[發(fā)明專利]一種基于轉(zhuǎn)速耦合的采煤機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速截割傳動(dòng)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410653104.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104455224A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊陽(yáng);馬鵬程;秦大同;孫冬野;崔維隆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): F16H1/28
• 分類號(hào): F16H1/28
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤炭開(kāi)采設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于轉(zhuǎn)速耦合的采煤機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速截割傳動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤炭是我國(guó)的主體能源，2012年全國(guó)共采出煤炭36.6億噸，開(kāi)采深度大于500米的礦井占40％，目前已有數(shù)十個(gè)礦井的開(kāi)采深度超過(guò)千米。深部煤層的瓦斯爆炸及巖層垮塌、突水等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率高、偶然性強(qiáng)，對(duì)采掘礦工生命安全威脅極大，使得采掘過(guò)程中傷亡事故頻發(fā)。為適應(yīng)深部危險(xiǎn)煤層無(wú)人化開(kāi)采的需求，迫切需要工況自適應(yīng)能力良好的深部危險(xiǎn)煤層的無(wú)人采掘裝備與技術(shù)。

傳統(tǒng)的采煤機(jī)都是通過(guò)更換一副塔式齒輪副和不同直徑的截割滾筒來(lái)改變截割轉(zhuǎn)速和截割線速度，以適應(yīng)相應(yīng)的地質(zhì)情況。而深部煤層地質(zhì)情況更加復(fù)雜多變，且不易預(yù)測(cè)。在煤礦井下更換塔式齒輪副不僅困難，而且還易使傳動(dòng)系統(tǒng)受到粉塵的污染，增大整機(jī)的故障率，影響生產(chǎn)效率。

傳統(tǒng)采煤機(jī)一旦傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)確定，正常工作時(shí)截割轉(zhuǎn)速無(wú)法再調(diào)節(jié)。這樣，就不能有效發(fā)揮采煤機(jī)的截割性能，難以對(duì)采煤效率、塊煤率和截割比能耗進(jìn)行有效地控制；且應(yīng)對(duì)突變負(fù)載的能力也較弱。使得傳統(tǒng)采煤機(jī)的工況適應(yīng)性較差。

已有相關(guān)研究表明，截割滾筒的轉(zhuǎn)速與采煤機(jī)的牽引速度之間存在一定的匹配關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)采煤效率、塊煤率、截割比能耗這三大采煤指標(biāo)的最優(yōu)控制；同時(shí)，變截割轉(zhuǎn)速能夠更好的應(yīng)對(duì)突變負(fù)載工況，提高截割傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)沖擊載荷的能力，降低沖擊載荷對(duì)截割傳動(dòng)系統(tǒng)的影響，從而提高截割傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

現(xiàn)代采煤機(jī)都有智能化、自動(dòng)化、截割功率增大的趨勢(shì)，但唯獨(dú)所有采煤機(jī)的截割轉(zhuǎn)速都未能實(shí)現(xiàn)在采煤工作過(guò)程中進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果直接對(duì)大功率截割電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，一方面，大功率變頻器高昂的價(jià)格難以承受；而另一方面，大功率的變頻器所需的安裝空間也巨大，采煤機(jī)能否提供或者允許足夠大的安裝空間也是一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可對(duì)截割滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、可進(jìn)一步提高截割功率、同時(shí)還能緩和沖擊負(fù)載對(duì)截割傳動(dòng)系統(tǒng)影響的基于轉(zhuǎn)速耦合的采煤機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速截割傳動(dòng)系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于轉(zhuǎn)速耦合的采煤機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速截割傳動(dòng)系統(tǒng)，包括截割電機(jī)、調(diào)速電機(jī)、差動(dòng)行星輪系、截割部行星減速器及截割滾筒；所述差動(dòng)行星輪系主要由行星架、齒圈、太陽(yáng)輪及行星輪組成，所述齒圈的內(nèi)、外圈上均設(shè)有齒輪；所述截割電機(jī)通過(guò)齒輪副與差動(dòng)行星輪系上的齒圈外圈嚙合傳動(dòng)，所述調(diào)速電機(jī)通過(guò)電機(jī)減速器與差動(dòng)行星輪系上的太陽(yáng)輪傳動(dòng)連接，所述差動(dòng)行星輪系與截割部行星減速器之間通過(guò)齒輪副傳動(dòng)連接。

進(jìn)一步，還包括液壓制動(dòng)器，所述液壓制動(dòng)器與調(diào)速電機(jī)的輸出軸分別通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)減速器的輸入軸相連。

進(jìn)一步，所述電機(jī)減速器為一對(duì)相互嚙合的齒輪副。

進(jìn)一步，所述截割電機(jī)的動(dòng)力輸出軸為彈性扭矩軸。

進(jìn)一步，所述調(diào)速電機(jī)為三相異步交流電機(jī)或直流電機(jī)或液壓馬達(dá)。

進(jìn)一步，還包括變頻器與控制器，所述變頻器與控制器分別與截割電機(jī)及調(diào)速電機(jī)相連。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本申請(qǐng)直接在傳統(tǒng)采煤機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)上進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)增加一級(jí)差動(dòng)行星輪系和電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了滾筒截割轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；

(2)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(包括調(diào)速電機(jī)、電機(jī)減速器)的加入，不僅在增速時(shí)提高了采煤機(jī)的峰值截割功率，還進(jìn)一步緩和了沖擊負(fù)載對(duì)截割傳動(dòng)系統(tǒng)的不利影響，使采煤機(jī)能更好的適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)煤層的采掘工作；

(3)通過(guò)對(duì)截割滾筒轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，可更好的控制采煤機(jī)的采煤效率、塊煤率和截割比能耗，以及應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的工況；

(4)在不同工況下，調(diào)速電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)使用，產(chǎn)生的電能可以回饋至電網(wǎng)，可節(jié)省能源，提高能源的利用率；

(5)與傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)相比，該無(wú)極調(diào)速截割傳動(dòng)系統(tǒng)具有尺寸變化不大，成本增加小，適用范圍廣，對(duì)安裝空間要求不高的優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為差動(dòng)行星輪系的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。