一种薄煤层内摇臂式采煤机

技术领域

本发明属于采煤设备的技术领域，具体公开了一种薄煤层内摇臂式采煤机。

背景技术

我国薄煤层储量约占全国煤炭总储量的18％左右，由于薄煤层多处在煤田的边缘地带，赋存条件复杂，薄煤层工作面多存在断层、褶皱、起伏和夹矸等地质构造；且因采高多在1.5m以下，空间狭小，要求薄煤层设备具有更高的强度和更加灵活的结构。现有的薄煤层采煤机虽然在高度上可以满足薄煤层截割，但其受传统采煤机设计的影响，整体结构较为复杂，这就增加了采煤机的故障点，且其机身方向较长，这就需要更宽的运输巷道和通风巷道，增加了掘进成本，且长机身在采煤工作面两端时，需要不断调整来截割三角煤，增加了截割时间。另外，低矮的薄煤层巷道对于长机身采煤机的维修也是一项艰巨的挑战。

发明内容

本发明提供一种薄煤层内摇臂式采煤机，结构简单、设计合理，可减少采煤机故障，提高采煤机截割效率，为探索新的采煤工艺提供基础。

上述一种薄煤层内摇臂式采煤机，包括采煤机机身、驱动装置、传动装置、摇臂、摇臂驱动部和截割滚筒；采煤机机身上沿中轴线布置有过煤窗；驱动装置安装在采煤机机身内，且位于采煤机机身的采空侧；两组摇臂竖向转动安装在采煤机机身上，对称布置在过煤窗的两侧，由摇臂驱动部驱动旋转；截割滚筒转动安装在摇臂上，位于采煤机机身的煤壁侧，截割滚筒的转动轴与摇臂的转动轴平行且不重合；两组传动装置对称布置在采煤机机身中轴线的两侧，位于采煤机机身、摇臂和截割滚筒内，将驱动装置提供的动力传递至截割滚筒。

进一步地，驱动装置为横向布置的双输出电机；传动装置包括扭矩轴、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、传动轴、一级齿轮、二级齿轮、二级齿轮轴、三级齿轮、三级齿轮轴、花键齿轮和行星减速器；扭矩轴横向转动布置在采煤机机身内，第一端与双输出电机的输出轴固定连接，第二端与锥齿轮Ⅰ固定连接；传动轴竖向布置在采煤机机身和摇臂内，分别与采煤机机身和摇臂转动连接，第一端与锥齿轮Ⅱ固定连接，第二端与一级齿轮固定连接；锥齿轮Ⅱ和锥齿轮Ⅰ垂直啮合；二级齿轮轴固定安装在摇臂内且与传动轴平行；二级齿轮转动安装在二级齿轮轴上，与一级齿轮啮合；三级齿轮轴转动安装在摇臂内且与二级齿轮轴平行；三级齿轮固定安装在三级齿轮轴上，与二级齿轮啮合；花键齿轮的输入端与三级齿轮轴连接，输出端与行星减速器的输入端连接；行星减速器布置在摇臂和截割滚筒内，输出端与截割滚筒连接，驱动截割滚筒旋转。

进一步地，传动装置还包括轴承Ⅰ、轴承Ⅱ、轴承Ⅲ和轴承Ⅳ；扭矩轴通过轴承Ⅰ与采煤机机身转动连接；轴承Ⅱ安装在采煤机机身中，支撑锥齿轮Ⅱ；轴承Ⅲ的内圈与传动轴固定连接，外圈与摇臂固定连接；三级齿轮轴通过轴承Ⅳ与摇臂转动连接。

进一步地，两个轴承Ⅲ分别位于一级齿轮的两侧，分别为轴承Ⅲa和轴承Ⅲb；轴承Ⅲa的外侧安装有转动密封盖；轴承Ⅲb的外侧安装有轴承端盖；两个轴承Ⅲ均为单列滚子轴承。

进一步地，二级齿轮为惰轮，通过轴承Ⅴ转动安装在二级齿轮轴。

进一步地，行星减速器为二级行星减速器。

进一步地，摇臂与采煤机机身之间通过转套连接；转套的内壁固定在采煤机机身上，外壁与摇臂转动连接。

进一步地，摇臂驱动部为摇臂油缸，两端分别通过油缸耳座与采煤机机身和摇臂连接。

进一步地，截割滚筒包括圆筒结构、弧形端面和截齿；行星减速器穿过圆筒结构的第一端，输出端与圆筒结构固定连接；弧形端面设置在圆筒结构的第二端，向外凸起；截齿分布在圆筒结构和弧形端面外。

进一步地，采煤机机身的底部还设置有滑靴组件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、横置的双输出电机是上述采煤机的核心元部件，与两侧传动装置构成凹形布置，极大的缩小了两个截割滚筒之间的中心距(现有摇臂式采煤机两个截割滚筒之间的中心距最小能达到2185mm，而本专利提供的薄煤层内摇臂式采煤机最小约为1.7m)，使得上述采煤机可以实现内摇臂摆动，整个采煤机结构简单，减少了故障点；

2、上述采煤机可通过摇臂调节截割滚筒的高度，扩大了薄煤层采煤机采高范围；

3、由于上述采煤机机身较短，且截割滚筒的端部采用弧形设计，因此其在采煤工作面两端可以垂直进刀截割，为探索新截割方法提供了装备基础，且其在薄煤层工作面截割时可以拉到两侧的运输巷道或通风巷道进行检修，使得检修更为方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为薄煤层内摇臂式采煤机的正视图(摇臂油缸未动作)；

图2为薄煤层内摇臂式采煤机的正视图(摇臂油缸动作)；

图3为薄煤层内摇臂式采煤机的俯视图；

图4为薄煤层内摇臂式采煤机的作业图。

图中：1-采煤机机身；101-过煤窗；2-双输出电机；

301-扭矩轴；302-锥齿轮Ⅰ；303-轴承Ⅰ；304-锥齿轮Ⅱ；305-轴承Ⅱ；306-传动轴；307-转动密封盖；3081-轴承Ⅲa；3082-轴承Ⅲb；309-轴承端盖；310-一级齿轮；311-二级齿轮；312-二级齿轮轴；313-三级齿轮和齿轮轴；314-轴承Ⅳ；315-花键齿轮；316-二级行星减速器；

401-摇臂；402-转套；5-摇臂油缸；

601-圆筒结构；602-弧形端面；603-截齿；

701-左前滑靴组件；702-左后滑靴组件；703-右前滑靴组件；704-右后滑靴组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种薄煤层内摇臂式采煤机，包括采煤机机身1、驱动装置、传动装置、摇臂401、摇臂驱动部、截割滚筒和支撑滑靴组件。

采煤机机身1为整个采煤机的躯体，沿中轴线布置有过煤窗101，截割滚筒截割的煤由过煤窗101进入刮板输送机。

驱动装置安装在采煤机机身1内，且位于采煤机机身1的采空侧(A侧)，驱动装置为横向布置的双输出电机2，该电机可以向两端输出转速相同，转向相反的转矩。

两组摇臂401竖向转动安装在采煤机机身1上，对称布置在过煤窗101的两侧，具体地，摇臂401与采煤机机身1之间通过转套402连接；转套402的内壁固定在采煤机机身1上，外壁与摇臂401转动连接。

摇臂401由摇臂驱动部驱动旋转；摇臂驱动部为摇臂油缸5，两端分别通过油缸耳座与采煤机机身1和摇臂401连接。

截割滚筒转动安装在摇臂401上，位于采煤机机身1的煤壁侧(B侧)，截割滚筒的转动轴与摇臂401的转动轴平行且不重合，摇臂油缸5伸缩，即可带动摇臂401及其上的截割滚筒绕摇臂401的转动轴旋转，从而调节截割滚筒的高度。截割滚筒包括圆筒结构601、弧形端面602和截齿603；弧形端面602设置在圆筒结构601的第二端，向外凸起；截齿603根据螺旋线分布在圆筒结构601和弧形端面602外。

两组传动装置对称布置在采煤机机身1中轴线的两侧，位于采煤机机身1、摇臂401和截割滚筒内，将驱动装置提供的动力传递至截割滚筒。

两组传动装置结构相同，对称布置，均包括扭矩轴301、锥齿轮Ⅰ302、轴承Ⅰ303、锥齿轮Ⅱ304、轴承Ⅱ305、传动轴306、转动密封盖307、轴承Ⅲ、轴承端盖309、一级齿轮310、二级齿轮311、二级齿轮轴312、三级齿轮、三级齿轮轴、轴承Ⅳ314、花键齿轮315和行星减速器；扭矩轴301通过轴承Ⅰ303横向转动布置在采煤机机身1内，第一端的外花键与双输出电机2的输出轴内花键连接，第二端的外花键与锥齿轮Ⅰ302的内花键连接；传动轴306竖向布置在采煤机机身1和摇臂401内，分别与采煤机机身1和摇臂401转动连接，第一端的外花键与锥齿轮Ⅱ304的内花键连接，第二端的外花键与一级齿轮310的内花键连接；锥齿轮Ⅱ304和锥齿轮Ⅰ302垂直啮合，锥齿轮Ⅱ304由安装在采煤机机身1中的轴承Ⅱ305支撑转动，通过锥齿轮Ⅱ304后传动方向便实现了向煤壁侧方向传动；一级齿轮310的两侧设置有轴承Ⅲa3081和轴承Ⅲb3082，以连接摇臂401；轴承Ⅲa3081的外侧安装有转动密封盖307限制轴向位置，同时转动密封盖307保证摇臂401相对采煤机机身1转动时不会漏油；轴承Ⅲb3082的外侧安装有轴承端盖309限制轴向位置；二级齿轮轴312固定安装在摇臂401内且与传动轴306平行；二级齿轮311为惰轮，通过轴承Ⅴ转动安装在二级齿轮轴312上，与一级齿轮310啮合；三级齿轮轴通过轴承Ⅳ314转动安装在摇臂401内且与二级齿轮轴312平行；三级齿轮固定安装在三级齿轮轴上，与二级齿轮311啮合；花键齿轮315的输入端与三级齿轮轴连接，输出端与行星减速器的输入端连接；行星减速器布置在摇臂401和截割滚筒内，输出端与圆筒结构601连接，驱动截割滚筒旋转。

两个轴承Ⅲ均为单列滚子轴承。

行星减速器为二级行星减速器316，起到减速增扭作用，外壳与摇臂401固定连接。

传动装置的工作过程如下所述：

双输出电机2可以向两端输出转向相反，转速相同的扭矩，通过扭矩轴301、锥齿轮Ⅰ302、锥齿轮Ⅱ304实现了双输出电机2输出扭矩向煤壁侧方向的传递，通过一级齿轮310、二级齿轮311、三级齿轮实现了输出扭矩向内(双输出电机2的中心方向)的传动，通过花键齿轮315和行星减速器实现了输出扭矩向煤壁侧的传动。

当摇臂401转动时一级齿轮310不转，二级齿轮311绕第一级齿轮310转动，轴承Ⅲ的内圈不动，外圈随着摇臂401绕着传动轴306转动。当摇臂401不转动时，轴承Ⅲ的外圈不动，内圈随着传动轴306转动。

采煤机机身1的底部还设置有滑靴组件，分别为左前滑靴组件701、左后滑靴组件702、右前滑靴组件703和右后滑靴组704，起到支撑采煤机作用，并能使采煤机相对于刮板输送机移动。

横置的双输出电机2及传动装置的布置方式为薄煤层内摇臂式采煤机减小机身长度提供了可能，截割滚筒中心距最小约为1.7m，为采煤机摇臂内摇提供了可能，突破了传统外摇臂式采煤机摇臂方式。

本采煤机和其他采煤机工作原理一致，即依靠采煤工作面机头机尾驱动，往复割煤，不同之处在余其由于整机长度短，在采煤工作面两端可以通过支架前移而将采煤机截割滚筒垂直顶入煤壁，截割滚筒端部的弧形端面602设计也是基于此，提高了端部开切眼速度。薄煤层内摇臂式采煤机由于其小体积，检修时可将采煤机拉入两端巷道检修，方便工人检修。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。