抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的製作方法

2023-05-09 09:41:21 1

本實用新型涉及一種抗衝擊薄煤層採煤機行星機構，屬於薄煤層採煤機技術領域。

背景技術：

薄煤層採煤機大功率化的發展，薄煤層採煤機截割部輸出端行星機構也越來越向緊湊型設計，由於行星機構直徑尺寸的限制，現有大功率行星機構呈現小直徑大長度的狀態，特別是太陽輪、行星輪寬徑比很大，配套行星架連接板懸臂很長，同時截割斷層、硬巖時的截割部行星機構承受巨大的衝擊力，這種工況的應用使得傳動系統零件出現很大使用應力，現場可能出現：芯軸輸出側臺階出現疲勞斷裂、行星架軸孔變形出現定位異常、輪齒端部邊緣應力過高出現齒輪開裂、行星架輸出側連接板斷裂、軸承失效等。雖然業內針對行星機構的上述問題也採取了大量的工作：提高芯軸、行星架的強度、增加軸承數量的設置、提高了齒輪的設計壽命裕度等，然而對於硬巖開採、大衝擊等工況環境下上述大量的技術措施仍不能很好的解決大功率薄煤層採煤機行星機構的可靠性問題。

同時，為了改善現有大功率薄煤層採煤機截割部行星機構存在的問題，業內也開始嘗試使用焊接行星架的結構，焊接行星架使用的板材強度可較鑄造行星架高；然而，焊接行星架的使用，由於過程控制等原因，現場也出現以下問題：焊接焊縫容易疲勞開裂(焊縫表面承受衝擊應力大、衝擊受力頻繁)，使得連接板斷裂；行星架的軸孔仍然變形失效，芯軸失去支撐臺階處仍然容易斷裂，行星輪與軸承也出現開裂損壞等。大功率薄煤層採煤機截割部行星機構的可靠性問題，在很大程度上影響了薄煤層採煤機的大功率化發展。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構，可解決芯軸定位偏差、行星輪嚙合異常等行星機構連接件可靠性問題，行星架連接板斷裂等行星架本身強度問題，大大提高了行星機構的抗衝擊能力，從而提高了薄煤層採煤機行星機構的可靠性。尤其針對小直徑大長度的行星機構，具有顯著的改良效果。

本實用新型採取以下技術方案：

一種抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構，包括行星架1、過渡套2、芯軸3、行星輪4、太陽輪5、芯軸軸承6；所述行星架1扭矩輸出端均布至少兩個套孔11，所述套孔11內設置與其內表面過盈配合的過渡套2，芯軸3由過渡套的過渡套孔面22及行星架扭矩輸入端軸孔支撐，芯軸的中間軸段33外設置用於支撐行星輪4的芯軸軸承6，行星輪4與太陽輪5嚙合旋轉；所述過渡套2的過渡套孔面22配合支撐芯軸3，過渡套具有整體硬度45-50HRC；過渡套軸面21與行星架的套孔11間有效過盈量為0.03-0.06mm；所述行星架1的套孔11、套孔端面12為過渡套2提供徑向與軸向定位，外端板13、連接板14、內端板15通過環焊縫16、塞焊縫17的焊接形成了行星架整體；行星架上與過渡套端面對應的位置設有螺紋孔10，用於拆卸過渡套時螺栓擰入將過渡套2頂出；所述行星架上設置用於減小連接板與端板之間應力的過渡圓角。

進一步的，行星架內部的行星輪安裝位置具有內圓角18、邊圓角19、中間圓角161；內、外圓角18、19為焊後形成行星架整體後精加工形成的圓角，中間圓角161為中間焊接圓角及加工過渡稜角等經過修整平滑後的圓角，內圓角18、邊圓角19、中間圓角161形成了連續的過渡圓角。

進一步的，所述過渡套2包括過渡套軸面21、過渡套孔面22、過渡套下端面23、過渡套上端面24、過渡套倒角25；過渡套軸面21與行星架1的套孔11形成有效過盈配合，過渡套孔面22支撐芯軸3的小軸面32，過渡套下端面23與行星架1的套孔端面12相對並貼緊，過渡套上端面24與芯軸軸承6端面相對，過渡套倒角25與芯軸3的應力槽31相對應；過渡套軸面21、過渡套孔面22、過渡套下端面23、過渡套上端面24的光潔度均達到Ra1.6，並具有6級精度尺寸公差與形位公差。

進一步的，行星輪4、太陽輪5均採用齒高方向修緣與齒寬方向修形的方式，以減小寬齒及變形產生的齒輪端稜應力。

進一步的，內直面刀檢寬度73與齒輪頂圓42保持間隙3-5mm,加工的內圓角18與齒輪圓角41保持間隙3-5mm。

進一步的，所述連接板14包括定位軸面141、定位端面142、環剖口143、塞剖口144、內直面145、外圓面146、邊直面147、中間弧面148、軸線149；定位軸面141、定位端面142位於連接板14的兩端，用於定位、支撐前端板13與後端板15；塞剖口144、環剖口143分別在連接板14端部中心及周邊，用於將連接板14與內端板15、外端板13的牢固焊接，實現全焊透的焊接工藝；內直面145與行星輪頂圓42相對應，與齒頂保留一定間隙以保證正常過油，內直面145與內圓角18相切或接近相切；外圓面146與內端板15或外端板13的外圓接近接平；邊直面147、中間弧面148基本分別與邊圓角19、中間圓角161相切；軸線149位置根據行星架坐標74及剖口確定，保證焊縫足夠強度；連接板14環剖口143根據軸線149旋轉加工後，呈不規則形狀。

更進一步的，所述的多塊連接板14由一個柱體75作切割加工形成。

進一步的，所述芯軸3包括：應力槽31、小軸面32、中間軸段33；應力槽31與過渡套2的倒角25相對應，避免應力集中；芯軸3的小軸面32經過表面硬化處理，提高與過渡套2配合時的強度與耐磨性。

一種抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的加工方法，其特徵在於：以斜置圓柱銑刀71將連接板14與端板13、15間的邊側環焊縫加工，形成邊圓角19，該邊圓角19與連接板14的邊直面147相切或接近相切；以內置圓柱銑刀72將連接板14與端板13、15間的內側環焊縫加工，形成內圓角18，該內圓角18與連接板14的內直面145相切或接近相切；以修整平滑方式對中間焊接圓角及加工過渡稜角的處理，形成中間圓角161，該中間圓角161與連接板14的中間弧面148相切或接近相切；精加工時，對連接板14的內直面145以寬度尺寸沿軸向刀檢，內直面刀檢寬度73較相對兩個內直面的距離，單側少2-4mm。

進一步的，行星架採用整體鑄造的結構，鑄造行星架8包括：鑄內圓角81、鑄邊圓角82、鑄中間圓角83、鑄內直面84；鑄造行星架8的套孔、套孔端面、螺紋孔與焊接行星架的相同；鑄內圓角81、鑄邊圓角82、鑄中間圓角83、鑄內直面84分別與焊接行星架的內圓角、邊圓角、中間圓角、內直面相對應，直接由鑄造形成，表面相對光滑；鑄內圓角81、鑄邊圓角82、鑄中間圓角83，形成了連續過渡圓角，實現了平緩過渡，減小了行星架的使用應力。

一種抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的加工方法，精加工時，以內置圓柱銑刀方式將鑄造行星架8的鑄內圓角81作刀檢，刀檢圓角91與鑄內圓角81保留2-4mm間隙，以減小不必要的切削，該鑄內圓角81與鑄內直面84相切；精加工時，對鑄內直面84以寬度尺寸沿軸向刀檢，鑄內直面刀檢寬度92較相對兩個鑄內直面的距離，單側少2-4mm，以減小不必要的切削；刀檢圓角91與齒輪圓角41保留3-5mm間隙，鑄內直面刀檢寬度92與齒輪頂圓42保留3-5mm間隙，以保證正常的過油空間。

本實用新型的有益效果在於：

1)過渡套2的設置避免了因衝擊造成定位孔變形導致的芯軸定位偏差及行星輪嚙合異常，提高了行星機構連接件的抗衝擊能力；

2)行星架連接板14與端板13、15之間設置的連續過渡圓角大大降低了行星架受到衝擊時的應力，提高了行星機構行星架本身的抗衝擊能力；

3)通過過渡套軸面21與行星架的套孔11間有效過盈量、過渡套2安裝後過渡套孔面22尺寸公差的控制，既補償消除了配合面間衝擊壓潰形成的間隙，提高了使用壽命，又保證了芯軸等的正常安裝；通過設置過渡套2的較高硬度，減小了芯軸3與過渡套孔面22間的壓潰與磨損，保證了芯軸3的正確定位與行星輪4的正常嚙合傳動；通過過渡套2的直接安裝，就可滿足所述功能要求，結構簡單、方便；

4)通過對行星機構多個零部件的綜合改良，達到了提高行星機構連接件可靠性問題的目的，提高了薄煤層採煤機行星機構的可靠性。

5)尤其針對小直徑大長度的行星機構，具有顯著的改良效果。

附圖說明

圖1為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的示意圖。

圖2為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的過渡套剖視圖。

圖3為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的行星架剖視圖。

圖4為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的行星架焊接剖視圖。

圖5為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的行星架示意圖。

圖6為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的行星架徑向剖視圖，圖中僅畫出一個行星輪，作為示意，實際為四個。

圖7a為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的連接板的主視圖。

圖7b為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的連接板的左視圖。

圖8為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的連接板的下料示意圖。

圖9a為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的芯軸示意圖。

圖9b是圖9a的局部放大圖。

圖10為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的鑄造行星架軸向剖視圖。

圖11a為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的鑄造行星架主視圖。

圖11b為圖11a中的A-A剖視圖。圖中僅畫出一個行星輪，作為示意，實際為四個。

圖12a為本實用新型抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構的優化鑄造行星架主視圖。

圖12b圖12a中的A-A剖視圖。圖中僅畫出一個行星輪，作為示意，實際為四個。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。

實施例一

請參閱圖1-圖9b，一種抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構，所述抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構包括：行星架1、過渡套2、芯軸3、行星輪4、太陽輪5、芯軸軸承6，過渡套2設置於行星架1扭矩輸出端均布的套孔11內，芯軸3由過渡套的過渡套孔面22及行星架輸入端軸孔支撐，芯軸的中間軸段33外設置軸承6，軸承6支撐行星輪4保持行星輪4與太陽輪5的嚙合旋轉；過渡套2的設置避免了因衝擊造成定位孔變形導致的芯軸定位偏差及行星輪嚙合異常，提高了行星機構連接件的抗衝擊能力；行星架連接板14與端板13、15之間設置的連續過渡圓角大大降低了行星架受到衝擊時的應力，提高了行星機構行星架本身的抗衝擊能力；

所述過渡套2：設置於行星架1扭矩輸出側外端板13均布的套孔11內，過渡套孔面22連接支撐芯軸3，過渡套具有整體硬度45-50HRC；行星架的套孔11採用H6尺寸公差精度，過渡套軸面21與行星架的套孔11為過盈配合，過渡套軸面21與行星架的套孔11間有效過盈量為0.03-0.06mm，過渡套軸面21採用6級尺寸公差精度，過渡套2與行星架套孔11過盈配合後過渡套孔面22尺寸公差達到H7；通過過渡套軸面21與行星架的套孔11間有效過盈量、過渡套2安裝後過渡套孔面22尺寸公差的控制，既補償消除了配合面間衝擊壓潰形成的間隙，提高了使用壽命，又保證了芯軸等的正常安裝；通過設置過渡套2的較高硬度，減小了芯軸3與過渡套孔面22間的壓潰與磨損，保證了芯軸3的正確定位與行星輪4的正常嚙合傳動；通過過渡套2的直接安裝，就可滿足所述功能要求，結構簡單、方便；

所述行星架1包括：套孔11、套孔端面12、外端板13、連接板14、內端板15、環焊縫16、塞焊縫17、內圓角18、邊圓角19、中間圓角161、螺紋孔10；套孔11、套孔端面12為過渡套2提供徑向與軸向定位，外端板13、連接板14、內端板15通過環焊縫16、塞焊縫17的焊接形成了行星架整體，螺紋孔10為過渡套2的安裝及拆除提供操作空間；內圓角18、邊圓角19、中間圓角161，形成了連續過渡圓角，大大減小了行星架1使用時在連接板14與端板13、15間的過渡處產生的衝擊應力，提高了行星架本身的抗衝擊能力。

所述的行星架1包括：套孔11、套孔端面12、外端板13、連接板14、內端板15、環焊縫16、塞焊縫17、內圓角18、邊圓角19、中間圓角161、螺紋孔10；外端板13與連接板14、內端板15與連接板14之間採用剖口全焊透的方式，保證連接板14與兩側端板13、15的連接強度；套孔11、套孔端面12為焊後形成行星架整體後精加工形成的過渡套2的安裝定位孔面與端面；內圓角18、邊圓角19為焊後形成行星架整體後精加工形成的圓角，中間圓角161為中間焊接圓角及加工過渡稜角等經過修整平滑後的圓角，內圓角18、邊圓角19、中間圓角161形成了連續的過渡圓角，實現了平緩過渡，減小了行星架的使用應力。

所述的行星架1以斜置圓柱銑刀71方式將連接板14與端板13、15間的邊側環焊縫加工，形成邊圓角19，該邊圓角19基本與連接板14的邊直面147相切；以內置圓柱銑刀72方式將連接板14與端板13、15間的內側環焊縫加工，形成內圓角18，該內圓角18基本與連接板14的內直面145相切；以修整平滑方式對中間焊接圓角及加工過渡稜角的處理，形成中間圓角161，該中間圓角161基本與連接板14的中間弧面148相切；精加工時，對連接板14的內直面145以寬度尺寸沿軸向刀檢，內直面刀檢寬度73較相對兩個內直面的距離，單側少2-4mm，以減小不必要的切削。

所述的過渡套2包括：過渡套軸面21、過渡套孔面22、過渡套下端面23、過渡套上端面24、過渡套倒角25；過渡套軸面21與行星架1的套孔11形成有效過盈配合，過渡套孔面22支撐芯軸3的小軸面32，過渡套下端面23與行星架1的套孔端面12相對並貼緊，過渡套上端面24與軸承6端面相對，過渡套倒角25與芯軸3的應力槽31相對應；過渡套軸面21、過渡套孔面22、過渡套下端面23、過渡套上端面24的光潔度均達到Ra1.6，並具有6級精度尺寸公差與形位公差。

行星輪4、太陽輪5均採用齒高方向修緣與齒寬方向修形的方式，以減小寬齒及變形產生的齒輪端稜應力；行星輪4通過裝前選配的方式，降低偏心等因素影響，提高行星輪受力的均載性能；軸承6採用選配的方式，控制同個行星輪的軸承遊隙差在0.02mm以內。

所述的行星架1內直面刀檢寬度73與齒輪頂圓42保持間隙3-5mm,加工的內圓角18與齒輪圓角41保持間隙3-5mm，保證正常的過油空間。

所述的連接板14包括：定位軸面141、定位端面142、環剖口143、塞剖口144、內直面145、外圓面146、邊直面147、中間弧面148、軸線149；定位軸面141、定位端面142位於連接板14的兩端，用於定位、支撐前端板13與後端板15；塞剖口144、環剖口143分別在連接板14端部中心及周邊，用於將連接板14與內端板15、外端板13的牢固焊接，實現全焊透的焊接工藝；內直面145與行星輪頂圓42相對應，與齒頂保留一定間隙以保證正常過油，內直面145基本與內圓角18相切；外圓面146與內端板15或外端板13的外圓基本接平；邊直面147、中間弧面148基本分別與邊圓角19、中間圓角161相切；軸線149位置根據行星架坐標74及剖口確定，保證焊縫足夠強度；連接板14環剖口143根據軸線149旋轉加工後，呈不規則形狀。

所述的多塊連接板14可由一個柱體75作切割加工形成，下料簡單、加工方便。

所述芯軸3包括：應力槽31、小軸面32、中間軸段33；應力槽31與過渡套2的倒角25相對應，避免應力集中；芯軸3的小軸面32經過表面硬化處理，提高與過渡套2配合時的強度與耐磨性。

內圓角18、邊圓角19、中間圓角161，鑄內圓角81、鑄邊圓角82、鑄中間圓角83，凹內圓角81』、凹邊圓角82』、凹中間圓角83』，尺寸一般控制在半徑15-30mm。

實施例二

請參閱圖10、圖11a、圖11b，行星架也可採用整體鑄造的結構，鑄造行星架8包括：鑄內圓角81、鑄邊圓角82、鑄中間圓角83、鑄內直面84；鑄造行星架8的套孔、套孔端面、螺紋孔與焊接行星架的相同；鑄內圓角81、鑄邊圓角82、鑄中間圓角8、鑄內直面84分別與焊接行星架的內圓角、邊圓角、中間圓角、內直面相對應，直接由鑄造形成，表面相對光滑，僅需作打磨修光處理；鑄內圓角81、鑄邊圓角82、鑄中間圓角83，形成了連續過渡圓角，實現了平緩過渡，減小了行星架的使用應力；

精加工時，以內置圓柱銑刀方式將鑄造行星架8的鑄內圓角81作刀檢，刀檢圓角91與鑄內圓角81保留2-4mm間隙，以減小不必要的切削，該鑄內圓角81與鑄內直面84相切；精加工時，對鑄內直面84以寬度尺寸沿軸向刀檢，鑄內直面刀檢寬度92較相對兩個鑄內直面的距離，單側少2-4mm，以減小不必要的切削。

精加工時，刀檢圓角91與齒輪圓角41保留3-5mm間隙，鑄內直面刀檢寬度92與齒輪頂圓42保留3-5mm間隙，以保證正常的過油空間。

實施例三

請參閱圖10、圖12a、12b，另一優化的鑄造行星架8』包括：凹內圓角81』、凹邊圓角82』、凹中間圓角83』、凹內直面84』；優化的鑄造行星架8』的套孔、套孔端面、螺紋孔與焊接行星架的相同；凹內圓角81』、凹邊圓角82』、凹中間圓角83』、凹內直面84』分別與焊接行星架的內圓角、邊圓角、中間圓角、內直面相對應，直接由鑄造形成，表面相對光滑，僅需作打磨修光處理；凹內圓角81』、凹邊圓角82』、凹中間圓角83』分別向端板凹入，同時也形成了連續過渡圓角，實現了平緩過渡，減小了行星架的使用應力；

精加工時，由於端部圓角凹入端板中，減小了對刀檢尺寸的影響，可以以刀檢圓93的方式沿軸向作刀檢，刀檢圓93與凹內直面84』單側保留2-4mm間隙，以減小不必要的切削；同時應保證齒輪的裝入尺寸94的刀檢；該種結構大大方便了加工；刀檢圓93與齒輪頂圓42保留3-5mm間隙，以保證正常的過油空間。

綜上所述，本實用新型提出的一種抗衝擊型薄煤層採煤機行星機構，過渡套的設置避免了因衝擊造成定位孔變形導致的芯軸定位偏差及行星輪嚙合異常，提高了行星機構連接件的抗衝擊能力；行星架連接板與端板之間設置的連續過渡圓角大大降低了行星架受到衝擊時的應力，提高了行星機構行星架本身的抗衝擊能力。由於本實用新型提高了行星機構連接件與行星架的強度，解決了薄煤層採煤機行星機構承受巨大衝擊引起的的定位嚙合異常與行星架斷裂問題，從而大大提高了薄煤層採煤機行星機構的可靠性。

這裡本實用新型的描述和應用是說明性的，並非想將本實用新型的範圍限制在上述實施例中。本實用新型的保護範圍與權利要求書限定的範圍等效界定。