本发明涉及一种采煤机摇臂，包含主摇臂和辅助截割臂(可简称辅助臂)，其中的主摇臂采用悬电机结构，辅助臂可相对主摇臂摆动。
背景技术：
1、用于薄煤层开采的三机装备近几年发展较快，尤其是作为核心开采设备的采煤机。随着大量条件较好的薄或较薄煤层的开采，目前复杂工况的工作面变的越来越多，煤层薄、开采顶底岩石量多，为了追求设备的可靠性与开采效率，采煤机功率由原有的整机200kw发展至目前的1400kw,功率增大了近6倍，而薄煤层开采下限厚度仍然在1.2-1.4m范围。一边是开采条件变得复杂，一边是采煤机功率快速提升直接导致的关键部件体积增大，相应产生了很多问题：
2、1、对宽采高范围的适应性差：
3、对于常规结构摇臂7(参见图1)，普遍采用中小直径滚筒，可减少顶底废石的开采，同时提高截割能力，保持适当的装载效果。然而在遇到采高范围较大的工作面时，前后两个滚筒的直径的总和往往不能很好覆盖较厚煤层的总厚度，因此无法正常推进工作面开采，需要临时处理。通常的解决办法就是换用更大直径的滚筒，导致顶底岩石的开采，降低了煤的品质或增加洗选成本，还影响设备的可靠性和增加损耗，开采效率大大降低。
4、对于悬电机结构摇臂8(参见图2)，截割电机偏向煤壁92一侧布置，使得截割电机81等大尺寸零件尽量避免在输送机91的输送槽上方设置，因此可以消除因电机尺寸增加导致过煤高度减少的影响，在保证输送槽上方的有效通过空间方面优于常规结构摇臂。然而悬电机结构摇臂最大的不足是不能适应较宽范围的采高，具体为：若前摇臂割顶煤，将形成下煤台，当截割滚筒82开采的顶煤过高时，前摇臂截割电机都会与下煤台干涉，因此前摇臂最大采高通常不会很高；若前摇臂割底煤，将形成上煤台，后摇臂割上煤台时若采高过大后摇臂电机将会与上煤台干涉，因此后摇臂最大采高也较小，使得总开采范围很窄，并且顶煤落下后还无法装入输送槽内，导致总装载效果很差。因此对于采高变化大，有俯采角度等工作面，需要返回二次开采与装载作业，严重影响开采效率。
5、2、有效截割功率损失大：
6、减速机构尺寸增大，导致无法安装直径较小的滚筒，因此对煤层的最小厚度开采的适应性大大降低(参见图3)。煤层93很薄时，截割滚筒大部接触的是岩石层94，因此需要同时割大量石头，大大增加了洗选成本以及开采损耗(因为这样的大功率采煤机，机身高度相比原有小功率采煤机只会增加)。
7、并且，大尺寸行星减速机构还使得滚筒装载叶片变短，装载效果大大减弱，大量煤、矸石在滚筒与电机之间反复破碎，增大功耗，损失有效截割功率。
8、3、大功率化带来诸多不良影响：
9、在有效(或不变)的开采空间里，大功率化导致减速器体积的增大，容易引起腔体润滑与散热不足，并且由于行星机构增大、滚筒叶片空间减少、臂架变宽滚筒装载距离变远、变厚臂架下方的装载通道减小等又导致滚筒装载效果大大减弱等问题。
技术实现思路
1、本发明提供了一种含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，包含主摇臂和摆动辅助臂，其中摆动辅助臂既可以进行辅助截割也可以针对局部极薄煤层进行主截割，使相应采煤机能适应较薄至中厚煤层的高效、低耗、宽采高范围的开采。
2、本发明的主要技术方案有：
3、一种含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，包括主摇臂、摆动油缸和辅助臂，所述辅助臂包括辅助臂壳体、辅助臂电机、辅助臂离合、辅助臂行星减速机构和辅助臂定轴齿轮传动机构，辅助臂壳体包括辅助臂臂架和自辅助臂臂架分别向前、后方延伸的圆筒形前悬伸部和圆筒形后悬伸部，辅助臂臂架呈前后扁薄、左右延伸的条形盒状，前悬伸部和后悬伸部分别靠近辅助臂臂架的左右端部；辅助臂定轴齿轮传动机构安装在辅助臂臂架和前悬伸部的内腔，辅助臂定轴齿轮传动机构的输出端外露于前悬伸部的前方；所述辅助臂行星减速机构和辅助臂电机一前一后安装在所述后悬伸部的内孔中，辅助臂电机的输出轴经辅助臂离合与辅助臂行星减速机构的输入端建立同轴连接和断开连接，辅助臂行星减速机构的输出端同轴连接辅助臂定轴齿轮传动机构的输入端；所述主摇臂的主摇臂壳体在左右方向上自采煤机机身连接端向滚筒安装端依次设有辅助臂安装孔、主摇臂电机安装孔和主摇臂传动机构安装腔，辅助臂安装孔和主摇臂电机安装孔均前后延伸，主摇臂传动机构安装腔局部延伸到主摇臂电机安装孔的后方，主摇臂电机安装孔的前部孔壁是向前悬伸超出辅助臂安装孔和主摇臂传动机构安装腔的悬伸段孔壁，后悬伸部由前向后插入辅助臂安装孔中并与主摇臂壳体形成转动配合，左右方向上所述前悬伸部比后悬伸部靠近采煤机机身连接端，所述摆动油缸的一端铰接在主摇臂壳体上，另一端铰接在辅助臂臂架的顶面和/或底面上，两处铰接的铰接轴线前后延伸，在摆动油缸伸缩带动下辅助臂壳体能够绕后悬伸部的轴线相对主摇臂摆动。
4、所述辅助臂定轴齿轮传动机构包括依次外啮合的输入端齿轮、惰轮和输出端齿轮，所述输出端齿轮包括同轴设置的齿轮体和齿轮轴，轴向上齿轮体偏向齿轮轴的后端，齿轮体与惰轮外啮合，所述输出端齿轮通过齿轮轴上设置的前轴颈、中间轴颈和后轴颈旋转支撑在辅助臂壳体上，前轴颈和中间轴颈位于齿轮体前方，后轴颈位于齿轮体后方，前轴颈的前方设有花键轴段，所述花键轴段伸出到前悬伸部的前方。
5、所述辅助臂还包括连接盘、压盖和辅助臂滚筒，连接盘套在位于前悬伸部前方的齿轮轴上并与所述花键轴段花键配合，辅助臂滚筒同轴套设并固定在连接盘的外侧，辅助臂滚筒通过其筒体内壁上的连接座上的方形凹止口与连接盘上的方形凸止口配合定位，辅助臂滚筒罩在前悬伸部的径向外侧且与前悬伸部之间不接触，所述压盖覆盖在所述连接座和连接盘的前端面上且其中部固定在所述齿轮轴的前端上。
6、所述辅助臂还包括回转支撑座、花键套和导向套，回转支撑座位于辅助臂行星减速机构和辅助臂电机之间，辅助臂行星减速机构的内齿圈固定在后悬伸部的内孔中，回转支撑座相对行星减速机构的内齿圈同轴固定，花键套旋转支撑在回转支撑座的内孔中，花键套的内孔由前向后依次为前花键孔、定位光孔和后花键孔，辅助臂行星减速机构的输入端太阳轮的后部的外花键与前花键孔配合，辅助臂行星减速机构的输入端太阳轮的后端面设有轴向延伸的外大内小的中心锥孔，导向套的前部为前小后大的中心锥体，后部为圆柱体，导向套固定安装在花键套的内孔中，导向套的后部与定位光孔轴孔配合，导向套的前部与中心锥孔配合，导向套的后端面设有轴向延伸的中心导向孔，辅助臂离合的扭矩轴的前部由前向后依次为光轴段和花键轴段，扭矩轴的光轴段和花键轴段分别与中心导向孔和后花键孔配合时扭矩轴与辅助臂行星减速机构的输入端同轴连接，扭矩轴的花键轴段位于后花键孔的后方时扭矩轴与辅助臂行星减速机构的输入端断开连接。
7、所述摆动辅助臂壳体优选为上下对称结构。
8、主摇臂壳体的采煤机机身连接端设有位于上部的机身铰接座和位于下部的调高油缸铰接座。
9、所述主摇臂还设有主摇臂电机、主摇臂离合、主摇臂传动机构和主摇臂滚筒，主摇臂传动机构包括主摇臂定轴齿轮传动机构和主摇臂行星减速机构，所述主摇臂电机和主摇臂定轴齿轮传动机构分别安装在主摇臂电机安装孔和主摇臂传动机构安装腔内，主摇臂行星减速机构安装在主摇臂传动机构安装腔的前腔壁的外侧，主摇臂电机的输出轴朝向后方布置并通过主摇臂离合与主摇臂定轴齿轮传动机构的输入端建立同轴连接和断开连接，主摇臂定轴齿轮传动机构的输出端同轴连接主摇臂行星减速机构的输入端，所述主摇臂滚筒通过方形连接套与主摇臂行星减速机构的输出端同轴固定连接。
10、前后方向上摆动油缸和辅助臂臂架优选位于主摇臂滚筒的采空侧末端截线与机身铰接座和调高油缸铰接座的前端面之间，并留有一定的安全距离。
11、所述辅助臂安装孔和主摇臂电机安装孔之间的主摇臂壳体壁上还可以设有前后贯通的管线通道。
12、主摇臂定轴齿轮传动机构可以包括第一定轴齿轮减速机构和第二定轴齿轮减速机构，第一、二定轴齿轮减速机构均呈左右展开铺设，第二定轴齿轮减速机构位于第一定轴齿轮减速机构的侧前方，第一定轴齿轮减速机构的输出端齿轮与第二定轴齿轮减速机构的输入端齿轮都设有花键孔，二者与同一花键轴的两端同轴花键连接，第二定轴齿轮减速机构的输出端齿轮与主摇臂行星减速机构的输入端同轴花键连接。
13、本发明的有益效果是：
14、本发明的复合式摇臂有两套截割系统，相当于将原来的单一截割系统拆分成主辅两个，可以充分利用更多的空间来设置，使单侧摇臂总截割功率可以增加，截割能力得到提升，而原有摇臂截割系统功率甚至可以适当降低，使得采煤机关键部件体积增大以及由此带来的设备适应性不足、有效截割功率损失大等问题都能得到改善。
15、可以利用辅助臂进行辅助截割，即辅助臂和主摇臂共同完成整个工作面的煤层开采，可以提高单侧整个复合式摇臂对宽采高范围的适应性。
16、可以利用辅助臂先行割出主摇臂的悬电机需要的通行空间，避免截割电机与煤台干涉，也可以提高单侧整个复合式摇臂对宽采高范围的适应性。
17、采煤机上应用了本发明的复合式悬电机摇臂后，可提高采高上限至中低采高开采，牵引方向上后摇臂上的辅助臂能为相应主摇臂的悬电机等割出通行空间；并且对于其中煤层厚度较大的工作面，用前辅助臂滚筒开采前主摇臂滚筒下煤，对于煤层厚度较小的工作面，用后辅助臂滚筒开采后主摇臂滚筒上部煤，还能减少后主摇臂滚筒的截割损耗。
18、采用所述复合式悬电机摇臂可以增大相应采煤机在采高上的适应性，并且可以根据采高的不同，将辅助臂壳体安装成相对主摇臂壳体呈不同的角度来满足开采需要。
19、由于单侧的复合式悬电机摇臂采用主、辅两套独立的传动系统，分别进行主开采与辅助开采，因此总截割能力相比现有摇臂大大增加，传动可靠性明显增加，或者说可以适当降低主传动的截割能力、适当减小主摇臂臂架的外形尺寸等，以提高系统的适应性与开采性能。
20、由于辅助截割开采，原有主开采传动功耗可明显降低，因此可以在滚筒结构设计上通过侧重增强装载参数、弱化截割性能参数的优化设计等提高装载性能，改善大功率开采设备因截割性能、尺寸增大等带来的装载效果问题。
21、在主摇臂壳体上预留辅助臂安装孔，将辅助臂的后悬伸部轴孔配合安装在辅助臂安装孔中，在主摇臂壳体和辅助臂臂架之间安装摆动油缸即可实现摆动辅助臂的安装，安装结构简单。
22、辅助臂通过摆动油缸与主摇臂壳体连接，随着摆动油缸的伸缩，实现辅助臂相对主摇臂壳体的摆动。该摆动结构可调整辅助臂滚筒相对煤层的上下位置，为辅助截割提供理想的辅助臂开采高度位置，实现不同结构摇臂对煤层的开采。
23、摆动油缸配合辅助臂臂架使所述摆动辅助臂具有了大范围的摆动角度，因此可提高开采适应性。
24、主摇臂壳体上安装有摆动驱动装置主摇臂端安装座，提供摆动油缸的内侧支撑；同时该摆动驱动装置主摇臂端安装座还起到对辅助臂的轴向限位作用，保证辅助臂臂架轴向限位与摆动可靠。
25、辅助臂电机将动力传递给辅助臂行星减速机构，辅助臂行星减速机构再将动力传递给辅助臂定轴齿轮传动机构，最后输出给辅助臂滚筒，该方式结构简单固定，可实现辅助臂对煤台的辅助截割。
26、辅助臂壳体的后悬伸部直接安装于主摇臂壳体内，结构紧凑体积小，对主摇臂原本的空间占用较小，主摇臂卧底等作业适应性良好。
27、辅助臂具有小尺寸的筒型输出端即前悬伸部，方便配套小直径辅助臂滚筒，特别是可以配套不同直径的辅助臂滚筒，不仅可以增加截割高度的覆盖范围，提高辅助臂对采高的适应性，改善装载效果。
28、辅助臂臂架设计成前后扁薄的结构，当安装到采煤机上时，方便设置在主摇臂滚筒的采空侧末端截线与机身铰接座和调高油缸铰接座的前端面之间，因此可避免受到煤台的影响。
29、机身铰接座和调高油缸铰接座的结构、尺寸以及在所述主摇臂上的位置与原有的悬电机结构摇臂的机身铰接座和调高油缸铰接座相同，使得同一采煤机的机身既可以安装本发明的复合式悬电机摇臂，也可以换装原有的悬电机结构摇臂。
30、通过在辅助臂电机和主摇臂电机之间的主摇臂壳体上设置前后延伸且两端贯通的管线通道，不仅方便电机电缆、油管等的走线，而且不占用额外的空间，也有利于保持主摇臂不至于过长。
1.一种含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：包括主摇臂、摆动油缸和辅助臂，所述辅助臂包括辅助臂壳体、辅助臂电机、辅助臂离合、辅助臂行星减速机构和辅助臂定轴齿轮传动机构，辅助臂壳体包括辅助臂臂架和自辅助臂臂架分别向前、后方延伸的圆筒形前悬伸部和圆筒形后悬伸部，辅助臂臂架呈前后扁薄、左右延伸的条形盒状，前悬伸部和后悬伸部分别靠近辅助臂臂架的左右端部；辅助臂定轴齿轮传动机构安装在辅助臂臂架和前悬伸部的内腔，辅助臂定轴齿轮传动机构的输出端外露于前悬伸部的前方；所述辅助臂行星减速机构和辅助臂电机一前一后安装在所述后悬伸部的内孔中，辅助臂电机的输出轴经辅助臂离合与辅助臂行星减速机构的输入端建立同轴连接和断开连接，辅助臂行星减速机构的输出端同轴连接辅助臂定轴齿轮传动机构的输入端；所述主摇臂的主摇臂壳体在左右方向上自采煤机机身连接端向滚筒安装端依次设有辅助臂安装孔、主摇臂电机安装孔和主摇臂传动机构安装腔，辅助臂安装孔和主摇臂电机安装孔均前后延伸，主摇臂传动机构安装腔局部延伸到主摇臂电机安装孔的后方，主摇臂电机安装孔的前部孔壁是向前悬伸超出辅助臂安装孔和主摇臂传动机构安装腔的悬伸段孔壁；后悬伸部由前向后插入辅助臂安装孔中并与主摇臂壳体形成转动配合，左右方向上所述前悬伸部比后悬伸部靠近采煤机机身连接端，所述摆动油缸的一端铰接在主摇臂壳体上，另一端铰接在辅助臂臂架的顶面和/或底面上，两处铰接的铰接轴线前后延伸，在摆动油缸伸缩带动下辅助臂壳体能够绕后悬伸部的轴线相对主摇臂摆动。
2.如权利要求1所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：所述辅助臂定轴齿轮传动机构包括依次外啮合的输入端齿轮、惰轮和输出端齿轮，所述输出端齿轮包括同轴设置的齿轮体和齿轮轴，轴向上齿轮体偏向齿轮轴的后端，齿轮体与惰轮外啮合，所述输出端齿轮通过齿轮轴上设置的前轴颈、中间轴颈和后轴颈旋转支撑在辅助臂壳体上，前轴颈和中间轴颈位于齿轮体前方，后轴颈位于齿轮体后方，前轴颈的前方设有花键轴段，所述花键轴段伸出到前悬伸部的前方。
3.如权利要求2所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：所述辅助臂还包括连接盘、压盖和辅助臂滚筒，连接盘套在位于前悬伸部前方的齿轮轴上并与所述花键轴段花键配合，辅助臂滚筒同轴套设并固定在连接盘的外侧，辅助臂滚筒通过其筒体内壁上的连接座上的方形凹止口与连接盘上的方形凸止口配合定位，辅助臂滚筒罩在前悬伸部的径向外侧且与前悬伸部之间不接触，所述压盖覆盖在所述连接座和连接盘的前端面上且其中部固定在所述齿轮轴的前端上。
4.如权利要求3所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：所述辅助臂还包括回转支撑座、花键套和导向套，回转支撑座位于辅助臂行星减速机构和辅助臂电机之间，辅助臂行星减速机构的内齿圈固定在后悬伸部的内孔中，回转支撑座相对行星减速机构的内齿圈同轴固定，花键套旋转支撑在回转支撑座的内孔中，花键套的内孔由前向后依次为前花键孔、定位光孔和后花键孔，辅助臂行星减速机构的输入端太阳轮的后部的外花键与前花键孔配合，辅助臂行星减速机构的输入端太阳轮的后端面设有轴向延伸的外大内小的中心锥孔，导向套的前部为前小后大的中心锥体，后部为圆柱体，导向套固定安装在花键套的内孔中，导向套的后部与定位光孔轴孔配合，导向套的前部与中心锥孔配合，导向套的后端面设有轴向延伸的中心导向孔，辅助臂离合的扭矩轴的前部由前向后依次为光轴段和花键轴段，扭矩轴的光轴段和花键轴段分别与中心导向孔和后花键孔配合时扭矩轴与辅助臂行星减速机构的输入端同轴连接，扭矩轴的花键轴段位于后花键孔的后方时扭矩轴与辅助臂行星减速机构的输入端断开连接。
5.如权利要求4所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：所述辅助臂壳体为上下对称结构。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：主摇臂壳体的采煤机机身连接端设有位于上部的机身铰接座和位于下部的调高油缸铰接座。
7.如权利要求6所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：所述主摇臂还设有主摇臂电机、主摇臂离合、主摇臂传动机构和主摇臂滚筒，主摇臂传动机构包括主摇臂定轴齿轮传动机构和主摇臂行星减速机构，所述主摇臂电机和主摇臂定轴齿轮传动机构分别安装在主摇臂电机安装孔和主摇臂传动机构安装腔内，主摇臂行星减速机构安装在主摇臂传动机构安装腔的前腔壁的外侧，主摇臂电机的输出轴朝向后方布置并通过主摇臂离合与主摇臂定轴齿轮传动机构的输入端建立同轴连接和断开连接，主摇臂定轴齿轮传动机构的输出端同轴连接主摇臂行星减速机构的输入端，所述主摇臂滚筒通过方形连接套与主摇臂行星减速机构的输出端同轴固定连接。
8.如权利要求7所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：前后方向上摆动油缸和辅助臂臂架位于主摇臂滚筒的采空侧末端截线与机身铰接座和调高油缸铰接座的前端面之间，并留有一定的安全距离。
9.如权利要求8所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：所述辅助臂安装孔和主摇臂电机安装孔之间的主摇臂壳体壁上还设有前后贯通的管线通道。
10.如权利要求9所述的含摆动辅助臂的采煤机悬电机摇臂，其特征在于：主摇臂定轴齿轮传动机构包括第一定轴齿轮减速机构和第二定轴齿轮减速机构，第一、二定轴齿轮减速机构均呈左右展开铺设，第二定轴齿轮减速机构位于第一定轴齿轮减速机构的侧前方，第一定轴齿轮减速机构的输出端齿轮与第二定轴齿轮减速机构的输入端齿轮都设有花键孔，二者与同一花键轴的两端同轴花键连接，第二定轴齿轮减速机构的输出端齿轮与主摇臂行星减速机构的输入端同轴花键连接。
