□ 章立強(qiáng)

天地科技股份有限公司 上海分公司 上海 200030

采煤機(jī)搖臂是截割傳動(dòng)部中驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)（螺旋滾筒）的擺動(dòng)減速箱總稱（包括截割電機(jī)），擺動(dòng)減速箱既是齒輪傳動(dòng)裝置，又是實(shí)現(xiàn)調(diào)整截割高度的部件，故稱搖臂［1］。為保證設(shè)備檢修及更換螺旋滾筒截齒時(shí)的安全，搖臂上必須設(shè)置離合機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)截割電機(jī)動(dòng)力傳遞的離合。

單截割電機(jī)搖臂的離合機(jī)構(gòu)位于減速箱一級(jí)傳動(dòng)處，是非連續(xù)工作齒式離合器，通過人工操作兩零件上漸開線內(nèi)外花鍵的嚙合與脫離，實(shí)現(xiàn)合和離的功能；雙截割電機(jī)搖臂的離合機(jī)構(gòu)位于減速箱三級(jí)傳動(dòng)處，這種離合機(jī)構(gòu)能輕松實(shí)現(xiàn)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(duì)移動(dòng)時(shí)其配合的花鍵齒和花鍵槽不一定正好對(duì)準(zhǔn)。行業(yè)內(nèi)對(duì)搖臂離合機(jī)構(gòu)的研究較少，相關(guān)資料也很少。隨著采煤機(jī)裝機(jī)容量的增大，搖臂結(jié)構(gòu)尺寸也相應(yīng)增大，其離合機(jī)構(gòu)由離到合的操作不便更加突出。為解決傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)由離到合操作的不便，參考相關(guān)文獻(xiàn)［2-4］，筆者對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。

1 傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)

1.1 傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述

傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)（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(jī)的尾部。離合機(jī)構(gòu)的柔性軸老塘側(cè)通過漸開線外花鍵與截割電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)花鍵嚙合相連，柔性軸煤壁側(cè)通過漸開線外花鍵與搖臂減速箱內(nèi)的I軸齒輪內(nèi)花鍵相連。通過手柄轉(zhuǎn)動(dòng)底座到定位盤的滑道位置，拉動(dòng)手柄將柔性軸等拉出后，柔性軸煤壁側(cè)漸開線花鍵與搖臂減速箱Ⅰ軸齒輪內(nèi)花鍵脫開，其老塘側(cè)花鍵與截割電機(jī)轉(zhuǎn)子軸內(nèi)花鍵仍嚙合相連，此時(shí)離合機(jī)構(gòu)處于離的狀態(tài)（如圖2所示），截割電機(jī)向Ⅰ軸齒輪的動(dòng)力傳遞終止。當(dāng)將柔性軸等推入后，柔性軸煤壁側(cè)花鍵與Ⅰ軸齒輪內(nèi)花鍵嚙合，此時(shí)離合機(jī)構(gòu)處于合的狀態(tài)，截割電機(jī)傳遞動(dòng)力到Ⅰ軸齒輪。

▲圖1 傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)

▲圖2 離合機(jī)構(gòu)“離”狀態(tài)

1.2 傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)存在的問題

傳統(tǒng)的離合機(jī)構(gòu)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(dāng)拉出的手柄、底座、拉桿和柔性軸等要推入時(shí)，柔性軸煤壁側(cè)的外花鍵齒不一定正好對(duì)準(zhǔn)Ⅰ軸齒輪內(nèi)花鍵的鍵槽，當(dāng)鍵槽沒有恰好對(duì)準(zhǔn)鍵齒時(shí)，柔性軸很難進(jìn)入到Ⅰ軸齒輪的內(nèi)花鍵中。在實(shí)際操作中，操作者只能通過點(diǎn)動(dòng)截割電機(jī)或轉(zhuǎn)動(dòng)截割傳動(dòng)部的工作機(jī)構(gòu)（螺旋滾筒），使Ⅰ軸齒輪的花鍵槽對(duì)準(zhǔn)柔性軸的花鍵齒。當(dāng)點(diǎn)動(dòng)截割電機(jī)待其快停止時(shí)，將柔性軸煤壁側(cè)外花鍵推入Ⅰ軸齒輪的內(nèi)花鍵中，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足的操作者，這種方法存在操作上的安全隱患，往往會(huì)使兩零件的花鍵相鄰端面磨損嚴(yán)重。在轉(zhuǎn)動(dòng)截割傳動(dòng)部的工作機(jī)構(gòu)（螺旋滾筒）帶動(dòng)整個(gè)減速箱傳動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，需要到煤壁側(cè)施加扭矩，而進(jìn)入煤壁側(cè)操作則對(duì)工作人員有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋滾筒的同時(shí)，還需另外一人配合推入柔性軸，另外，當(dāng)設(shè)備裝機(jī)容量變大、螺旋滾筒尺寸較大時(shí)，單人操作仍不能轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒。

▲圖3 改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)

▲圖4 改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)“離”狀態(tài)

▲圖5 改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)“合”狀態(tài)

2 改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)

2.1 改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)原理

為解決傳統(tǒng)采煤機(jī)搖臂離合機(jī)構(gòu)由離至合操作不便的缺陷，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)（如圖3所示），改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)中的端蓋、定位盤、手柄、底座、拉桿和柔性軸等的結(jié)構(gòu)和功能與傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)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(cè)端面設(shè)計(jì)有數(shù)塊凸臺(tái)，柔性軸老塘側(cè)端面設(shè)計(jì)有相應(yīng)數(shù)量的對(duì)應(yīng)凹槽。離合機(jī)構(gòu)需要由離至合的操作時(shí)，通過給滑套施加外力，使滑套上的凸臺(tái)和柔性軸端面上的凹槽鑲嵌配合，從而可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)滑套帶動(dòng)柔性軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)柔性軸轉(zhuǎn)動(dòng)到煤壁側(cè)外花鍵齒和I軸齒輪內(nèi)花鍵槽正好對(duì)準(zhǔn)時(shí)，可輕松地將柔性軸推入到I軸齒輪中。當(dāng)外力取消后，滑套在壓縮彈簧作用下彈回老塘側(cè)，使滑套上的凸臺(tái)和柔性軸上的凹槽分開并留有一定的安全間隙。此改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)的核心是，通過設(shè)計(jì)一個(gè)在外面可以施加力矩使其轉(zhuǎn)動(dòng)的滑套來帶動(dòng)柔性軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)的操作

改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)處于離狀態(tài)時(shí) （如圖4所示），柔性軸煤壁側(cè)外花鍵和I軸齒輪的內(nèi)花鍵脫開，并保留適當(dāng)?shù)陌踩g隙。離合機(jī)構(gòu)需要由離至合操作時(shí)，首先退出安全螺釘?shù)讲挥绊憦椈勺S向運(yùn)動(dòng)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(dòng)安全螺釘、鍵、滑套等沿拉桿和底座滑向煤壁側(cè)，直到感覺滑套的凸臺(tái)碰到柔性軸的凹槽。如果滑套的凸臺(tái)還沒對(duì)準(zhǔn)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(zhuǎn)動(dòng)，直到滑套的凸臺(tái)對(duì)準(zhǔn)柔性軸的凹槽，再施加軸向力將滑套的凸臺(tái)推入柔性軸的凹槽 （如圖5所示），在壓住彈簧座的同時(shí)，一起轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和底座帶動(dòng)柔性軸轉(zhuǎn)動(dòng)并向煤壁側(cè)滑動(dòng)。當(dāng)柔性軸轉(zhuǎn)動(dòng)到煤壁側(cè)外花鍵齒正好對(duì)準(zhǔn)I軸齒輪的內(nèi)花鍵槽時(shí)，松開彈簧座，向煤壁側(cè)推動(dòng)手柄和底座到定位盤的限位位置，柔性軸煤壁側(cè)花鍵順利進(jìn)入到I軸齒輪花鍵中，擰緊安全螺釘?shù)蕉ㄎ晃恢?，最終此離合機(jī)構(gòu)“合”的狀態(tài)如圖3所示。由于截割電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高（約1 475 r/min），為了避免誤操作等安全隱患，此改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)增加了擋圈對(duì)“合”狀態(tài)下滑套進(jìn)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(shí)依然不能使滑套向煤壁側(cè)移位。

2.3 改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)的效果

改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)由離至合操作時(shí)僅需一人即可輕松實(shí)現(xiàn)，和傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)由離至合操作的對(duì)比見表1。

表1 兩種離合機(jī)構(gòu)由“離”至“合”操作性對(duì)比表

3 結(jié)論

改進(jìn)型離合機(jī)構(gòu)已獲得實(shí)用新型專利［5］，并實(shí)施到部分采煤機(jī)搖臂上，使用效果良好，徹底解決了采煤機(jī)搖臂傳統(tǒng)離合機(jī)構(gòu)由離至合操作不便的問題。

［1］ 李炳文，王啟廣.礦山機(jī)械［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

［2］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［3］ 秦大同，謝里陽.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［4］ 張永權(quán)，趙書斐，張鵬.采煤機(jī)用搖臂離合器的改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.煤礦機(jī)械，2011（9）：162-163.

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