滚动式辅助受力机构

技术领域

本发明涉及一种用于与采煤机行走系统的轨道配合使用的辅助受力机构，其能为行走系统提供恒定的向下作用力，使行走机构始终保持正常的啮合状态。

背景技术

采煤机导向滑靴在遇到大量坚硬难破碎的块岩环境时，行走系统容易提前失效，尤其是导向滑靴底勾硬化层快速磨损，而导向滑靴导向框口尺寸磨损过大后则无法保证行走轮与销排的正常啮合，最终导致采煤机的爬坡能力大大减弱，严重影响开采，特别是在20°以上倾角的工作面，会严重影响或制约开采。

针对上述问题，业内曾提出过很多的优化改进方案，包括：增厚导向滑靴与行走轮的硬化层深度，提高其使用寿命；将易磨损的导向滑靴底勾设置成可拆卸结构，磨损后可以及时更换，避免整体更换，减少损耗；加强维护，及时清理轨道中的硬岩块，减少行走系统对硬岩块的破碎；采用新型结构的行走系统等等。

然而由于现场工况条件的复杂性，在具体实践过程中，无论上述哪种改进方案都无法完全避免岩粉、硬岩块对行走系统的影响，因此导向滑靴与行走轮磨损的问题仍然较为突出。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚动式辅助受力机构，即使在坚硬块岩环境下导向滑靴底勾与行走轮齿过渡磨损的情况下，也可保证行走系统的正常啮合状态，从而提供有效的牵引力。

本发明的主要技术方案有：

一种滚动式辅助受力机构，包括升降装置、滚轮装置和框架，所述框架为上下贯通的筒状结构，所述升降装置包括筒体、端盖、活塞杆、活塞和连接板，所述筒体的外壁上靠近下边缘处设有向外延伸的圆柱状凸轴，所述端盖固定在筒体的上部敞口端并封闭所述筒体，所述活塞固定连接在活塞杆的下端，所述活塞杆穿过所述端盖并与所述端盖上下滑动配合，同时所述活塞与所述筒体上下滑动配合，所述筒体的侧壁上靠近下边缘处设有连通筒体内外的排气通道，所述活塞将筒体内部空间分隔成上方的液压腔和下方的大气腔，所述连接板呈条形，所述连接板沿左右方向延伸设置，所述连接板的中部水平固定在所述活塞杆的上端，所述连接板的左右两端分别设有向左右方向悬伸的连接板圆柱销，所述框架的顶面设有左右两个U形槽，所述连接板圆柱销对应安装于所述U形槽内，所述筒体的大部位于所述框架内，且筒体与框架之间留有间隙，所述凸轴位于框架以外并伸向框架的前方，所述滚轮装置的上部铰接在所述凸轴上，所述滚轮装置的中下部设有开口朝后的上中下三面包围结构。

所述滚轮装置可以包括立板和滚轮，所述立板的上部设有前后贯通的连接孔，所述立板通过所述连接孔铰接在所述凸轴上，所述立板的后侧板面的中上部、连接孔的下方设有向后凸出的上梁体，所述立板的后侧板面的下部设有向后凸出的导向体，所述导向体上开设有多个左右间隔排列的滚轮安装孔，所述滚轮安装孔的轴线前后水平延伸，且所述滚轮安装孔的顶部和底部分别设置成前后贯通的顶缺口和底缺口，每个滚轮安装孔中有一个滚轮，所述滚轮安装在所述立板上，滚轮与滚轮安装孔之间保持间隙，所述滚轮的最高点高于所述导向体的顶面，上梁体、滚轮以及位于上梁体和导向体之间的立板部分围成开口朝后的上中下三面包围结构。

所述筒体与框架之间左右各设置一处上下滑动导向结构。

所述上下滑动导向结构可以包括设置在所述筒体的外壁的中上部的垂直外伸的筒体圆柱销和设置在所述框架的内壁中下部的框架滑槽，所述框架滑槽为上下延伸的非贯通槽。

所述凸轴上优选套设有一个或多个调节环，所述凸轴的末端旋接有螺母，所述立板套设在凸轴上并位于所述螺母与调节环之间。

所述上梁体的下表面设有上梁体耐磨层，所述导向体的顶面设有导向体耐磨层，位于上梁体和导向体之间的立板部分的后侧板面设有立板耐磨层。

所述滚轮的表面优选设有若干条防滑槽，所述防滑槽沿滚轮的轴向方向延伸，且为前后贯通槽。

所述立板的下部可以固定有多个销轴，销轴与滚轮一一对应，销轴的轴线前后水平延伸，销轴的后部外露于滚轮安装孔中，所述滚轮通过滚子组旋转支撑在销轴的后部轴颈上，滚轮的内孔中、滚子组的后方安装有定位盖，定位盖固定在销轴上并对滚子组进行轴向限位。

所述销轴内还可以设有注油通道，所述注油通道的进口开设于销轴的前部的外露表面上，并安装有注油嘴，注油通道的出口开设于销轴的后部轴颈上并在销轴的轴向上位于相邻滚子组之间，所述定位盖与滚轮之间设有密封。

所述框架可以包括连接座和定位板，所述定位板是由前板、一侧侧板和后板依次布置围成的一侧面敞口的C形结构体，所述连接座安装在所述定位板的敞口的一侧，使所述框架成为横截面呈矩形的筒状结构，所述筒体的横截面呈矩形。

进一步地，所述框架滑槽一个设置在所述定位板的侧板的内壁上，另一个设置在所述连接座朝向定位板的一侧板面上，所述凸轴设置在筒体的前侧外壁上，所述筒体圆柱销设置在筒体的左右侧外壁上。

本发明的有益效果是：

由于可以利用液压腔内油压(可利用采煤机本身液压系统背压的低压油液)的作用，向采煤机的行走系统侧提供一个向下的下压力，并始终保持该力恒定(除非调整液压力)，即使在坚硬块岩等复杂工况和导向滑靴底勾与行走轮齿过渡磨损的情况下，也可保证行走机构处于下压状态，使行走机构处于正常的啮合状态，从而提供有效的牵引力。同时，本发明提供的辅助力还可分担导向滑靴底勾的受力，因此大大减少导向滑靴底勾的磨损，延长其使用寿命。

本发明可直接安装于现有设备上，通用性好。

由于升降装置的可动部分可相对框架上下移动，因此可动部分可以随轨道一起相对行走箱产生高度位置变化，因此本发明的滚动式辅助受力机构在随轨道改变工作位置时能够适应轨道相对行走箱的上下弯曲。

通过在升降装置的可动部分与框架之间留有前后间隙，升降装置的可动部分在上下移动过程中可以有小幅的前后摆动，因此本发明的滚动式辅助受力机构在随轨道改变工作位置时也能适应轨道相对行走箱产生的前后弯曲。

由于所述框架对升降装置的可动部分的上下移动起到了限位作用，滚轮装置受到的轨道的相对运动摩擦阻力可经升降装置的可动部分、固定部分和框架及时传递至行走箱壳体上，避免升降装置的固定部分过大的异常受力。

滚轮装置相对筒体左右方向的自由摆动自由度，可保证下方滚轮同时均载受力。滚轮相对轨道形成滚动移动，虽然接触正压力较大，但滚动摩擦对滚轮表面与轨道接触表面的摩损都很少，因此有利于延长滚动式辅助受力机构的使用寿命，同时对轨道的寿命影响也很小。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图3的B-B剖视图；

图6为图3中所述定位板的俯视图；

图7为图1中所述滚轮装置的结构示意图；

图8为图7的C-C阶梯剖视图；

图9为所述升降装置上下滑动过程中伴有前后偏摆时的状态示意图；

图10为本发明在所述升降装置的筒体处于最高处时的状态示意图；

图11为本发明在所述升降装置的筒体处于最低处时的状态示意图；

图12为本发明正常使用过程中与采煤机导向滑靴及轨道相对位置关系示意图。

附图标记：

1.升降装置；11.筒体；111.筒体圆柱销；114.凸轴；12.连接板；121.连接板圆柱销；13.活塞杆；14.活塞；15.端盖；16.进油接头；19.调节环。

2.滚轮装置；21.立板；211.连接孔；212.上梁体；2121.上梁体耐磨层；213.导向体；2131.导向体耐磨层；214.立板耐磨层；215.斜面；22.滚轮；221.防滑槽；23.销轴；24.滚子组；25.压板；26.注油通道；27.密封；28.定位盖；

3.连接座；31.连接座朝向定位板的一侧板面；32.连接座定位孔；33.连接座滑槽；34.连接座上凹槽；35.连接座安装孔；

4.连接座螺钉；

5.定位板；51.悬伸端端面；52.定位板定位销；54.定位板的侧板内壁；55.定位板滑槽；56.定位板上凹槽；57.定位板螺钉孔；

6.定位板螺钉；

01.行走箱；

02.轨道。

具体实施方式

如图1-12所示，本发明公开了一种滚动式辅助受力机构，包括升降装置1、滚轮装置2和框架，所述框架为上下贯通的筒状结构。所述升降装置包括筒体11、端盖15、活塞杆13、活塞14和连接板12，所述筒体的外壁上靠近下边缘处设有向外延伸的圆柱状凸轴114。所述端盖固定在筒体的上部敞口端并封闭所述筒体。所述活塞固定连接在活塞杆的下端，所述活塞杆穿过所述端盖并与所述端盖上下滑动配合，同时所述活塞与所述筒体上下滑动配合。所述筒体的侧壁上靠近下边缘处设有连通筒体内外的排气通道。所述活塞将筒体内部空间分隔成上方的液压腔和下方的大气腔。所述连接板呈条形，所述连接板沿左右方向延伸设置，所述连接板的中部水平固定在所述活塞杆的上端，所述连接板的左右两端分别设有向左右方向悬伸的连接板圆柱销121，所述框架的顶面设有左右两个U形槽，所述连接板圆柱销对应安装于所述U形槽内，以实现所述活塞杆与框架的铰接。所述筒体的大部位于所述框架内，且筒体与框架之间留有间隙，筒体可上下移动。所述凸轴位于框架以外并伸向框架的前方，所述滚轮装置的上部铰接在所述凸轴上。所述滚轮装置的中下部设有开口朝后的上中下三面包围结构。

使用时，将所述滚动式辅助受力机构的框架固定在采煤机行走箱01上，具体是左行走箱的左侧外壁上和右行走箱的右侧外壁上，同时使所述上中下三面包围结构从前方(也是煤壁侧)包裹住采煤机的轨道02，保证滚轮装置相对轨道具有相对稳定的位置，避免脱离轨道。

当向升降装置提供恒定的液压力时，升降装置的固定部分(包括连接板、活塞杆和活塞)有向筒体内缩的趋势，升降装置的活动部分(包括筒体和端盖)相对固定部分上移或产生上移趋势，因此框架与滚轮装置之间产生拉力，将行走箱向轨道拉靠。具体表现为滚轮装置对轨道产生向上的拉拔力，框架通过行走箱01向采煤机行走系统(包括行走轮)提供恒定的向下推力，迫使采煤机的行走轮与轨道销排始终保持啮合，进而提供有效的牵引力。即使有岩块滞留齿窝时，也能利用足够大的牵引力对岩块进行破碎后达到正常啮合状态。同时，上述拉拔力还促使导向滑靴的上耐磨层即使在导向滑靴底勾磨损的状态下也能与轨道顶面保持接触。

所述筒体相对框架的上下移动自由度、筒体以连接板圆柱销为轴的前后摆动自由度和所述滚轮装置以凸轴为轴的左右摆动自由度使所述滚动式辅助受力机构具有了上述多个方向上的浮动能力，因此所述滚动式辅助受力机构能分别适应轨道的上下起伏、前后弯曲和轨道上下起伏带来的轨道角度变化，也就是说轨道的上下起伏、前后弯曲以及轨道上下起伏带来的轨道角度变化都不会影响所述滚动式辅助受力机构在行走箱与轨道之间持续地施加拉力，因此使行走轮与轨道销排间的啮合得以持久地保持而不受导向滑靴底勾磨损程度以及齿窝中是否滞留岩块的影响，因此持久地保持有效的牵引力。另外，上述浮动能力也避免了所述滚动式辅助受力机构工作时造成导向滑靴行走轮常规啮合系统出现憋卡。

通常U形槽的宽度大于连接板圆柱销的直径，以便为连接板提供较大的活动裕量。

所述滚轮装置2包括立板21和滚轮22，所述立板的上部设有前后贯通的连接孔211，所述立板通过所述连接孔铰接在所述凸轴上。所述立板的后侧板面的中上部、连接孔的下方设有向后凸出的上梁体212，所述立板的后侧板面的下部设有向后凸出的导向体213。所述上梁体和导向体均呈左右延伸的条形。所述导向体上开设有多个左右间隔排列的滚轮安装孔，所述滚轮安装孔的轴线前后水平延伸，且所述滚轮安装孔的顶部和底部分别设置成前后贯通的顶缺口和底缺口。每个滚轮安装孔中有一个滚轮，所述滚轮安装在所述立板上，滚轮可相对立板转动，滚轮与滚轮安装孔之间保持间隙，以不妨碍滚轮的转动。所述滚轮的最高点(从滚轮安装孔的顶缺口处露出部分)高于所述导向体的顶面，上梁体、滚轮以及位于上梁体和导向体之间的立板部分围成上述开口朝后的上中下三面包围结构，可简称为框口。

由于采用滚轮，且滚轮的最高点高于导向体的顶面，因此正常工作时轨道的煤壁侧下表面与框口的下表面之间为滚动摩擦，可避免较大的接触应力导致的摩擦磨损。

所述筒体与框架之间左右各设置一处上下滑动导向结构，用于筒体上下移动时的导向。

所述上下滑动导向结构包括设置在所述筒体的外壁上的垂直外伸的筒体圆柱销111和设置在所述框架的内壁中下部的框架滑槽，所述框架滑槽为上下延伸的非贯通槽。采用非贯通槽，可以对筒体上下滑动的两端行程终点进行限制。筒体圆柱销优选位于筒体外壁的中上部。左右两个筒体圆柱销优选为相对筒体的中心线左右对称分布，相应地，左右两条框架滑槽也呈左右对称分布，使得该上下滑动导向结构可以引导筒体上下往复移动时保持大致竖直的方向。

用于向液压腔注油的进油接头16可以安装在所述端盖上。

所述端盖上还可以安装手动放气塞。手动放气塞安装后、油压作用前，通过手动放气塞可以对液压腔进行有效的空气排出作业。

所述活塞杆的顶部与连接板之间可以通过止口结构定位并通过若干螺钉固定连接。附图所示实施例中，活塞杆的顶部设置凸止口，连接板的底面中部设置凹止口，用于连接活塞杆和连接板的螺钉均竖直安装在凸止口与凹止口对插的部位。

所述凸轴上套设有一个或多个调节环19，所述凸轴的末端旋接有螺母，所述立板套设在凸轴上并位于所述螺母与调节环之间。所述螺母可以防止滚轮装置从凸轴上窜出。采用不同个数和/或不同厚度的调节环组合，可以控制滚轮装置与筒体的前后距离，进而可以适应采煤机轨道的前后弯曲，提供足够的偏转间隙与保证滚轮相对轨道正常接触。

所述上梁体的下表面设有上梁体耐磨层2121，所述导向体的顶面设有导向体耐磨层2131，位于上梁体和导向体之间的立板部分的后侧板面设有立板耐磨层214，即框口的表面均有耐磨层覆盖。这种情况下，所述滚轮的最高点应高于所述导向体耐磨层的顶面。或者说，当设置导向体耐磨层时，导向体耐磨层的顶面同时也是导向体的表面。

所述导向体及导向体耐磨层还具有清理轨道周边矿料的作用，从而减少这些矿料对滚轮的不利影响。

位于上梁体和导向体之间的立板部分的后侧板面的左右两边缘可以设置成斜面215或倒角，以便引导轨道端头进入滚轮装置上的所述框口。

所述立板的板面可以设置成上窄下宽的三角形或梯形。

所述滚轮的表面优选设有若干条防滑槽221，所述防滑槽沿滚轮的轴向方向延伸，且为前后贯通槽，可以防止滚轮与轨道接触面间打滑。

关于所述滚轮的安装结构，所述立板的下部固定有多个销轴23，通常销轴与立板间为紧配合。销轴与滚轮一一对应，销轴的轴线前后水平延伸，销轴的后部外露于滚轮安装孔中，所述滚轮通过滚子组24旋转支撑在销轴的后部轴颈上，滚轮的内孔中、滚子组的后方安装有定位盖28，定位盖可以通过螺钉固定在销轴上，定位盖对滚子组起到轴向限位作用。

所述滚子组优选有前后间隔分布的多列，因此具有较大的承载能力。

所述销轴内优选设有注油通道26，所述注油通道的进口开设于销轴的前部的外露表面上，以便于注入油脂的操作。注油通道的进口处安装有注油嘴。注油通道的出口开设于销轴的后部轴颈上并在销轴的轴向上位于相邻滚子组之间，以便可以同时为相邻两组滚子组提供润滑脂。同时，所述定位盖与滚轮之间设有密封27，以防止润滑脂从最后一列滚子组溢出到滚轮之外。注油通道的设置可用于向滚子组做定期的注脂，因此可以保证滚子组具有足够的润滑。

进一步地，所述销轴的前部可设有径向外伸的凸缘，所述销轴可通过所述凸缘轴向定位于所述立板上。所述立板的前侧板面和销轴的前端面平齐，这两个平面上设有长条形压板槽，压板槽内安装有压板25，所述压板通过沉头螺钉固定在立板上。通常一条压板经过相邻多个销轴的前端面(在图1中可见)，对这些销轴起到轴向限位作用，防止销轴从前方窜出。压板接触销轴前端面的区域设有通孔，所述注油嘴暴露于所述通孔中。

所述框架包括连接座3和定位板5，所述定位板是由前板、一侧侧板和后板依次布置围成的一侧面敞口的C形结构体，所述连接座安装在所述定位板的敞口的一侧，使所述框架成为横截面呈矩形的筒状结构。所述筒体的横截面呈矩形。

进一步地，所述框架滑槽一个即定位板滑槽55设置在所述定位板的侧板内壁54上，另一个即连接座滑槽33设置在所述连接座朝向定位板的一侧板面31上。所述凸轴设置在筒体的前侧外壁上，所述筒体圆柱销设置在筒体的左右侧外壁上。

关于连接座与定位板的连接，附图所示实施例中的连接方式是：定位板的前板和后板中各自设有定位板螺钉孔57，前板和后板的悬伸端端面51上各自设有定位板定位销52，相应地所述连接座朝向定位板的一侧板面上设有前后两处连接座定位孔32，安装时，定位板和前板和后板的悬伸端端面与连接座朝向定位板的一侧板面形成平面定位，定位板定位销插入连接座定位孔中形成销定位，再通过向定位板螺钉孔57中穿定位板螺钉6对连接座和定位板进行连接紧固。

另外，定位板的一侧侧板的顶部可设置定位板上凹槽56，相应地，所述连接座的顶部可设置连接座上凹槽34，定位板上凹槽56和连接座上凹槽34(即上述左右两个U形槽)用于容纳连接板上左右两个连接板圆柱销121，以限制连接板相对框架在前后方向的位置，但不影响连接板的前后摆动。

将所述框架安装到行走箱时，连接座与行走箱外壁间相互贴合形成平面定位，行走箱外壁上凸出的销结构和连接座朝向行走箱的一侧板面上的连接座安装孔35间插接形成销定位，再通过连接座螺钉4件连接座连接紧固到行走箱上。连接座上设置的连接座安装孔35以及用于安装连接座螺钉4的螺钉孔构成为行走箱连接接口结构。