采煤机扭矩轴和采煤机

技术领域

本发明涉及采煤设备技术领域，尤其是涉及到一种采煤机扭矩轴和采煤机。

背景技术

截割部是采煤机的重要工作部件之一，截割部的传动系统通常通过扭矩轴与电机的输出轴连接，以使得电机通过扭矩轴将扭矩传递至截割部。

由于截割部在工作时易受到较大的冲击载荷，为了实现整个传动系统的过载保护，相关技术中，通常在扭矩轴上设置卸载环，实现当系统过载时，扭矩轴在卸载环处断裂而报废，从而中断动力传递，需更换扭矩轴恢复动力传递；或者，扭矩轴的一端与截割部的传动系统通过端面齿盘进行连接，扭矩轴的另一端设置弹性元件，通过弹性元件压紧扭矩轴和截割部的传动系统实现动力传递，当系统过载时，扭矩轴受到较大轴向力将弹性元件顶断，弹性元件报废，扭矩轴与截割部的传动系统分离，从而中断动力传递，需更换弹性元件恢复动力传递。

然而，无论采用上述哪种过载保护方式，均存在报废部件，均需要花费时间频繁更换新的部件才能恢复动力传递，这样不仅降低了采煤机的工作效率，还增加了成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种采煤机扭矩轴和采煤机，主要目的是提高采煤机的工作效率，以及降低成本。

为达到上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种采煤机扭矩轴，包括：

第一轴段，所述第一轴段包括相对的第一端和第二端，所述第一端设置有第一斜面；

第二轴段，所述第二轴段包括相对的第三端和第四端，所述第三端设置有第二斜面；

弹性部，所述弹性部与所述第一轴段或第二轴段连接，用于驱使所述第一轴段压紧所述第二轴段；

其中，所述第二斜面能够向所述第一斜面施加轴向力以迫使所述第一轴段向远离所述第二轴段的方向移动。

进一步地，所述第一端设置有第一啮合齿，所述第一斜面设置于所述第一啮合齿上；

所述第三端设置有第二啮合齿，所述第二斜面设置于所述第二啮合齿上。

进一步地，所述第一啮合齿为第一棘齿，所述第一棘齿的数量为多个，多个所述第一棘齿设置于所述第一端的端面，并沿所述第一端的周向均匀排布；

所述第二啮合齿为第二棘齿，所述第二棘齿的数量为多个，多个所述第二棘齿设置于所述第三端的端面，并沿所述第三端的周向均匀排布。

进一步地，所述采煤机扭矩轴还包括：

调节机构，所述调节机构设置于所述第一轴段或第二轴段上，用于调节所述弹性部的预压力。

进一步地，所述调节机构包括第一安装孔、第二安装孔和调节螺钉；

所述第一安装孔设置于所述第一轴段且贯通所述第一端的端面和第二端的端面，所述第一安装孔包括相互连接的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的内径大于所述第二孔段的内径，所述第一孔段靠近所述第二端设置，所述第二孔段靠近所述第一端设置；

所述第二安装孔设置于所述第三端的端面上；

所述调节螺钉穿过所述第一安装孔与所述第二安装孔螺纹连接，所述调节螺钉的钉帽位于所述第一孔段；

所述弹性部设置于所述第一孔段内，并抵接于所述调节螺钉的钉帽和所述第一孔段的孔底之间。

进一步地，所述调节机构还包括刻度盘和指针；

所述刻度盘设置于所述第二端的端面；

所述指针设置于所述调节螺钉的钉帽上，所述指针能够随着所述钉帽的转动而相对所述刻度盘转动，并指向所述刻度盘上的刻度，所述刻度能够显示所述指针的转动角度。

进一步地，所述调节螺钉通过轴承与所述第一孔段的内壁连接；

所述弹性部通过所述轴承抵接于所述第一孔段的孔底。

进一步地，所述弹性部为蝶形弹簧组，所述蝶形弹簧组包括多个套设于所述调节螺钉外部的蝶形弹簧，多个所述蝶形弹簧两两相扣合地串联设置。

进一步地，所述采煤机扭矩轴还包括：

导向筒，所述导向筒的一端插接于所述第二安装孔内，所述导向筒的另一端伸入所述第一安装孔，所述第一轴段能够相对所述导向筒移动；

所述导向筒、所述第一轴段和所述第二轴段同轴；

所述调节螺钉穿过所述导向筒。

另一方面，本发明实施例还提供了一种种采煤机，包括：

截割部、截割电机和前述的采煤机扭矩轴；

所述第二端与所述截割部的传动系统可移动地连接；

所述第四端与所述截割电机的输出轴连接。

借由上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的技术方案中，第一轴段与第二轴段通过第一斜面与第二斜面相互抵接传递扭矩，弹性部设置为用于驱使第一轴段压紧第二轴段的弹性部，当截割部受到冲击载荷，第一轴段的扭矩大于第二轴段的扭矩，二者之间产生相对转动时，第二斜面能够向第一轴段施加一个向远离第二轴段方向的轴向分力，从而使得第一轴段在第一斜面和第二斜面的导向作用下克服弹性部的弹力向远离第二轴段的方向移动，第一斜面与第二斜面脱开，中断扭矩传递，冲击载荷被转化为弹性部的弹性势能而被缓冲掉，当冲击载荷消失后，第一轴段和第二轴段的扭矩相同，第一轴段即可在弹性部的弹力作用下复位，第一斜面与第二斜面重新相互抵接，恢复扭矩传递。在此过程中，不存在任何报废部件，第一轴段与第二轴段自动离合，因此无需更换任何部件也无需花费更换时间，提高了采煤机的工作效率，也降低了成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种采煤机扭矩轴的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种采煤机扭矩轴处于过载保护时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种采煤机扭矩轴中指针和刻度盘相互配合的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种采煤机扭矩轴，包括第一轴段1，该第一轴段1包括相对的第一端11和第二端12，第一端11设置有第一斜面111，该第一斜面111与第一端11端面的夹角为钝角；第二轴段2，该第二轴段2包括相对的第三端21和第四端22，第三端21设置有第二斜面211，该第二斜面211与第三端21端面的夹角为钝角，第一斜面111与第二斜面211相抵接；弹性部3，与第一轴段1和第二轴段2连接，用于驱使所述第一轴段1压紧所述第二轴段2；其中，第二斜面211能够向第一斜面111施加轴向力以迫使第一轴段1向远离第二轴段2的方向移动。其中，图2中箭头a表示第一轴段的转动方向，箭头b表示第二轴段的转动方向。

具体地，在应用于采煤机时，第一轴段1的第二端12可以与截割部的传动系统中Ⅰ轴键连接，且第一轴段1可相对Ⅰ轴进行移动，第二轴段2的第四端22可以与截割电机的输出轴键连接，且第二轴段2的位置固定，由于第一轴段1和第二轴段2通过第一斜面111和第二斜面211相互抵接，因此，截割部和截割电机能够通过该扭矩轴传递扭矩。可以理解的是，当截割部受到冲击载荷时，由于冲击载荷的扭矩大于电机扭矩，因此第一轴段1和第二轴段2之间产生相对转动。

本发明实施例提供的采煤机扭矩轴，第一轴段1与第二轴段2通过第一斜面111与第二斜面211相互抵接传递扭矩，弹性部3设置为用于驱使第一轴段1压紧第二轴段2的弹性部3，当截割部受到冲击载荷，第一轴段1的扭矩大于第二轴段2的扭矩，二者之间产生相对转动时，第二斜面211能够向第一轴段1施加一个向远离第二轴段2方向的轴向分力，从而使得第一轴段1在第一斜面111和第二斜面211的导向作用下克服弹性部3的弹力向远离第二轴段2的方向移动，第一斜面111与第二斜面211脱开，中断扭矩传递，冲击载荷被转化为弹性部3的弹性势能而被缓冲掉，当冲击载荷消失后，第一轴段1和第二轴段2的扭矩相同，第一轴段1即可在弹性部3的弹力作用下复位，第一斜面111与第二斜面211重新相互抵接，恢复扭矩传递。在此过程中，不存在任何报废部件，第一轴段1与第二轴段2自动离合，因此无需更换任何部件也无需花费更换时间，提高了采煤机的工作效率，也降低了成本。

在一可选的实施例中，参见图1和图2，第一端11可以设置有第一啮合齿13，而第一斜面111可以设置在该第一啮合齿13上与第一轴段1的转动方向相对应的一侧；第三端21可以设置有第二啮合齿23，而第二斜面211可以设置于第二啮合齿23上与第二轴段2的转动方向相反方向相对应的一侧。

上述实施例中，通过设置第一啮合齿13和第二啮合齿23，且第一斜面111设置在第一啮合齿13上，第二斜面211设置在第二啮合齿23上，使得第一轴段1和第二轴段2可以通过第一啮合齿13和第二啮合齿23啮合连接传递扭矩，当然，第一啮合齿13和第二啮合齿23啮合连接时，第一斜面111与第二斜面211相抵接，从而更加便于第一轴段1和第二轴段2之间的连接，进而便于该采煤机扭矩轴对扭矩的传递。

根据上述实施例，当截割部受到冲击载荷，第一轴段1和第二轴段2产生相对转动，第二斜面211向第一轴段1施加一朝向远离第二轴段2方向的轴向分力，使得第一轴段1在第一斜面111和第二斜面211的导向作用下克服弹性部3的弹力向远离第二轴段2方向的移动，第一啮合齿13与第二啮合齿23脱开，中断扭矩传递，冲击载荷被转化为弹性部3的弹性势能而被缓冲掉，当冲击载荷消失后，第一轴段1在弹性部3的弹力作用下复位，第一啮合齿13与第二啮合齿23的啮合复原，恢复扭矩传递。

需要说明的是，当截割部受到的冲击载荷较小时，第一啮合齿13和第二啮合齿23可以脱开一小段距离但未完全分离，以使得弹性部3产生较小的弹性势能来缓冲该较小的冲击载荷；当截割部受到的冲击载荷较大时，第一啮合齿13和第二啮合齿23可以完全分离，以使得弹性部3产生较大的弹性势能来缓冲该较大的冲击载荷。

还需要说明的是，为了使得第一啮合齿13和第二啮合齿23能够可靠啮合，从而确保第一轴段1和第二轴段2可靠地传递扭矩，第一斜面111和第二斜面211的倾斜角度可以相同，以使得第一斜面111和第二斜面211能够相适配地贴合抵接。

在一可选的实施例中，该采煤机扭矩轴还可以包括调节机构，该调节机构设置于第一轴段1或第二轴段2上，用于调节弹性部3的预压力。

根据上述实施例，通过调节机构的设置，实现了第二斜面211向第一轴段1施加的轴向预压力即轴向分力的调节，从而实现传递扭矩上限的控制。具体地，当输出扭矩不理想时，可以调节该调节机构，增大弹性部3的预压力，从而增大第二斜面211对第一轴段1施加的轴向预压力，使得第一轴段1紧压第二轴段2，进而增加传递扭矩的限值，调节输出扭矩；当输出扭矩环境振动较大时，可以调节该调节机构，以减小弹性部3的预压力，从而降低整个扭矩传动系统的刚性，进而减小系统受到的振动冲击，使用更方便。

在一可选的实施例中，参见图1，调节机构具体可以包括第一安装孔14、第二安装孔24和调节螺钉4；第一安装孔14设置于第一轴段1且贯通第一端11的端面和第二端12的端面，第一安装孔14的中心线可与第一轴段1的轴线重合，第一安装孔14包括相互连接的第一孔段和第二孔段，第一孔段的内径大于第二孔段的内径；第一孔段靠近第二端12设置，第二孔段靠近第一端11设置，第二安装孔24设置于第二轴段2且贯通第三端21的端面，第二安装孔24可与第二轴段2的轴线重合；调节螺钉4穿过第一安装孔14与第二安装孔24螺纹连接，调节螺钉4的钉帽位于第一孔段；弹性部3设置于第一孔段内，并抵接于调节螺钉4的钉帽和第一孔段的孔底之间。

上述实施例中，第一安装孔14可以为螺纹孔或者光孔，第一安装孔14优选为光孔，以便于第一轴段1相对于调节螺钉4移动；当第一安装孔14为螺纹孔时，第一斜面111、第二斜面211的倾斜角度与调节螺钉14的螺纹升角应保持一致，以便于第一轴段1相对于调节螺钉4移动，第二安装孔24可以为螺纹孔，使得调节螺钉4可以与第一安装孔14和第二安装孔24螺纹连接，或者直接穿过第一安装孔14与第二安装孔24螺纹连接。通过将弹性部3设置在第一轴段1的内部，使得该采煤机扭矩轴的结构更加紧凑，使用更加可靠。

根据上述实施例，通过旋转调节螺钉4，即可动态地调节第二斜面211向第一轴段1施加的轴向分力即轴向预压力的大小，从而实现传递扭矩上限的控制。具体地，当输出扭矩不理想时，可以旋紧调节螺钉4，增大弹性部3的预压力，从而增大第二斜面211对第一轴段1施加的轴向预压力，使得第一轴段1紧压第二轴段2，进而增加传递扭矩的限值，调节输出扭矩；当输出扭矩环境振动较大时，可以旋松调节螺钉4，以减小弹性部3的预压力，从而降低整个扭矩传动系统的刚性，进而减小系统受到的振动冲击。

在一可选的实施例中，参见图1和图3，调节机构还可以包括刻度盘5和指针6；刻度盘5设置于第二端12的端面；指针6设置于调节螺钉4的钉帽上并与刻度盘5相对，指针6能够随着钉帽的转动而相对刻度盘5转动，并指向刻度盘5上的刻度，刻度能够显示指针6的转动角度。具体地，指针6可通过连接环套接在顶帽的外周，以实现在旋拧钉帽时指针6可随着钉帽的转动而转动；而且，刻度盘5上每格可为5°。

根据上述实施例，第一斜面111和第二斜面211的倾斜角度可以由设计时预先确定，第二斜面211向第一斜面111施加的轴向分力与第二轴段2轴面切向力为正切关系，再根据弹性部3的弹性系数，可以确定弹性部3压缩量与扭矩限值之间的关系，通过旋拧调节螺钉4，同时参考刻度盘5上的刻度，就可以精确定量轴向预压力。通过电机额定输出扭矩计算出轴向初始预压力后，旋拧调节螺栓即可实现轴向预压，由于刻度盘5上每格的刻度为定值，根据调节螺钉4的螺距跟弹性部3的压缩量的关系，即可标定出刻度盘5上每度对应的扭矩调节值，因此在后续使用过程中，可以通过指针6和刻度盘5进行扭矩限值调节，从而实现了该调节机构的定量调节功能。

在一可选的实施例中，参见图1，调节螺钉4可以通过轴承7与第一孔段的内壁连接；弹性部3的一端可通过轴承7抵接于第一孔段的孔底，另一端可通过压片9抵接于调节螺钉4的钉帽。

上述实施例中，轴承7可以为圆锥滚子轴承，通过轴承7的设置，使得调节螺钉4、第二轴段2以及轴承7的内圈连接在一起，在第一轴段1和第二轴段2产生相对转动时，调节螺钉4和第二轴段2不会发生相对转动，从而避免了调节螺钉4从第二轴段2中脱出，保证了调节机构的正常工作。

在一可选的实施例中，参见图1，弹性部3可以为蝶形弹簧组，该蝶形弹簧组包括多个套设于调节螺钉4外部的蝶形弹簧，多个蝶形弹簧两两相扣合地串联设置。本实施例中，蝶形弹簧组具有较大的轴向位移量，蝶形弹簧的数量越多，弹性部3的轴向调节量越大，从而能够更好地实现第一斜面111与第二斜面211的脱开或压紧，进而更好地实现该采煤机扭矩轴的自动离合。

在一可选的实施例中，参见图2，第一啮合齿13可以为第一棘齿，第一棘齿的数量为多个，多个第一棘齿设置于第一端11的端面，并沿第一端11的周向均匀排布；第二啮合齿23为第二棘齿，第二棘齿的数量为多个，多个第二棘齿设置于第三端21的端面，并沿第三端21的周向均匀排布。

上述实施例中，由于棘齿结构的强度较高，因此，第一轴段1和第二轴段2采用棘齿结构进行啮合连接传递扭矩，不易发生断裂，提高了该采煤机扭矩轴的强度，从而延长了其使用寿命。

在一可选的实施例中，参见图1和图2，该采煤机扭矩轴还可以包括导向筒8，该导向筒8的一端插接于第二安装孔24内，导向筒8的另一端伸入第一安装孔14，第一轴段1能够相对导向筒8移动；导向筒8、第一轴段1和第二轴段2同轴；调节螺钉4穿过导向筒8。

上述实施例中，通过设置导向筒8，实现了在系统过载时，第一轴段1能够在导向筒8的导向作用下进行移动，由于导向筒8、第一轴段1和第二轴段2同轴，因此，在第一轴段1在移动过程中能够保持与第二轴段2同轴，从而实现扭矩的稳定传递。其中，导向筒8可以为聚四氟乙烯导向筒8，由于聚四氟乙烯具有较低的摩擦系数，因此可以延长导向筒8的使用寿命。

在一可选的实施例中，参见图1，第一轴段1上可以设置有卸载环15，以备在出现过大冲击载荷等突发状况时，第一轴段1能够在卸载环15处断裂，从而对整个系统的保护。

本发明实施例还提供了一种采煤机，包括截割部、截割电机和前述的采煤机扭矩轴。第一轴段1的第二端12与截割部的传动系统可移动地连接；第二轴段2的第四端22与截割电机的输出轴连接。

本发明实施例提供的采煤机，包括采煤机扭矩轴，该采煤机扭矩轴的第一轴段1与第二轴段2通过第一斜面111与第二斜面211相互抵接传递扭矩，由于第一斜面111朝向第一轴段1的转动方向以及第二端12的方向倾斜设置，第二斜面211朝向第二轴段2的转动方向以及背离第四端22的方向倾斜设置，而且，弹性部3设置为用于驱使第一轴段1压紧第二轴段2的弹性部3，因此当截割部受到冲击载荷，第一轴段1的扭矩大于第二轴段2的扭矩，二者之间产生相对转动时，第二斜面211能够向第一轴段1施加一个向远离第二轴段2方向的轴向分力，从而使得第一轴段1在第一斜面111和第二斜面211的导向作用下克服弹性部3的弹力向远离第二轴段2的方向移动，第一斜面111与第二斜面211脱开，中断扭矩传递，冲击载荷被转化为弹性部3的弹性势能而被缓冲掉，当冲击载荷消失后，第一轴段1和第二轴段2的扭矩相同，第一轴段1即可在弹性部3的弹力作用下复位，第一斜面111与第二斜面211重新相互抵接，恢复扭矩传递。在此过程中，不存在任何报废部件，第一轴段1与第二轴段2自动离合，因此无需更换任何部件也无需花费更换时间，提高了采煤机的工作效率，也降低了成本。

最后应说明的是：以上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精神和范围。