具有多动力接口的采矿机截割机构论文和设计-郭岱

全文摘要

本实用新型涉及一种具有多动力接口的采矿机截割机构，包括臂架、齿轮减速传动机构、行星减速机构和截割滚筒，齿轮减速传动机构上设有多个动力接口，至少一个动力接口上同轴固定连接有电机，所述动力接口设置在非惰轮轴的传动轴的轴端上，动力接口包括设置在相应轴端中心处的电机轴连接用的花键轴孔、安装在该电机轴连接孔里侧与该电机轴连接孔相通的另一中心孔内的封堵、靠近轴端的轴径处设置的密封件以及臂架上与该轴端相对应的端面上设置的电机定位座孔。任一所述电机均可在极数为4、6、8、10、12、16、20的异步电机中选取。本实用新型能适应对硬质物料及条件变化物料的开采，明显改善截割齿的磨损、碎裂问题，且开采性价比较高。

主设计要求

1.一种具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：包括臂架、多级直齿轮减速传动机构、行星减速机构和截割滚筒，所述多级直齿轮减速传动机构安装在所述臂架的壳体内，所述多级直齿轮减速传动机构的各传动轴分为惰轮轴和变速齿轮轴，各传动轴沿臂架长度方向依次平行排布，所述臂架的一端设有臂架连接结构，低速端变速齿轮轴远离臂架连接结构所在端，低速端变速齿轮轴的一端与所述行星减速机构的太阳轮同轴固定连接，所述行星减速机构的内齿圈相对所述臂架固定，所述行星减速机构的输出端与所述截割滚筒同轴固定连接，包括低速端变速齿轮轴的另一端以及其他各变速齿轮轴的两端在内的多个轴端中至少有两个轴端各自设置一个动力接口，所述动力接口包括设置在相应轴端中心处的电机轴连接用的花键轴孔、安装在该电机轴连接孔里侧与该电机轴连接孔相通的另一中心孔内的封堵、靠近轴端的轴径处设置的密封件以及所述臂架上与该轴端相对应的端面上设置的电机定位座孔，至少一个所述动力接口同轴固定连接有电机，安装有电机的所述动力接口为在用动力接口，未安装电机的所述动力接口为预留动力接口，预留动力接口还包括相对所述臂架固定连接的预留罩，所述预留罩轴向遮罩在相应的轴端的外侧。

设计方案

2.如权利要求1所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：远离臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴各自设置一个动力接口，且位于相对臂架远离行星减速机构的一侧的轴端上，其他各变速齿轮轴的两端各设置一个动力接口。

3.如权利要求2所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：所述臂架和多级直齿轮减速传动机构采用如下任意一种配置：

配置一为所述臂架内设有N个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有N个，且一一对应地安装在所述变速齿轮轴安装位上，N为2-5之间的整数；

配置二为所述臂架内设有N个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有N-1个，且一一对应地安装在所述臂架中远离臂架连接结构所在端的N-1个变速齿轮轴安装位上，N为3、4或5；

配置三为所述臂架内设有N个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有N-2个，且一一对应地安装在所述臂架中远离臂架连接结构所在端的N-2个变速齿轮轴安装位上，N为4或5。

4.如权利要求3所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：所述电机采用以下任意一种连接方式：

连接方式一：所述电机有一台，同轴固定连接在任意一个动力接口上；

连接方式二：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴不少于4个，所述电机有两台，通过动力接口分别与靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴的两端同轴固定连接，或者分别与靠近臂架连接结构所在端的第二个变速齿轮轴的两端同轴固定连接；

连接方式三：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有3个，所述电机有两台，通过动力接口分别与靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴的两端同轴固定连接；

连接方式四：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴不少于4个，所述电机有两台，通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的相邻两个变速齿轮轴的同侧端上；

连接方式五：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有3个，所述电机有两台，通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴上，且相对臂架位于行星减速机构的对侧；

连接方式六：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴不少于4个，所述电机有三台，其中两台电机通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴的同侧端上，另外一台电机同轴固定连接在上述相邻两个变速齿轮轴中任意一个变速齿轮轴的另一端；

连接方式七：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴为3个，所述电机有三台，其中两台电机通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴上，且相对臂架位于行星减速机构的对侧，另外一台电机同轴固定连接在上述相邻两个变速齿轮轴中转速较高的一个变速齿轮轴的另一端；

连接方式八：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴为不少于4个，所述电机有四台，通过动力接口一一对应地同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴的两端上。

5.如权利要求4所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：每个所述电机的外侧都可拆卸地固定安装有电机护罩，当相邻两个变速齿轮轴的同侧端上同时安装有电机时，这两个电机共用一个电机护罩。

6.如权利要求1-5中任意一项权利要求所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：任一所述电机在极数为4、6、8、10、12、16、20的异步电机中选取，当存在两台所述电机安装在同一个变速齿轮轴的两端或者安装在与同一惰轮轴存在传动关系的相邻两个变速齿轮轴的同侧端时，这两台所述电机采用相同极数和额定设计参数的电机。

7.如权利要求6所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：不同极数的异步电机的连接安装尺寸相同。

8.一种具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：包括臂架、一级锥齿轮减速传动机构、行星减速机构和截割滚筒，所述一级锥齿轮减速传动机构安装在所述臂架的壳体内，所述一级锥齿轮减速传动机构的前级传动轴和后级传动轴均定轴旋转安装在所述臂架上，所述臂架的一端设有臂架连接结构，后级传动轴远离臂架连接结构所在端，后级传动轴的一端与所述行星减速机构的太阳轮同轴固定连接，所述行星减速机构的内齿圈相对所述臂架固定，所述行星减速机构的输出端与所述截割滚筒同轴固定连接，后级传动轴的另一端设置一个动力接口，前级传动轴靠近臂架连接结构的一端设置一个动力接口，所述动力接口包括设置在相应轴端中心处的电机轴连接用的花键轴孔、安装在该电机轴连接孔里侧与该电机轴连接孔相通的另一中心孔内的封堵、靠近轴端的轴径处设置的密封件以及所述臂架上与该轴端相对应的端面上设置的电机定位座孔，至少一个所述动力接口同轴固定连接有电机，安装有电机的所述动力接口为在用动力接口，未安装电机的所述动力接口为预留动力接口，预留动力接口还包括相对所述臂架固定连接的预留罩，所述预留罩轴向遮罩在相应的轴端的外侧。

9.如权利要求8所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：任一所述电机采用极数为4、6、8、10、12、16或20的异步电机，当两个所述动力接口同时安装有电机时，这两台电机采用不同极数的电机。

10.如权利要求9所述的具有多动力接口的采矿机截割机构，其特征在于：不同极数的异步电机的连接安装尺寸相同。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采矿机截割机构，其特点是具有多个动力接口，属于可适用多种不同特性物料的采矿机技术领域。

背景技术

滚筒式截割机构由采煤截割臂发展形成，基于采煤截割臂对于煤炭等松脆物料的连续高效开采的优秀能力，逐步出现并发展了适用于坚硬或泥化物料(如铝土、铝岩等矿层)开采的具有滚筒式截割机构的采矿机。该种采矿机不仅截割破碎坚硬物料，还同时将物料进行螺旋装载进入输送机，由输送机进行输送，形成连续的物料开采。

随着滚筒式截割机构在铝土矿层开采中的逐步应用，原始矿料坚硬、致密度大、磨蚀性强、遇水泥化等特性逐渐突显，这些特性对于截割机构截齿的切削速度、单齿截割力、装载效果等参数匹配要求严格，然而由于开采过程中开采条件是变化的，导致磨损等问题突出。虽然通过试验对截割齿的品质进行过优化，但仍然没能很好地解决单截齿消耗过快的问题，或者虽有一定程度的解决但投入产出的性价比不高。

发明内容

本实用新型旨在提供一种具有多动力接口的采矿机截割机构，能适应对硬质物料及条件变化物料的开采，明显改善截割齿的磨损、碎裂问题，且开采性价比较高。

本实用新型的主要技术方案有：

一种具有多动力接口的采矿机截割机构，包括臂架、多级直齿轮减速传动机构、行星减速机构和截割滚筒，所述多级直齿轮减速传动机构安装在所述臂架的壳体内，所述多级直齿轮减速传动机构的各传动轴分为惰轮轴和变速齿轮轴，各传动轴沿臂架长度方向依次平行排布，所述臂架的一端设有臂架连接结构，低速端变速齿轮轴远离臂架连接结构所在端，低速端变速齿轮轴的一端与所述行星减速机构的太阳轮同轴固定连接，所述行星减速机构的内齿圈相对所述臂架固定，所述行星减速机构的输出端与所述截割滚筒同轴固定连接，包括低速端变速齿轮轴的另一端以及其他各变速齿轮轴的两端在内的多个轴端中至少有两个轴端各自设置一个动力接口，所述动力接口包括设置在相应轴端中心处的电机轴连接用的花键轴孔、安装在该电机轴连接孔里侧与该电机轴连接孔相通的另一中心孔内的封堵、靠近轴端的轴径处设置的密封件以及所述臂架上与该轴端相对应的端面上设置的电机定位座孔，至少一个所述动力接口同轴固定连接有电机，安装有电机的所述动力接口为在用动力接口，未安装电机的所述动力接口为预留动力接口，预留动力接口还包括相对所述臂架固定连接的预留罩，所述预留罩轴向遮罩在相应的轴端的外侧。

一种具有多动力接口的采矿机截割机构，包括臂架、一级锥齿轮减速传动机构、行星减速机构和截割滚筒，所述一级锥齿轮减速传动机构安装在所述臂架的壳体内，所述一级锥齿轮减速传动机构的前级传动轴和后级传动轴均定轴旋转安装在所述臂架上，所述臂架的一端设有臂架连接结构，后级传动轴远离臂架连接结构所在端，后级传动轴的一端与所述行星减速机构的太阳轮同轴固定连接，所述行星减速机构的内齿圈相对所述臂架固定，所述行星减速机构的输出端与所述截割滚筒同轴固定连接，后级传动轴的另一端设置一个动力接口，前级传动轴靠近臂架连接结构的一端设置一个动力接口，所述动力接口包括设置在相应轴端中心处的电机轴连接用的花键轴孔、安装在该电机轴连接孔里侧与该电机轴连接孔相通的另一中心孔内的封堵、靠近轴端的轴径处设置的密封件以及所述臂架上与该轴端相对应的端面上设置的电机定位座孔，至少一个所述动力接口同轴固定连接有电机，安装有电机的所述动力接口为在用动力接口，未安装电机的所述动力接口为预留动力接口，预留动力接口还包括相对所述臂架固定连接的预留罩，所述预留罩轴向遮罩在相应的轴端的外侧。

任一单台电机都可以从极数为4、6、8、10、12、16、20的异步电机中选取。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在传动机构上设置多个用于连接电机以引入动力的动力接口，实现将不同的动力经由不同的传动系统传递至截割滚筒，实现不同特性的动力输出，能很好地满足多种不同特性物料开采时的动力需求。对于开采条件变化的开采，过程中可以通过在同一动力接口更换不同的动力特性参数的电机、将原电机换到不同的动力接口安装、在其他动力接口增设其他电机或上述多种方式的组合获得不同的动力输出，从而满足生产需要。尤其对于硬质物料，由于切削速度、单齿截割力都可以通过上述方式进行很好的匹配，例如能以更低的切削速度提供足够的单齿截割力，可以使截割齿的磨损问题得到明显改善。

本实用新型通过不同结构形式臂架、不同位置的多个动力接口、不同的电机连接方式的交叉配置与组合，实现了更宽范围的不同特性的动力输出，因此非常适合不同硬度物料的开采，尤其是生产过程中条件多变的现场，本实用新型更能在施工现场升级变动开采设备的功能以提升产品开采能力方面发挥优势，对于不同条件的开采具有很强的适应性。

本实用新型从传动系统的强度、电机安装和电机防护等方面兼顾了不同极数的多极电机(包括4极、6极及以上的电机)的互换式安装，即使在不考虑采用更大减速比的传动机构以及改用其他动力接口而获得的不同输出转速的情况下，仅通过更换不同极数的电机也可以获得更低的输出转速和足够的输出扭矩，转速的降低可以使截割矿料时截齿受到的冲击明显减小，因此截齿的消耗也明显减少，滚筒齿座的安全性提高，因此对硬质物料的开采经济性得到明显改善。

本实用新型的截割机构通过采矿机进行多动力输出，能实现截割滚筒不同的截割转速与动力、更大范围的下切深度、更好的装载效果、更大的过矿通道等，不但实现了复杂条件、不同硬度物料的经济性开采，而且对于所截割物料的装载、截齿的耐磨等都有很大程度的改善。

附图说明

图1a为本实用新型的“采空侧单动力组+3级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图1b为本实用新型的“矿壁侧单动力组+3级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图1c为本实用新型的“矿壁侧单动力组+2级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图1d为本实用新型的“采空侧单动力组+2级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图1e为本实用新型的“采空侧单动力组+1级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的“采空侧单动力组+3级定轴减速比”的“二级行星减速机构”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图3a为本实用新型的“臂架中单动力组+1级定轴减速比”的“二级行星减速机构”多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图3b为本实用新型的“臂架中单动力组+1级定轴减速比”的“一级行星减速机构”多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4a为本实用新型的“采空侧与矿壁侧的同轴动力组+3级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4b为本实用新型的“矿壁侧平行动力组+3级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4c为本实用新型的“矿壁侧的平行动力组与采空侧的单动力组形成的混合动力组+3

级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4d为本实用新型的“采空侧与矿壁侧的同轴动力组+2级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4e为本实用新型的“矿壁侧平行动力组+2级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4f为本实用新型的“矿壁侧的平行动力组与采空侧的单动力组形成的混合动力组+2

级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4g为本实用新型的“采空侧平行动力组+1级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4h为本实用新型的“采空侧平行动力组+3级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4i为本实用新型的“采空侧的平行动力组与矿壁侧的单动力组形成的混合动力组+3

级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图4j为本实用新型的“采空侧的平行动力组与矿壁侧的单动力组形成的混合动力组+3

级定轴减速比”的多动力接口截割机构的另一个实施例的结构示意图；

图4k为本实用新型的“采空侧的平行动力组与矿壁侧的平行动力组形成的混合动力组

+3级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图5a为本实用新型的“简化臂架”的“采空侧单动力组+2级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图5b为本实用新型的“简化臂架”的“矿壁侧单动力组+2级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图5c为本实用新型的“简化臂架”的“采空侧单动力组+1级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图5d为本实用新型的“简化臂架”的“臂架中单动力组+1级定轴减速比”的多动力接口截割机构的一个实施例的结构示意图；

图6为所述多动力接口的一种实施例的结构示意图。

附图标记：1.动力接口；11.高速接口；111.高速采空侧接口；112.高速矿壁侧接口；12.中速接口；121.中速采空侧接口；122.中速矿壁侧接口；13.低速接口；14.末端接口；15.密封件；16.电机轴连接孔；17.封堵；18.预留罩；21.同轴动力组；22.平行动力组；23.单动力组；231.电机；232.离合器；3.多级直齿轮减速传动机构；31.第一惰轮轴；32.第二惰轮轴；33.第三惰轮轴；31’.前级传动轴；32’.后级传动轴；4.截割滚筒；5\/5’.臂架；51\/51’.臂架连接结构；6.行星减速机构；7.封口零件；8.电机护罩。

具体实施方式

本实用新型公开了一种具有多动力接口的采矿机截割机构(可简称截割机构)，如图1a-1e、2、4a-4k、5a-5c所示，包括臂架5、多级直齿轮减速传动机构3、行星减速机构6和截割滚筒4。所述多级直齿轮减速传动机构安装在所述臂架的壳体内。臂架的壳体用于提供密闭的传动腔体，其中装有润滑油液。所述多级直齿轮减速传动机构的各传动轴分为惰轮轴和变速齿轮轴，各传动轴沿臂架长度方向依次平行排布。所述臂架的一端设有臂架连接结构51，用于臂架向采矿机机身的安装。所述多级直齿轮减速传动机构按照传动方向的第一个变速齿轮轴称为高速端变速齿轮轴，最后一个变速齿轮轴称为低速端变速齿轮轴，低速端变速齿轮轴远离臂架连接结构所在端，即靠近图示臂架的右端，高速端变速齿轮轴靠近臂架连接结构所在端，即靠近图示臂架的左端。

低速端变速齿轮轴的一端与所述行星减速机构的太阳轮同轴固定连接，所述行星减速机构的内齿圈相对所述臂架固定，所述行星减速机构的输出端(也即行星减速机构的行星架上与太阳轮同轴的轴段)与所述截割滚筒同轴固定连接，动力依次经多级直齿轮减速传动机构、行星减速机构向截割滚筒传递。以所述臂架分界，截割滚筒所在侧为矿壁侧，另外一侧为采空侧。

包括低速端变速齿轮轴的另一端以及其他各变速齿轮轴的两端在内的多个轴端中至少有两个轴端各自设置一个动力接口1，用于连接电机引入动力。如图6所示，所述动力接口包括设置在相应轴端中心处的电机轴连接孔16、安装在该电机轴连接孔里侧与该电机轴连接孔相通的另一中心孔内的封堵17、靠近轴端的轴径处设置的密封件15以及所述臂架上与该轴端相对应的端面上设置的电机定位座孔。所述电机轴连接孔用于与电机的输出轴连接，通常设置成花键轴孔，与电机的花键轴相配合，所述封堵用于防止传动腔体内的油液进入电机内，可以是带径向密封和轴向限位的销结构。变速齿轮轴通过轴承相对臂架旋转连接，所述轴承直接或通过轴承座间接安装在臂架内，有轴承座时，所述密封件通常安装在轴承座上，或者所述密封件也可以安装在用于轴承轴向限位的挡圈上，所述挡圈固定在臂架上。当轴承座不具有轴承轴向限位作用时，就需要采用轴承座加挡圈的组合结构，此时密封件安装在挡圈上。所述密封件在轴承座或挡圈与相应轴端的轴径之间形成动密封，用于避免传动腔体内的油液外漏。所述电机定位座孔用于电机安装时的定位，包括轴向和径向的定位。所述电机定位座孔的底部环形平面为轴向定位平面，内孔表面为径向定位柱面，所述轴向定位平面超出相应动力接口的轴端的端面。

至少一个所述动力接口同轴固定连接有电机。安装有电机的所述动力接口为在用动力接口，未安装电机的所述动力接口为预留动力接口，预留动力接口还包括相对所述臂架固定连接的预留罩18，所述预留罩轴向遮罩在相应的轴端的外侧，对暂不安装电机的动力接口给予保护。所述预留罩通常固定连接在所述轴承座或挡圈的外侧。

按照所述多级直齿轮减速传动机构的各变速齿轮轴的布设方向，与各个动力接口连接的电机位于矿壁侧或采空侧。通过不同的电机与不同位置的多动力接口的连接，可以将不同的动力经由不同的传动系统传递至截割滚筒，实现不同特性的动力输出。

动力接口越多，所述截割机构所能提供的可能的动力输出情况也越多。在结构允许的情况下，本申请提出一种优选的尽可能多地设置动力接口的情况：远离臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴各自设置一个动力接口，且位于相对臂架远离行星减速机构的一侧(即采空侧)的轴端上，同时其他各变速齿轮轴的两端各设置一个动力接口。

以图1a为例，所述多级直齿轮减速传动机构为三级减速机构，有四个变速齿轮轴和三个惰轮轴，按照传动方向，第一变速齿轮轴、第一惰轮轴31和第二变速齿轮轴实现第一级减速，也可称为高速传动，第二变速齿轮轴、第二惰轮轴32和第三变速齿轮轴实现第二级减速，也可称为中速传动，第三变速齿轮轴、第三惰轮轴33和第四变速齿轮轴实现第三级减速，也可称为低速传动。动力接口包括高速接口11、中速接口12、低速接口13和末端接口14。为了突出动力接口设置位置的对应性，其他附图中的动力接口的附图标记参考图1a中相应位置处的动力接口的附图标记。

参考图1a-1d，按照接口靠近矿壁侧还是采空侧，高速接口可以包括高速采空侧接口111和高速矿壁侧接口112，中速接口12可以包括中速采空侧接口121和中速矿壁侧接口122。

臂架和多级直齿轮减速传动机构采用图1a以外其他配置方式时，各动力接口可能没有所述高速接口11，也可能没有所述高速接口11和中速接口12。

所述臂架和所述多级直齿轮减速传动机构各自可以采用多种不同的结构形式，基础的结构均采用现有结构，只要二者间装配关系匹配即可。附图所示仅仅是其中几种可能的结构举例。大体上，所述臂架和多级直齿轮减速传动机构可以采用如下任意一种配置：

配置(一)：所述臂架内设有N个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴也有N个，且一一对应地安装在所述变速齿轮轴安装位上。N为2-5之间的整数。该配置下，所述臂架壳体内没有空置的变速齿轮轴安装位。

针对配置(一)，附图中例举了以下四种情况：

(1)如图4b、4c、4h、4i、4j、4k所示，所述臂架内设有五个变速齿轮轴安装位，即所述臂架为适用于四级直齿轮减速传动机构的臂架，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有五个，一一对应地安装在所述臂架的所有变速齿轮轴安装位上。

(2)如图1a、1b、2所示，所述臂架内设有四个变速齿轮轴安装位，即所述臂架为适用于三级直齿轮减速传动机构的臂架，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有四个，一一对应地安装在所述臂架的所有变速齿轮轴安装位上。

(3)如图5a、5b所示，所述臂架内设有三个变速齿轮轴安装位，即所述臂架为适用于二级直齿轮减速传动机构的臂架，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有三个，一一对应地安装在所述臂架的所有变速齿轮轴安装位上。

(4)如图5c所示，所述臂架内设有两个变速齿轮轴安装位，即所述臂架为适用于一级直齿轮减速传动机构的臂架，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有两个，一一对应地安装在所述臂架的所有变速齿轮轴安装位上。

配置(二)：所述臂架内设有N个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有N-1个，且一一对应地安装在所述臂架中远离臂架连接结构所在端的N-1个变速齿轮轴安装位上。N为3、4或5。该配置下，所述臂架壳体内有一个空置的变速齿轮轴安装位，且靠近臂架连接结构所在端。空置的变速齿轮轴安装位为所述多级直齿轮减速传动机构的减速级数的扩展提供预留。扩展减速级数时需要的惰轮轴已安装在所述臂架上。

因变速齿轮轴安装位空置导致的臂架壳体与外部相通的开口部分都通过固定安装相应的带密封的端盖或堵头之类的封口零件7加以封闭，如图1c所示，以保持传动腔体的密闭。端盖或堵头可以拆卸，拆卸后可进行变速齿轮轴的安装。

配置(二)对应的实施例参见图1c、1d，所述臂架内设有四个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有三个，且一一对应地安装在所述臂架中远离臂架连接结构所在端的三个变速齿轮轴安装位上，距离臂架连接结构所在端最近的变速齿轮轴安装位空置。

配置(三)：所述臂架内设有N个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有N-2个，且一一对应地安装在所述臂架中远离臂架连接结构所在端的N-2个变速齿轮轴安装位上。N为4或5。该配置下，所述臂架壳体内有两个空置的变速齿轮轴安装位，且靠近臂架连接结构所在端。空置的变速齿轮轴安装位的作用以及相关的封闭措施同配置(二)，此处不再赘述。

配置(三)对应的实施例参见图1e，所述臂架内设有四个变速齿轮轴安装位，所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有两个，且一一对应地安装在所述臂架中远离臂架连接结构所在端的两个变速齿轮轴安装位上，距离臂架连接结构所在端最近的两个变速齿轮轴安装位均空置。

所述截割机构上可以设置一台或多台电机，所述电机可以采用以下任意一种连接方式：

(1)所述电机有一台，同轴固定连接在任意一个动力接口上。

例如图1a、1b、2中电机安装在三级齿轮减速传动机构的靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴上，图1c、1d、5a、5b中电机安装在二级齿轮减速传动机构的靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴上，图1e、5c中电机安装在一级齿轮减速传动机构的靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴上。当然，针对同一套既定的多级直齿轮减速传动机构来说，该电机不仅限于可以连接在靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴上，也可以连接于其他不同变速齿轮轴上，只要相应变速齿轮轴设置了所述动力接口即可。对于一套既定的多级直齿轮减速传动机构，电机安装于不同的变速齿轮轴上，意味着所能经过的定轴齿轮减速级数不同，减速比也就不同。

(2)双电机同轴安装：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴不少于4个，所述电机有两台，这两台电机分别通过一个动力接口与靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴的两端同轴固定连接，或者分别与靠近臂架连接结构所在端的第二个变速齿轮轴的两端同轴固定连接。

这种电机连接方式下，两电机可视为一个同轴动力组21，是两套单动力组23同轴状态布设的组合动力组。

如图6所示，单动力组23可以包括电机231和离合器232。离合器轴一端与动力接口的花键轴孔配合，另一端与电机的转子的内孔同轴连接。

如图4a所示，所述多级直齿轮减速传动机构为三级齿轮减速传动机构，设有四个变速齿轮轴，两台电机安装在靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴的两端，构成同轴动力组21。两台电机输出的动力在第一个变速齿轮轴上合成后向后传递，该三级齿轮减速传动机构仍然实现三级减速。

(3)双电机同轴安装：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有3个，所述电机有两台，这两台电机通过动力接口分别与靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴的两端同轴固定连接。

同理，两电机可视为一个同轴动力组，是两套单动力组同轴状态布设的组合动力组。

如图4d所示，所述多级直齿轮减速传动机构为二级齿轮减速传动机构，设有三个变速齿轮轴，两台电机安装在靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴的两端，构成同轴动力组。两台电机输出的动力在第一个变速齿轮轴上合成后向后传递，该二级齿轮减速传动机构仍然实现两级减速。

(4)双电机平行安装：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴不少于4个，所述电机有两台，通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的相邻两个变速齿轮轴的同侧端上。

这种电机连接方式下，两电机可视为一个平行动力组，是两套单动力组同侧并排布设的组合动力组。

如图4b、4h所示，所述多级直齿轮减速传动机构为四级齿轮减速传动机构，设有五个变速齿轮轴，两台电机安装在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴上，且都位于矿壁侧(参见图4b)或都位于采空侧(参见图4h)，构成平行动力组22。两台电机输出的动力在第二个变速齿轮轴上合成后向后传递，该四级齿轮减速传动机构实现的是三级减速。

如图4e所示，所述多级直齿轮减速传动机构为三级齿轮减速传动机构，设有四个变速齿轮轴，两台电机安装在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴上，且都位于矿壁侧，构成平行动力组22。两台电机输出的动力在第二个变速齿轮轴上合成后向后传递，该三级齿轮减速传动机构实现的是两级减速。

(5)双电机平行安装：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴有3个，所述电机有两台，通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴上，且相对臂架位于行星减速机构的对侧。

同理，两电机可视为一个平行动力组，是两套单动力组同侧并排布设的组合动力组。

如图4g所示，所述多级直齿轮减速传动机构为二级齿轮减速传动机构，设有三个变速齿轮轴，两台电机安装在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴上，且都位于采空侧，构成平行动力组22。两台电机输出的动力在第二个变速齿轮轴上合成后向后传递，该二级齿轮减速传动机构实现的是一级减速。

(6)三电机平行、同轴混合安装：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴不少于4个，所述电机有三台，其中两台电机通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴的同侧端上，另外一台电机同轴固定连接在上述相邻两个变速齿轮轴中任意一个变速齿轮轴的另一端。

三电机所组成的混合动力组可视为一个平行动力组与一个单动力组的再组合，或者也可以视为一个同轴动力组与一个单动力组的再组合。

如图4c、4i、4j所示，所述多级直齿轮减速传动机构为四级齿轮减速传动机构，设有五个变速齿轮轴，所述电机有三台，其中两台电机安装在靠近臂架连接结构所在端的第一变速齿轮轴和第二变速齿轮轴上，且都位于矿壁侧(参见图4c)或都位于采空侧(参见图4i、4j)，构成平行动力组22。第一、第二变速齿轮轴之间经过一个惰轮传动。另外一台电机为单动力组23，同轴固定连接在第一变速齿轮轴或第二变速齿轮轴的另一端。例如图4c中单动力组连接在第一变速齿轮轴上，且位于采空侧，图4i中单动力组连接在第一变速齿轮轴上，且位于矿壁侧，图4j中单动力组连接在第二变速齿轮轴上，且位于矿壁侧。图4c、4i中同轴安装的两台电机输出的动力在第一个变速齿轮轴上合成后向后传递，再与另外一台电机输出的动力在第二个变速齿轮轴上合成后继续向后传递。图4j中第一个变速齿轮轴上连接的单台电机输出的动力传递到第二个变速齿轮轴上，与第二个变速齿轮轴上同轴安装的两台电机输出的动力合成，再向后传递。图4c、4i、4j所示的四级齿轮减速传动机构实现的是三级减速。

如图4f所示，所述多级直齿轮减速传动机构为三级齿轮减速传动机构，设有四个变速齿轮轴，所述电机有三台，其中两台电机安装在靠近臂架连接结构所在端的第一变速齿轮轴和第二变速齿轮轴上，且都位于矿壁侧，构成平行动力组22。第一、第二变速齿轮轴之间经过一个惰轮传动。另外一台电机构成单动力组23，同轴固定连接在第一变速齿轮轴的另一端，位于采空侧。同轴安装的两台电机输出的动力在第一个变速齿轮轴上合成后向后传递，再与另外一台电机输出的动力在第二个变速齿轮轴上合成后继续向后传递，该三级齿轮减速传动机构实现的是二级减速。

(7)三电机平行、同轴混合安装：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴为3个，所述电机有三台，其中两台电机通过动力接口同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴上，且相对臂架位于行星减速机构的对侧，即采空侧，另外一台电机同轴固定连接在上述相邻两个变速齿轮轴中转速较高的一个变速齿轮轴的另一端，即矿壁侧。

同理，三电机所组成的混合动力组可视为一个平行动力组与一个单动力组的再组合。

在图4g所示实施例基础上，可在靠近臂架连接结构所在端的第一个变速齿轮轴的矿壁侧一端增加连接一台电机，形成电机连接方式(7)的三电机平行、同轴混合安装。

(8)四电机平行、同轴混合安装：所述多级直齿轮减速传动机构的变速齿轮轴不少于4个，所述电机有四台，通过动力接口一一对应地同轴固定连接在与同一惰轮轴存在传动关系的靠近臂架连接结构所在端的相邻两个变速齿轮轴的两端上。

四电机所组成的混合动力组可视为一个平行动力组与另一个平行动力组的再组合，或者也可以视为一个同轴动力组与另一个同轴动力组的再组合。

如图4k所示，所述多级直齿轮减速传动机构为四级齿轮减速传动机构，设有五个变速齿轮轴，所述电机有四台，其中两台电机安装在靠近臂架连接结构所在端的第一变速齿轮轴和第二变速齿轮轴上，且都位于采空侧，构成平行动力组22。第一、第二变速齿轮轴之间经过一个惰轮传动。另外两台电机同轴固定连接在第一与第二变速齿轮轴的另一端，位于矿壁侧。同轴安装的两台电机输出的动力在第一个变速齿轮轴上合成后向后传递，再与另外两台电机输出的动力在第二个变速齿轮轴上合成后继续向后传递，该四级齿轮减速传动机构实现的是三级减速。

当所述截割机构采用上述多电机安装型式时，各电机的额定转速应一致。

无论采用上述哪种电机连接方式，都是以电机与截割机构的其他部分无干涉为前提的。根据所需功能的差异，臂架、多级直齿轮减速传动机构具体结构变化(例如惰轮的增减、各传动轴偏向采空侧还是矿壁侧布置等)时，有可能因安装空间限制导致允许的电机连接方式发生变化，或者因为结构优化或设计改变腾出更大的安装空间允许增加其他连接方式。上述各电机连接方式只是给出了一部分可能的连接方式。

每个所述电机的外侧都可以加装电机护罩，当相邻两个变速齿轮轴的同侧端上同时安装有电机时，即双电机平行安装时，这两个电机优选共用一个电机护罩，或者说该电机护罩是适用于两台电机平行安装的电机护罩。所述电机护罩与臂架的固定连接是可拆卸的，具体连接时可以通过销实现电机护罩相对臂架壳体的径向定位，再以螺栓或螺钉进行轴向连接紧固将电机护罩固定在臂架壳体上，以提高电机护罩的可靠性。所述电机护罩可作为所述动力接口的配套结构件，当相应动力接口处不连接电机时，相应的电机护罩也无需安装。

对于任意单台电机来说，都可以在极数为4、6、8、10、12、16、20的异步电机(含变频电机)中选取。但当存在两台所述电机安装在同一个变速齿轮轴的两端或者安装在与同一惰轮轴存在传动关系的相邻两个变速齿轮轴的同侧端时，这两台所述电机应采用相同极数和额定设计参数的电机。除此以外，不同动力接口上连接的电机，其极数可以相同也可以不同。

所有动力接口的结构参数优选为相同，不同极数的异步电机的连接安装尺寸也相同，以便于很好地实现电机与动力接口间的互换安装。

本实用新型还公开了另一种具有多动力接口的采矿机截割机构(可简称截割机构)，如图3a-3b、5d所示，包括臂架5’、一级锥齿轮减速传动机构、行星减速机构6和截割滚筒4。所述一级锥齿轮减速传动机构安装在所述臂架的壳体内。臂架的壳体用于提供密闭的传动腔体，其中装有润滑油液。所述一级锥齿轮减速传动机构的前级传动轴31’和后级传动轴32’均定轴旋转安装在所述臂架上，二者相垂直。所述臂架的一端设有臂架连接结构51’，用于将臂架向采矿机机身的安装。后级传动轴远离臂架连接结构所在端，即靠近图示臂架的右端。前级传动轴位于后级传动轴的左侧。

后级传动轴的一端与所述行星减速机构的太阳轮同轴固定连接，所述行星减速机构的内齿圈相对所述臂架固定，所述行星减速机构的输出端与所述截割滚筒同轴固定连接，动力依次经一级锥齿轮减速传动机构、行星减速机构向截割滚筒传递。以所述臂架分界，截割滚筒所在侧为矿壁侧，另外一侧为采空侧。

后级传动轴的另一端设置一个动力接口，前级传动轴靠近臂架连接结构的一端设置一个动力接口。动力接口用于连接电机引入动力。如图6所示，所述动力接口包括设置在相应轴端中心处的电机轴连接孔16、安装在该电机轴连接孔里侧与该电机轴连接孔相通的另一中心孔内的封堵17、靠近轴端的轴径处设置的密封件15以及所述臂架上与该轴端相对应的端面上设置的电机定位座孔。所述电机轴连接孔用于与电机上的花键轴相配合，通常设置为花键轴孔。所述封堵用于防止传动腔体内的油液进入电机内，可以是带径向密封和轴向限位的销结构。前级传动轴和后级传动轴各自通过轴承相对臂架旋转连接，所述轴承直接或通过轴承座间接安装在臂架内，有轴承座时，所述密封件通常安装在轴承座上，或者所述密封件也可以安装在用于轴承轴向限位的挡圈上，所述挡圈固定在臂架上。当轴承座不具有轴承轴向限位作用时，就需要采用轴承座加挡圈的组合结构，此时密封件安装在挡圈上。所述密封件在轴承座或挡圈与相应轴端的轴径之间形成动密封，用于避免传动腔体内的油液外漏。所述电机定位座孔用于电机安装时的定位，包括轴向和径向的定位。所述电机定位座孔的底部环形平面为轴向定位平面，内孔表面为径向定位柱面，所述轴向定位平面超出相应动力接口的轴端的端面。由于前级传动轴的设置方向是沿着臂架的长度方向，因此所述电机定位座孔通常全部位于臂架范围内，因此前级传动轴上连接的电机看似横卧在臂架中，而后级传动轴上连接的电机位于采空侧。出于安装操作需要，所述电机定位座孔的侧壁并非整周封闭的柱面。

电机定位座孔对电机起到定位基准的作用的同时，还方便容纳所述电机，对电机起到防护作用，也减少臂架之外的空间占用。

至少一个所述动力接口同轴固定连接有电机，安装有电机的所述动力接口为在用动力接口，未安装电机的所述动力接口为预留动力接口，预留动力接口还包括相对所述臂架固定连接的预留罩18，所述预留罩轴向遮罩在相应轴的轴端的外侧，对暂不安装电机的动力接口给予保护。所述预留罩通常固定连接在所述轴承座或挡圈的外侧。

当后级传动轴上的动力接口处安装电机时，那么臂架上与该动力接口相对应的位置上也可以安装采用多级直齿轮传动的截割机构所使用的电机护罩。连接在后级传动轴上的电机，动力将直接从后级传动轴传递至行星减速机构并最终由截割滚筒输出。截割滚筒处输出的转速相比电机输出转速的降低程度仅取决于行星减速机构的减速比。

所述电机为一台时，连接在不同的动力接口上最终将获得不同的输出转速。两个动力接口也可以同时连接电机，此时两台电机的转速等额定参数不同，相比仅采用一台电机通常可获得更大的输出扭矩。

任意单台电机都可以在极数为4、6、8、10、12、16、20的异步电机(含变频电机)中选取，当两个所述动力接口同时安装有电机时，这两台电机采用不同极数的电机。

进一步地，不同极数的异步电机的连接安装尺寸相同，当然也要求两个动力接口的结构参数相同，以便于实现两动力接口与各种电机之间的互换安装。

所述多级直齿轮减速传动机构、行星减速机构的强度均按照其所在截割机构设计匹配的电机的最大动力及最大扭矩进行设计，以确保传动的可靠性。所述电机定位座孔和所述电机护罩的设计同样兼顾到设计匹配的各电机的安装尺寸和最大外形尺寸。

多种极数电机可以互换安装，从动力源头增加了最终输出转速的等级数量，特别是低速输出的等级数量，因此可以明显减小截齿截割时受到的冲击，有效解决硬质物料或特性变化的物料开采中截齿磨损快的问题，开采的经济性显著提高。

无论上述哪种结构型式的截割机构，其中的所述行星减速机构都可以采用一级行星减速机构(参见图1a-1e、3b、4a-4k、5a、5b、5c、6)或二级行星减速机构(参见图2、3a、5d)。

设计图

具有多动力接口的采矿机截割机构论文和设计

具有多动力接口的采矿机截割机构论文和设计-郭岱

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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