[發明專利]一種采煤機永磁半直驅截割傳動系統保護裝置及方法

有效

• 申請號: 202110479363.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113027450B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 盛連超;陸賀;李威;許少毅;申建偉;姜聳;王承濤;陳宇鳴
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;江蘇師范大學
• 主分類號: E21C31/02
• 分類號: E21C31/02;E21C35/04;E21C35/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

1.一種采煤機永磁半直驅截割傳動系統保護裝置，包括帶動采煤機工作的驅動齒輪(1)、傳動軸(2)、動力輸出軸(15)和上位機(16)，其特征在于：所述的動力輸出軸(15)與傳動軸(2)之間設有一中間保護裝置，所述的中間保護裝置包括外罩(3)、液壓缸(4)、軸承(5)、檔位軸輻板(6)、檔位軸(7)、彈簧安裝座 (8)、耳板(9)、彈簧(10)、端蓋(11)、復位彈簧(13)和動力輸出軸軸承(14)；所述動力輸出軸軸承(14)、復位彈簧(13)和檔位軸(7) 依次套裝在動力輸出軸(15)上，端蓋(11)固定在動力輸出軸軸承(14)上，所述的液壓缸(4)缸體固定在外罩(3)內的中部，液壓缸(4)活塞桿經軸承(5)套裝連接在檔位軸(7)內，所述的傳動軸(2)設在外罩(3)外端的中部，動力輸出軸(15)、液壓缸(4)和傳動軸(2)同在一軸線上，傳動軸(2)與驅動齒輪(1)以鍵連接形式連接；所述的檔位軸(7)上間隔依次設有空檔位、兩輻板檔位和四輻板檔位的后中前三個檔位，位于中部的兩輻板檔位處設有成180°分布對稱設在檔位軸(7)上的兩個檔位軸輻板(6)，位于前部的四輻板檔位處設有成90°分布對稱設在檔位軸(7)上的四個檔位軸輻板(6)，每個檔位軸輻板(6)的端部均設有滑槽，與檔位軸(7)中部相對位置處的外罩(3)內壁上設有成90°分布的四個直角彈簧安裝座 (8)，四個直角彈簧安裝座 (8)之間設有在同一平面上的四組彈簧(10)，四組彈簧(10)的中部均設有一耳板(9)，每組彈簧為兩個，兩兩相對，兩個彈簧一端固定在耳板(9)上，另一端固定在直角彈簧安裝座 (8)上，每個耳板(9)面向檔位軸(7)一側上均設有與檔位軸輻板(6)滑動配合的滑道，液壓缸(4)上設有與上位機(16)相連的行程控制器，通過上位機控制液壓缸(4)的活塞桿伸縮以及在復位彈簧(13)的作用下實現檔位的切換，改變中間保護裝置的總體剛度，從而實現采煤機永磁半直驅截割傳動系統的保護。

2.根據權利要求1所述的一種采煤機永磁半直驅截割傳動系統保護裝置，其特征在于：所述的傳動軸(2) 焊接固定在外罩(3)上。

3.根據權利要求1所述的一種采煤機永磁半直驅截割傳動系統保護裝置，其特征在于：所述的傳動軸(2)上設有與上位機(16)相連的力矩傳感器(12)。

4.根據權利要求1所述的一種采煤機永磁半直驅截割傳動系統保護裝置，其特征在于：所述彈簧(10)的剛度為180- 220N/mm。

5.根據權利要求1所述的一種采煤機永磁半直驅截割傳動系統保護裝置，其特征是：所述檔位軸(7)上的四輻板檔位與兩輻板檔位的軸向距離為8~12cm，兩輻板檔位與空擋位的軸向距離為8~12cm。

6.一種利用權利要求3所述采煤機永磁半直驅截割傳動系統的保護方法，其特征在于，包括以下步驟：

a. 在采煤機開始運作前，通過上位機(16)控制液壓缸(4)上的活塞推動活塞桿伸縮，檔位軸(7)中部的兩輻板檔位的檔位軸輻板(6)端部滑槽進入到耳板(9)的滑道內，將檔位軸切換成兩輻板檔位狀態；

b.工作時，動力輸出軸(15)在采煤機截割部驅動電機動力驅動后，動力通過中間保護裝置經傳動軸(2)傳動到驅動齒輪(1)上，帶動采煤機工作；

c.采煤機截割過程中，扭矩傳感器(12)實時監測采煤機工作負載力矩，將信號傳至上位機（16），上位機（16）根據負載力矩大小控制液壓缸(4)活塞的前后移動，使活塞桿前后伸縮以及在復位彈簧(13)的作用下實現控制檔位軸(7)處于后中前三個不同檔位，改變彈簧接入工作的數量，從而改變中間保護裝置的總體剛度，使傳動系統變剛度減振，從而實現采煤機永磁半直驅截割傳動系統的保護。

7.根據權利要求6所述采煤機永磁半直驅截割傳動系統的保護方法，其特征在于：

當負載力矩在0~10000N·m范圍內時，上位機(16)控制液壓缸(4)伸縮，控制檔位軸(7)處于檔位軸(7)中間兩輻板檔位，此時總共有兩組4個彈簧作用工作；

當負載力矩在10000~40000N·m時，上位機(16)控制液壓缸(4)伸縮，使檔位軸后移，切換至檔位軸(7)前方四輻板檔位，此時四組8個彈簧均作用工作；

在兩輻板檔位或四輻板檔位兩個檔位工作時，通過兩組或四組彈簧吸收傳動軸(2) 負載力矩末端沖擊的能量，從而避免負載沖擊直接沖擊到采煤機截割部驅動電機上，起到柔性緩沖作用；

當末端力矩大于40000N·m時，上位機(16)控制液壓缸(4)伸縮，使檔位軸前移，切換至檔位軸(7)后方的空擋位，此時永磁同步電機不帶動負載轉動，避免大沖擊導致系統失效，從而保護了永磁半直驅截割傳動系統。