一種采煤機搖臂用改進型離合機構

□ 章立強

天地科技股份有限公司 上海分公司 上海 200030

采煤機搖臂是截割傳動部中驅動工作機構（螺旋滾筒）的擺動減速箱總稱（包括截割電機），擺動減速箱既是齒輪傳動裝置，又是實現調整截割高度的部件，故稱搖臂［1］。為保證設備檢修及更換螺旋滾筒截齒時的安全，搖臂上必須設置離合機構，用于實現截割電機動力傳遞的離合。

單截割電機搖臂的離合機構位于減速箱一級傳動處，是非連續工作齒式離合器，通過人工操作兩零件上漸開線內外花鍵的嚙合與脫離，實現合和離的功能；雙截割電機搖臂的離合機構位于減速箱三級傳動處，這種離合機構能輕松實現由合到離的操作，但由離到合的操作往往不便，原因是兩零件在軸向相對移動時其配合的花鍵齒和花鍵槽不一定正好對準。行業內對搖臂離合機構的研究較少，相關資料也很少。隨著采煤機裝機容量的增大，搖臂結構尺寸也相應增大，其離合機構由離到合的操作不便更加突出。為解決傳統離合機構由離到合操作的不便，參考相關文獻［2-4］，筆者對其進行了改進。

1 傳統離合機構

1.1 傳統離合機構簡述

傳統離合機構（如圖1所示）主要包括柔性軸、小軸承、拉桿、端蓋、底座、手柄、定位盤等，其操作裝置安裝在截割電機的尾部。離合機構的柔性軸老塘側通過漸開線外花鍵與截割電機轉子軸的內花鍵嚙合相連，柔性軸煤壁側通過漸開線外花鍵與搖臂減速箱內的I軸齒輪內花鍵相連。通過手柄轉動底座到定位盤的滑道位置，拉動手柄將柔性軸等拉出后，柔性軸煤壁側漸開線花鍵與搖臂減速箱Ⅰ軸齒輪內花鍵脫開，其老塘側花鍵與截割電機轉子軸內花鍵仍嚙合相連，此時離合機構處于離的狀態（如圖2所示），截割電機向Ⅰ軸齒輪的動力傳遞終止。當將柔性軸等推入后，柔性軸煤壁側花鍵與Ⅰ軸齒輪內花鍵嚙合，此時離合機構處于合的狀態，截割電機傳遞動力到Ⅰ軸齒輪。

▲圖1 傳統離合機構

▲圖2 離合機構“離”狀態

1.2 傳統離合機構存在的問題

傳統的離合機構雖然由合至離的操作及定位方便，但存在最大的不足為由離至合的過程操作非常困難。當拉出的手柄、底座、拉桿和柔性軸等要推入時，柔性軸煤壁側的外花鍵齒不一定正好對準Ⅰ軸齒輪內花鍵的鍵槽，當鍵槽沒有恰好對準鍵齒時，柔性軸很難進入到Ⅰ軸齒輪的內花鍵中。在實際操作中，操作者只能通過點動截割電機或轉動截割傳動部的工作機構（螺旋滾筒），使Ⅰ軸齒輪的花鍵槽對準柔性軸的花鍵齒。當點動截割電機待其快停止時，將柔性軸煤壁側外花鍵推入Ⅰ軸齒輪的內花鍵中，對于經驗不足的操作者，這種方法存在操作上的安全隱患，往往會使兩零件的花鍵相鄰端面磨損嚴重。在轉動截割傳動部的工作機構（螺旋滾筒）帶動整個減速箱傳動系轉動時，需要到煤壁側施加扭矩，而進入煤壁側操作則對工作人員有較大的安全風險。轉動螺旋滾筒的同時，還需另外一人配合推入柔性軸，另外，當設備裝機容量變大、螺旋滾筒尺寸較大時，單人操作仍不能轉動滾筒。

▲圖3 改進型離合機構

▲圖4 改進型離合機構“離”狀態

▲圖5 改進型離合機構“合”狀態

2 改進型離合機構

2.1 改進型離合機構原理

為解決傳統采煤機搖臂離合機構由離至合操作不便的缺陷，設計了一種改進型離合機構（如圖3所示），改進型離合機構中的端蓋、定位盤、手柄、底座、拉桿和柔性軸等的結構和功能與傳統離合機構相同，僅增加了滑套、壓縮彈簧及彈簧座等。其基本原理為：滑套煤壁側端面設計有數塊凸臺，柔性軸老塘側端面設計有相應數量的對應凹槽。離合機構需要由離至合的操作時，通過給滑套施加外力，使滑套上的凸臺和柔性軸端面上的凹槽鑲嵌配合，從而可以通過轉動滑套帶動柔性軸轉動。當柔性軸轉動到煤壁側外花鍵齒和I軸齒輪內花鍵槽正好對準時，可輕松地將柔性軸推入到I軸齒輪中。當外力取消后，滑套在壓縮彈簧作用下彈回老塘側，使滑套上的凸臺和柔性軸上的凹槽分開并留有一定的安全間隙。此改進型離合機構的核心是，通過設計一個在外面可以施加力矩使其轉動的滑套來帶動柔性軸轉動。

2.2 改進型離合機構的操作

改進型離合機構處于離狀態時 （如圖4所示），柔性軸煤壁側外花鍵和I軸齒輪的內花鍵脫開，并保留適當的安全間隙。離合機構需要由離至合操作時，首先退出安全螺釘到不影響彈簧座軸向運動的位置，在彈簧座上人工施加大于壓縮彈簧彈力的軸向力，使彈簧座帶動安全螺釘、鍵、滑套等沿拉桿和底座滑向煤壁側，直到感覺滑套的凸臺碰到柔性軸的凹槽。如果滑套的凸臺還沒對準柔性軸的凹槽，可以在彈簧座上輕輕施加圓周方向的力，使彈簧座轉動，直到滑套的凸臺對準柔性軸的凹槽，再施加軸向力將滑套的凸臺推入柔性軸的凹槽 （如圖5所示），在壓住彈簧座的同時，一起轉動手柄和底座帶動柔性軸轉動并向煤壁側滑動。當柔性軸轉動到煤壁側外花鍵齒正好對準I軸齒輪的內花鍵槽時，松開彈簧座，向煤壁側推動手柄和底座到定位盤的限位位置，柔性軸煤壁側花鍵順利進入到I軸齒輪花鍵中，擰緊安全螺釘到定位位置，最終此離合機構“合”的狀態如圖3所示。由于截割電機的轉速較高（約1 475 r/min），為了避免誤操作等安全隱患，此改進型離合機構增加了擋圈對“合”狀態下滑套進行了第二次限位，即使安全螺釘退出或掉落，有人誤壓彈簧座時依然不能使滑套向煤壁側移位。

2.3 改進型離合機構的效果

改進型離合機構由離至合操作時僅需一人即可輕松實現，和傳統離合機構由離至合操作的對比見表1。

表1 兩種離合機構由“離”至“合”操作性對比表

3 結論

改進型離合機構已獲得實用新型專利［5］，并實施到部分采煤機搖臂上，使用效果良好，徹底解決了采煤機搖臂傳統離合機構由離至合操作不便的問題。

［1］ 李炳文，王啟廣.礦山機械［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2007.

［2］ 成大先.機械設計手冊（第三卷）［M］.北京：化學工業出版社，2002.

［3］ 秦大同，謝里陽.現代機械設計手冊（第三卷）［M］.北京：化學工業出版社，2011.

［4］ 張永權，趙書斐，張鵬.采煤機用搖臂離合器的改進設計［J］.煤礦機械，2011（9）：162-163.

［5］ 王振乾，周常飛，章立強，等.一種帶有輔助掛檔裝置的離合裝置［P］.中國專利:CN 202381569U，2012-08-15.