《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》是中國煤炭科工集團太原研究院有限公司、山西天地煤機裝備有限公司於2008年4月1日申請的專利，該專利申請號為2008100547380，公布號為CN101251011，公布日為2008年8月27日，發明人是王學成、高偉、郝建生。
《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》主要結構由迴轉體、迴轉齒輪、左右迴轉齒條、上下支撐環、內置油缸、齒輪軸承、鉸接架組成，在結構上採用大規格大功率機件，平面支撐環採用超高分子量聚乙烯材料，迴轉齒輪、齒條採用大規格設計，模數為32、壓力角為28°，迴轉半角為26°，迴轉整角為52°，動力傳動採用大功率液壓式內置油缸，此裝置設計合理，結構緊湊，承載力大，耐壓、抗震、吸震、抗衝擊能力強，抗衝擊能力比現有技術可提高2-3倍，機件不易損壞，使用壽命長，安全穩定可靠，是十分理想的採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置。
2021年6月24日，《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置
- 公布號：CN101251011
- 申請人：中國煤炭科工集團太原研究院有限公司、山西天地煤機裝備有限公司
- 發明人：王學成、高偉、郝建生
- 申請號：2008100547380
- 申請日：2008年4月1日
- 公布日：2008年8月27日
- 地址：山西省太原市并州南路108號
- 代理機構：太原市科瑞達專利代理有限公司
- 代理人：江淑蘭
- Int. Cl.：E21C31/10;F16H47/02
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,發明目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
懸臂式採煤掘進機是大中型煤礦最為常用的採掘設備之一，由於是在煤礦井下惡劣環境作業，其截割機構、迴轉機構、行走機構、裝載機構都進行了防爆設計。
迴轉機構是懸臂式採掘截割頭往復運轉、採煤作業的基礎裝置，起著承上啟下的作用，迴轉機構將直接影響採煤作業的迴轉角度、採掘面積。
截至2008年4月，懸臂式掘進機的迴轉裝置大都採用推拉油缸和迴轉支承傳動，由於在採煤作業中，迴轉機構承受著截割機構作業的巨大的軸向、徑向載荷和傾覆力矩，迴轉機構的迴轉支承、迴轉體極易損壞，很難承受採掘傳來的巨大衝擊力，尤其是迴轉支承更易損壞，推拉式油缸的迴轉動力明顯不足，承載力、抗衝擊能力、抗震性較差，機件極易損壞，很難適應煤礦井下惡劣環境作業。
發明內容
發明目的
《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》目的是針對專利背景技術的不足，對採煤掘進機迴轉機構進行結構上的改進，採用超高分子量聚乙烯平面支承、內置式液壓油缸、齒輪齒條式大角度迴轉，克服承載力弱、迴轉扭矩大、穩定性差的缺陷，以大幅度提高掘進機迴轉機構的抗衝擊、抗震、承載和迴轉牽拉轉向能力。
技術方案
《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》主要結構由：迴轉體、內置油缸、迴轉齒輪、左右迴轉齒條、軸承、鉸接架、上下支撐環組成；在迴轉體1的中部設有軸承座15，在軸承座15上設有迴轉齒輪2，並由軸承14固定；在迴轉齒輪2的上、下部設定上、下支撐環29、30；在迴轉齒輪2的左部設有左迴轉齒條7、右部設有右迴轉齒條8，迴轉齒輪2與左、右迴轉齒條7、8嚙合聯接；左迴轉齒條7的兩端設有內置油缸3、4、右迴轉齒條8的兩端設有內置油缸5、6；迴轉齒輪2的底部設有後蓋27、安裝座25、26，並由螺栓16、17、18固定；內置油缸3、4、5、6聯接掘進機的液壓機構；在迴轉體1的右側部兩端設定鉸接架9、10及其上的鉸接軸11、12、並與掘進機的截割機構聯接。
所述的迴轉體1為矩形體，中間為內孔32，內孔32外部為齒輪槽31，齒輪槽31兩側與左、右齒條槽33、34聯通，迴轉體1的中上部設有上檔板28、油杯油路35，左右側設有油杯油路23、24，迴轉體1的右部兩端設有鉸接架9、10及其上的鉸接軸11、12，迴轉體1的周邊設有螺孔36、37、38、39。
所述的迴轉齒輪2為圓盤形，中間為齒輪內孔41、上部為連線座40、並由銷軸44固定聯接，迴轉齒輪2周邊為齒形槽43，連線座40上部設有安裝孔45及數個螺孔42。
所述的左、右迴轉齒條7、8為長圓柱體，結構一樣，左、右端部為安裝軸47、48，並設有螺銷孔49，頂部為嚙合齒46、底部為圓弧部50。
所述的上、下支撐環29、30，為圓環狀，結構一樣，為超高分子量聚乙烯材料，中間為內孔51，內孔51周邊均布潤滑槽52、螺孔53。
所述的內置油缸3、4、5、6，結構一樣，外部為外缸筒54，外缸筒54內為內缸筒56，，內缸筒56的缸腔22內為活塞體55，外缸筒54端部為承托環19，承托環19上設有液壓油路20，液壓油路20與掘進機的液壓機構聯接，外缸筒54內設有螺栓21，並與迴轉體1固定聯接。
所述的外缸筒54為圓筒狀，中間為缸腔13。
所述的內缸筒56為圓筒狀，中間為缸腔22，中間外部設有固定板59、限位台60。
所述的活塞體55為圓柱體，中間後部為齒條槽57，中間外部為環形密封槽58。
有益效果
《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》與專利背景技術相比具有明顯的先進性，它是針對懸臂式掘進機在煤礦井下惡劣環境作業的實際情況，迴轉機構承受著巨大的截割採掘作業的軸向、徑向載荷和傾覆力矩，極易造成迴轉體、迴轉支承的損壞，故在結構設計上採取了相應措施，平面滑動支承採用超高分子量聚乙烯材料的上、下支撐環，迴轉滾動軸承採用大規格、高強度軸承，迴轉齒輪齒條採用模數m＝32、壓力角α＝28°的嚙合聯接，強度好、力量大、耐撞擊，迴轉動力採用對稱設計的四個內置式油缸，用大功率液壓動力推動左右迴轉齒條做往復運動，從而使迴轉機構能平穩自如的帶動截割機構迴轉採掘作業，本裝置設計合理，結構緊湊，迴轉角度大、迴轉半角為26°，迴轉整角可達52°，安全穩定可靠，耐壓、抗震、吸震，承載力大，抗衝擊能力強，抗衝擊能力比現有技術可提高2-3倍，機件不易損壞，壽命長，是十分理想的採煤掘進的齒輪齒條式迴轉裝置。
附圖說明
圖1為整體結構主視圖；
圖2為圖1的A-A剖面圖；
圖3為整體結構後視圖；
圖4為迴轉體主視圖；
圖5為圖4的B-B剖面圖；
圖6為迴轉體後視圖；
圖7為迴轉齒輪主視圖；
圖8為圖7的C-C剖面圖；
圖9為左右迴轉齒條主視圖；
圖10為左右迴轉齒條側視圖；
圖11為上下支撐環主視圖；
圖12為上下支撐環側視圖；
圖13為內置油缸外缸筒主視圖；
圖14為內置油缸外缸筒側視圖；
圖15為內置油缸內缸筒主視圖；
圖16為內置油缸內缸筒側視圖；
圖17為內置油缸活塞體主視圖；
圖18為內置油缸活塞體側視圖。
圖中所示，附圖示記清單如下：1、迴轉體，2、迴轉齒輪，3、內置油缸，4、內置油缸，5、內置油缸，6、內置油缸，7、左迴轉齒條，8、右迴轉齒條，9、鉸接架，10、鉸接架，11、鉸接軸，12、鉸接軸，13、缸腔，14、軸承，15、軸承座，16、螺栓，17、螺栓，18、螺栓，19、承托環，20、液壓油路，21、螺栓，22、缸腔，23、油杯油路，24、油杯油路，25、安裝座，26、安裝座，27、後蓋，28、上檔板，29、上支撐環，30、下支撐環，31、齒輪槽，32、內孔，33、左齒條槽，34、右齒條槽，35、油杯油路，36、螺孔，37、螺孔，38、螺孔，39、螺孔，40、連線座，41、內孔，42、螺孔，43、齒形槽，44、銷軸，45、安裝孔，46、嚙合齒，47、安裝軸，48、安裝軸，49、螺銷孔，50、圓弧部，51、內孔，52、潤滑油槽，53、螺孔，54、外缸筒，55、活塞體，56、內缸筒，57、齒條槽，58、環形密封槽，59、固定板，60、限位台。
技術領域
《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》涉及一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，屬煤礦井下採煤設備零部件的設計與製造的技術領域。
權利要求
1、一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：主要結構由：迴轉體、內置油缸、迴轉齒輪、左右迴轉齒條、軸承、鉸接架、上下支撐環組成；在迴轉體（1）的中部設有軸承座（15），在軸承座（15）上設有迴轉齒輪（2），並由軸承（14）固定；在迴轉齒輪（2）的上、下部設定上、下支撐環（29、30）；在迴轉齒輪（2）的左部設有左迴轉齒條（7）、右部設有右迴轉齒條（8），迴轉齒輪（2）與左、右迴轉齒條（7、8）嚙合聯接；左迴轉齒條（7）的兩端設有內置油缸（3、4）、右迴轉齒條（8）的兩端設有內置油缸（5、6）；迴轉齒輪（2）的底部設有後蓋（27）、安裝座（25、26），並由螺栓（16、17、18）固定；內置油缸（3、4、5、6）聯接掘進機的液壓機構；在迴轉體（1）的右側部兩端設定鉸接架（9、10）及其上的鉸接軸（11、12），並與掘進機的截割機構聯接。
2、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的迴轉體（1）為矩形體，中間為內孔（32），內孔（32）外部為齒輪槽（31），齒輪槽（31）兩側與左、右齒條槽（33、34）聯通，迴轉體（1）的中上部設有上檔板（28）、油杯油路（35），左右側設有油杯油路（23、24），迴轉體（1）的右部兩端設有鉸接架（9、10）及其上的鉸接軸（11、12），迴轉體（1）的周邊設有螺孔（36、37、38、39）。
3、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的迴轉齒輪（2）為圓盤形，中間為齒輪內孔（41）、上部為連線座（40）、並由銷軸（44）固定聯接，迴轉齒輪（2）周邊為齒形槽（43），連線座（40）上部設有安裝孔（45）及數個螺孔（42）。
4、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的左、右迴轉齒條（7、8）為長圓柱體，結構一樣，左、右端部為安裝軸（47、48），並設有螺銷孔（49），頂部為嚙合齒（46）、底部為圓弧部（50）。
5、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的上、下支撐環（29、30），為圓環狀，結構一樣，為超高分子量聚乙烯材料，中間為內孔（51），內孔（51）周邊均布潤滑油槽（52）、螺孔（53）。
6、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的內置油缸（3、4、5、6），結構一樣，外部為外缸筒（54），外缸筒（54）內為內缸筒（56），內缸筒（56）的缸腔22內為活塞體（55），外缸筒（54）端部為承托環（19），承托環（19）上設有液壓油路（20），液壓油路（20）與掘進機的液壓機構聯接，外缸筒（54）內設有螺栓（21），並與迴轉體（1）固定聯接。
7、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的外缸筒（54）為圓筒狀，中間為缸腔（13）。
8、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的內缸筒（56）為圓筒狀，中間為缸腔（22），中間外部設有固定板（59）、限位台（60）。
9、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：所述的活塞體（55）為圓柱體，中間後部為齒條槽（57），中間外部為環形密封槽（58）。
10、根據權利要求1所述的一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置，其特徵在於：迴轉齒輪（2）、左右迴轉齒條（7、8）的規格為模數32、齒形壓力角為28°，迴轉半角為26°，迴轉整角為52°。
實施方式
圖1、2、3所示，為《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》迴轉裝置整體結構圖，它是以迴轉體1為主體，中間裝有迴轉齒輪2，迴轉齒輪2的兩側裝有左右迴轉齒條7、8，迴轉齒輪2和迴轉齒條7、8嚙合聯接，以迴轉齒輪2為中心，左右對稱迴轉，迴轉半角為26°、整角為52°，以適應採煤掘進機左右往復採掘的面積需要。
左、右迴轉齒條7、8與迴轉齒輪2的規格相同，均為模數32，壓力角均為28°，嚙合緊密，傳動力量大，以適應煤礦井下惡劣環境作業的大功率的需要。
左、右迴轉齒條7、8的兩端設定結構一樣的內置油缸3、4、5、6，以推動左、右齒條7、8往復運動，並帶動迴轉齒輪2轉動。
在迴轉齒輪2的上、下部裝有支撐環29、30，支撐環29、30採用超高分子量聚乙烯新型材料製作，由於上、下支撐環29、30起到承上啟下的平面支承作用，有效的解決了迴轉機構的承載和抗衝擊能力，比用鋼質材料製作更能適應井下惡劣環境作業。
鉸接架9、10、鉸接軸11、12是迴轉機構與掘進機的聯接部位，要安裝牢固。
迴轉齒輪2的中間軸承座15、軸承14要配合安裝，轉動靈活。
油杯油路23、24、35要暢通，以保證有良好的潤滑。
內置油缸3、4、5、6結構一樣，外部為外缸筒54、內部為內缸筒56，在內缸筒56內裝有活塞體55，端部由承托環19堵住，在承托環19上由液壓油路20與掘進機的液壓機構聯通，活塞體55在內缸筒56內做往復運動，通過液壓油液的供給推動活塞體55、迴轉齒條7、8做往復運動，達到迴轉的目的，液壓油路20要潔淨、暢通、充足，此結構推力大、往復迅速。
圖4、5、6所示，為迴轉體1結構圖，迴轉體為鑄造結構，承載大、耐撞擊，要用合金結構鋼製作，各部位置要正確。
圖7、8所示，為迴轉齒輪2結構圖，迴轉齒輪2規格大、力量大、強度好、硬度高，要用合金結構鋼製作，並經淬硬處理。
圖9、10所示，為左右迴轉條7、8結構圖，為圓柱體，頂部為嚙合齒46、下部為圓弧部50，利於往復運動。
圖11、12所示，為上、下支撐環29、30結構圖，為超高分子量聚乙烯材料製作，韌性好、強度大，耐撞擊。
圖13、14、15、16所示，為外缸筒54、內缸筒56結構圖，要強度好、硬度高、耐摩擦，要用合金工具鋼製造，要經淬硬處理，並磨製，內缸筒56的缸腔22要精度高，與活塞體55配合使用。
圖17、18所示，為活塞體55結構圖，強度好、硬度大，外圓部要精度高，要與內缸筒56配合製作，要用合金工具鋼製造，並經淬硬處理，並磨製。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種採煤掘進機的齒輪齒條式迴轉裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
