[发明专利]一种采煤机永磁半直驱截割传动系统保护装置及方法

权利要求书

1.一种采煤机永磁半直驱截割传动系统保护装置，包括带动采煤机工作的驱动齿轮(1)、传动轴(2)、动力输出轴(15)和上位机(16)，其特征在于：所述的动力输出轴(15)与传动轴(2)之间设有一中间保护装置，所述的中间保护装置包括外罩(3)、液压缸(4)、轴承(5)、档位轴辐板(6)、档位轴(7)、弹簧安装座 (8)、耳板(9)、弹簧(10)、端盖(11)、复位弹簧(13)和动力输出轴轴承(14)；所述动力输出轴轴承(14)、复位弹簧(13)和档位轴(7) 依次套装在动力输出轴(15)上，端盖(11)固定在动力输出轴轴承(14)上，所述的液压缸(4)缸体固定在外罩(3)内的中部，液压缸(4)活塞杆经轴承(5)套装连接在档位轴(7)内，所述的传动轴(2)设在外罩(3)外端的中部，动力输出轴(15)、液压缸(4)和传动轴(2)同在一轴线上，传动轴(2)与驱动齿轮(1)以键连接形式连接；所述的档位轴(7)上间隔依次设有空档位、两辐板档位和四辐板档位的后中前三个档位，位于中部的两辐板档位处设有成180°分布对称设在档位轴(7)上的两个档位轴辐板(6)，位于前部的四辐板档位处设有成90°分布对称设在档位轴(7)上的四个档位轴辐板(6)，每个档位轴辐板(6)的端部均设有滑槽，与档位轴(7)中部相对位置处的外罩(3)内壁上设有成90°分布的四个直角弹簧安装座 (8)，四个直角弹簧安装座 (8)之间设有在同一平面上的四组弹簧(10)，四组弹簧(10)的中部均设有一耳板(9)，每组弹簧为两个，两两相对，两个弹簧一端固定在耳板(9)上，另一端固定在直角弹簧安装座 (8)上，每个耳板(9)面向档位轴(7)一侧上均设有与档位轴辐板(6)滑动配合的滑道，液压缸(4)上设有与上位机(16)相连的行程控制器，通过上位机控制液压缸(4)的活塞杆伸缩以及在复位弹簧(13)的作用下实现档位的切换，改变中间保护装置的总体刚度，从而实现采煤机永磁半直驱截割传动系统的保护。

2.根据权利要求1所述的一种采煤机永磁半直驱截割传动系统保护装置，其特征在于：所述的传动轴(2) 焊接固定在外罩(3)上。

3.根据权利要求1所述的一种采煤机永磁半直驱截割传动系统保护装置，其特征在于：所述的传动轴(2)上设有与上位机(16)相连的力矩传感器(12)。

4.根据权利要求1所述的一种采煤机永磁半直驱截割传动系统保护装置，其特征在于：所述弹簧(10)的刚度为180- 220N/mm。

5.根据权利要求1所述的一种采煤机永磁半直驱截割传动系统保护装置，其特征是：所述档位轴(7)上的四辐板档位与两辐板档位的轴向距离为8~12cm，两辐板档位与空挡位的轴向距离为8~12cm。

6.一种利用权利要求3所述采煤机永磁半直驱截割传动系统的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

a. 在采煤机开始运作前，通过上位机(16)控制液压缸(4)上的活塞推动活塞杆伸缩，档位轴(7)中部的两辐板档位的档位轴辐板(6)端部滑槽进入到耳板(9)的滑道内，将档位轴切换成两辐板档位状态；

b.工作时，动力输出轴(15)在采煤机截割部驱动电机动力驱动后，动力通过中间保护装置经传动轴(2)传动到驱动齿轮(1)上，带动采煤机工作；

c.采煤机截割过程中，扭矩传感器(12)实时监测采煤机工作负载力矩，将信号传至上位机（16），上位机（16）根据负载力矩大小控制液压缸(4)活塞的前后移动，使活塞杆前后伸缩以及在复位弹簧(13)的作用下实现控制档位轴(7)处于后中前三个不同档位，改变弹簧接入工作的数量，从而改变中间保护装置的总体刚度，使传动系统变刚度减振，从而实现采煤机永磁半直驱截割传动系统的保护。

7.根据权利要求6所述采煤机永磁半直驱截割传动系统的保护方法，其特征在于：

当负载力矩在0~10000N·m范围内时，上位机(16)控制液压缸(4)伸缩，控制档位轴(7)处于档位轴(7)中间两辐板档位，此时总共有两组4个弹簧作用工作；

当负载力矩在10000~40000N·m时，上位机(16)控制液压缸(4)伸缩，使档位轴后移，切换至档位轴(7)前方四辐板档位，此时四组8个弹簧均作用工作；

在两辐板档位或四辐板档位两个档位工作时，通过两组或四组弹簧吸收传动轴(2) 负载力矩末端冲击的能量，从而避免负载冲击直接冲击到采煤机截割部驱动电机上，起到柔性缓冲作用；

当末端力矩大于40000N·m时，上位机(16)控制液压缸(4)伸缩，使档位轴前移，切换至档位轴(7)后方的空挡位，此时永磁同步电机不带动负载转动，避免大冲击导致系统失效，从而保护了永磁半直驱截割传动系统。