以提高系统的适应性与开采性能。

21、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。

22、在主摇臂壳体上预留辅助臂安装孔，将辅助臂行星减速机构、辅助臂电机等安装在辅助臂安装孔中，将固定辅助臂壳体与主摇臂壳体固定连接，即可实现固定辅助臂的安装，安装结构简单。

23、辅助臂电机将动力传递给辅助臂行星减速机构，辅助臂行星减速机构再将动力传递给辅助臂定轴齿轮传动机构，最后输出给辅助臂滚筒，该方式结构简单固定，可实现辅助臂对煤台的辅助截割。

24、辅助臂电机和辅助臂行星减速机构直接安装于主摇臂壳体内，结构紧凑体积小，对主摇臂原本的空间占用较小，主摇臂卧底等作业适应性良好。

25、前悬伸部用于支撑输出端齿轮的齿轮轴进行动力输出，由于直径小，方便配套小直径辅助臂滚筒，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，也有助于增大辅助臂滚筒的叶片高度、提高装载效果；还由于减少了煤的截割，可以提高开采效率。

26、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，因此可避免受到煤台的影响。

27、前后方向相对短小的固定辅助臂壳体，受力更好，制造更加简单。固定辅助臂壳体上与主摇臂壳体固定的接口结构处设置圆周分布的多个销孔，方便通过改变固定辅助臂壳体相对主摇臂壳体的安装角度实现不同高度的辅助截割。