СТАНОК ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО РАСКОЛА ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 1994 года по МПК E21C37/02 B28D1/26 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано для раскола камней и производства колотой продукции из камней (брусчатки, плит, бардюрного камня и т. п. изделий). Исходным сырьем могут служить скальные породы вскрыши, некондиционный камень, получаемый при добыче блоков, околы, остающиеся при нассировке блоков, и отходы камнерезной продукции.

Известен станок для направленного раскола камня, включающий станину, нижний блок с выдвижными рабочими органами, имеющими штоки, гидроцилиндр подачи верхнего блока, рабочий стол для установки камня и приспособление для регулировки вылета рабочих органов, выполненное в виде опорных роликов и натяжного упругого элемента, причем опорные ролики установлены на внутренней стенке блока между штоками рабочих органов, а натяжной упругий элемент размещен между штоками и опорными роликами [1] .

В указанном устройстве упругий элемент испытывает знакопеременные изгибающие нагрузки и значительную суммарную растягивающую нагрузку, воспринимаемую устройствами натяжения, что ограничивает раскалывающие усилия. Толщина упругого элемента, диаметр опорных роликов и ширина раскалывающего элемента взаимосвязаны таким образом, что уменьшение ширины раскалывающего элемента ограничено диаметрами, что ухудшает копирование поверхности камня его лезвием. Кроме того, возникающие боковые усилия со стороны упругого элемента на штоки выдвижных рабочих органов требуют для гашения реактивного момента применения направляющих со значительной величиной боковой поверхности, что приводит к дополнительному ухудшению копирования камня раскалывающими элементами из-за разрывов между их лезвиями.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является станок для направленного раскола горных пород, включающий станину, стол для установки камня, расположенный в нижней части станины между ее стойками, раскалывающий блок в виде опорной плиты, выдвижных колящих клиньев, установленных в плоскости расположения стоек, промежуточных и опорных клиньев, узел прижима раскалывающего блока к камню с гидроприводом, нажимные винты, регуляторы хода опорных клиньев [2] .

В указанном устройстве фиксаторы установлены для уменьшения хода опорных, а следовательно, и колящих клиньев в случае технологической потребности, с целью сокращения рабочего времени цикла и повышения производительности.

Ввиду того, что опорные и промежуточные клинья в процессе взаимодействия с колящими клиньями перемещаются как по вертикали, так и по горизонтали, величина контактной поверхности винта должна быть меньше величины опорной поверхности опорного клина, что ограничивает возможность наращивания вертикальных нагрузок на рабочий орган по условию допускаемых контактных напряжений при малом количестве винтов, а увеличение их количества приводит к расходу времени на регулировку.

Имеющиеся ограничения по минимальной ширине клиньев ограничивают способность адаптации колящей поверхности к форме поверхности раскалываемого камня, что негативно сказывается на качестве и энергоемкости раскола.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей установки за счет увеличения раскалывающих усилий при снижении металлоемкости конструкции и давления гидропривода, а также улучшения копирования колящими клиньями формы поверхности камня по линии раскола.

Для достижения указанной цели станок для направленного раскола горных пород, включающий станину, стол для установки камня, расположенный в нижней части станины между ее стойками, раскалывающий блок в виде опорной плиты, выдвижных колящих клиньев, промежуточных и опорных клиньев, установленных в плоскости расположения стоек, расположенных между опорной плитой и основаниями колящих клиньев, узел прижима раскалывающего блока к камню с гидроприводом, снабжен дополнительным гидроприводом индивидуального выдвижения колящих клиньев, при этом каждая стойка выполнена телескопической и снабжена узлом стопорения выдвижной части, а гидропривод узла прижима выполнен в виде гидроцилиндров, продольных установленных в стойках для связи между собой их раздвижных частей, причем опорные клинья закреплены на опорной плите оппозитно основаниям колящих клиньев и обращены наклонными гранями к этим основаниям, промежуточные клинья установлены заострениями навстречу друг другу в шахматном порядке в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения колящих клиньев между их основаниями и наклонными гранями опорных клиньев, а дополнительный гидропривод индивидуального выдвижения колящих клиньев выполнен в виде вспомогательных гидроцилиндров, установленных в плоскости расположения промежуточных и шарнирно связанных штоками и оппозитными им торцами цилиндров с основаниями этих клиньев и опорной плитой, жестко связанной с одноименными частями стоек.

Кроме того, гидропривод узла прижима снабжен дополнительным колящим блоком, оппозитным первому и выполненным в виде колочного ножа с шарнирно связанными с его концами ползунами, при этом в выдвижных частях стоек выполнены пазы, в которых расположены ползуны, а опорная плита первого колящего блока жестко связана с неподвижными частями стоек.

Кроме того, узел стопорения выдвижной части каждой стойки выполнен в виде тормозного клина, подпружиненного со стороны основания и установленного вершиной в сторону выдвижения стойки в клиновом зазоре между ее частями с возможностью фиксации положения отжатия к пружине.

Станок позволяет получать колотую продукцию из камней с формой поперечного сечения, значительно отличающейся от прямоугольной, при наличии одной более ровной поверхности с неровностями 1 см.

За счет снижения затрат энергии на трение в системе колящих, опорных и дополнительных клиньев, отсутствия упругих деформаций силовых элементов удалось в 1,5-2 раза снизить удельные энергозатраты и установленную мощность двигателя. Применение дополнительных клиньев, перемещающихся перпендикулярно направлению раскалывающих усилий, позволило снизить давление в гидросистеме с 50-80 до 17 МПа, что позволяет применять более дешевое гидрооборудование (по сравнению с существующими прессами и станками). Установка дополнительных клиньев в шахматном порядке позволяет уменьшить ширину выдвижных колящих клиньев вдвое и довести ее до половины наружного диаметра цилиндра, что значительно улучшило копирование поверхности камня рабочими органами. Кроме того, значительно уравновесились боковые усилия на корпус раскалывающего блока. Применение тормозных клиньев с углом, близким к углу самоторможения, и развитой боковой поверхностью позволило снизить контактные напряжения до допускаемых при одновременном увеличении раскалывающего усилия, которое доведено до 4,5 кН на см длины лезвия, что позволяет раскалывать камни практически любых горных пород.

Силовые характеристики станка ограничены лишь прочностью стали, однако применение легированных высокопрочных сталей позволяет уже сейчас изготовлять прессы с усилиями в десятки и сотни тысяч тонн без применения уникальных гидросиловых установок, используя серийно-выпускаемое гидрооборудование. Масса пресса при этом растет незначительно, потребляемая мощность также. Так пресс на усилие 3,5 МН (350 т. с. ) при массе 2,8 т потребляет мощность 4 кВт, а пресс на 10 МН (1000 т. с. ) имеет массу 4,5 т и потребляет мощность 7 кВт.

Расчеты показывают, что применяя поперечное воздействие дополнительных клиньев на рабочие органы, можно построить короткоходовые прессы усилием порядка 10 тыс. т. и более, но существующие стали не способны выдержать возникающие нагрузки.

На фиг. 1 представлен станок, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Станок содержит станину 1 с телескопическими стойками, выдвижные части 2 которых связаны с дополнительным колящим блоком 3 шарнирными ползунами 4. В блоке 3 закреплен с помощью болтов 5 колочный нож 6, взаимодействующий с раскалываемым камнем 7, установленным на подвижную платформу 8 стола для установки камня. В стойках установлены гидроцилиндры 9 узла прижима раскалывающего блока к камню. Гидроцилиндры шарнирно связаны с неподвижными и выдвижными частями стоек пальцами 10 и 11. Узлы стопорения частей 2 стоек выполнены в виде тормозных клиньев 12, подпружиненных со стороны основания и установленных вершинами в сторону выдвижения стоек в клиновом зазоре между их частями. Клинья 12 со стороны пружин 13 имеют штоки 14 для соединения с механизмом 15 фиксации, например, цанговым зажимом. Под подвижной 8 и неподвижной 16 платформами стола установлен первый (основной) раскалывающий блок в виде опорной плиты 17, жестко связанной с неподвижными частями стоек, в пазу 18 опорной плиты в плоскости расположения стоек закреплены опорные клинья 19 и над их наклонными гранями основаниями к ним - выдвижные колящие клинья 20, контактирующие посредством промежуточных поперечных клиньев 21, шарнирно соединенных основаниями со штоками дополнительных гидроцилиндров 22, которые установлены в шахматном порядке по обе стороны паза 18 в плоскости расположения промежуточных клиньев 21 и шарнирно связаны торцами цилиндров с плитой 17. Промежуточные клинья 21 установлены заострениями навстречу друг другу в шахматном порядке в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения колящих клиньев 20, и контактируют наклонными гранями с обращенными к клиньям 20 склоненными поверхностями опорных клиньев 19.

Станок для направленного раскола горных пород работает следующим образом.

При полностью выдвинутых штоках гидроцилиндров 9 на подпружиненную платформу 8 устанавливают камень 7 наиболее ровной поверхностью так, чтобы линия предполагаемого раскола находилась напротив центра паза, образуемого подвижной 8 и неподвижной 16 платформами стола. После этого включают гидроцилиндры 9 на втягивание штоков. Части 2 стоек перемещаются вниз, вытесняя тормозные клинья 12 за счет сил трения из клинового зазора и сжимая пружины 13, колочный нож 6, перемещаемый посредством шарнирных ползунов 4, нажимает на камень 7 своим лезвием, подвижная платформа 8 опускается до упора камня 7 в лезвия колящих клиньев 20, при этом шарнирные ползуны 4 позволяют ножу 6 копировать форму камня за счет перекоса, занимая некоторое наклонное положение, показанное на фиг. 1 пунктиром.

Затем включаются в действие соединенные гидравлически параллельно гидроцилиндры 22, подающие промежуточные клинья 21 между опорными клиньями 19 и колящими клиньями 20 и двигаются до упора в камень. Давление масла в гидросистеме начинает возрастать, усилие через камень 7 передается на верхний колочный нож 6, шарнирные ползуны 4 и через стойки на тормозные клинья 12, заклинивающие части 2 в неподвижных частях стоек. Система становится жесткой и при дальнейшем нарастании усилий на выдвижных колящих клиньях произойдет направленный раскол камня. В момент раскола гидроцилиндры 9 включены на втягивание штоков, т. е. на перемещение частей 2 стоек, одновременно к штокам 14 прикладывается усилие, достаточное для вытягивания тормозных клиньев 12 и освобождения частей 2 для перемещения в неподвижных частях стоек. Включением гидроцилиндров 9 на подъем колочного ножа и гидроцилиндров 22 на втягивание штоков с промежуточными клиньями приводят станок в исходное положение.

Использование: производство колотой продукции из камней. Сущность изобретения: на подпружиненную платформу устанавливают камень. С помощью гидроцилиндров перемещают стойки и опускают на камень колочный нож. Платформа опускается до упора камня в лезвия колящих клиньев. Включают гидроцилиндры индивидуального выдвижения колящих клиньев. Гидроцилиндры подают промежуточные клинья между опорными клиньями и колящими клиньями. Усилие через камень передается на колочный нож и через стойки на тормозные клинья. Тормозные клинья стопорят подвижные части стоек и обеспечивают жесткость системы. При дальнейшем нарастании усилий на колящие клинья происходит направленный раскол камня. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СТАНОК ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО РАСКОЛА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий станину, стол для установки камня, расположенный в нижней части станины между ее стойками, раскалывающий блок, состоящий из опорной плиты, выдвижных колящих клиньев, установленных в плоскости расположения стоек, промежуточных и опорных клиньев, размещенных между опорной плитой и основаниями выдвижных колящих клиньев, и узел прижима раскалывающего блока к камню с гидроприводом, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным гидроприводом индивидуального выдвижения колящих клиньев, каждая стойка выполнена телескопической и снабжена узлом стопорения выдвижной части, гидропривод для прижима выполнен в виде гидроцилиндров, продольно установленных в стойках и связывающих между собой раздвижные части стоек, при этом опорные клинья закреплены основаниями на опорной плите и обращены наклонными гранями к основаниям колящих клиньев, промежуточные клинья установлены заострениями друг к другу в шахматном порядке в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения колящих клиньев между их основаниями и наклонными гранями опорных клиньев, а дополнительный гидропривод индивидуального выдвижения колящих клиньев выполнен состоящим из вспомогательных гидроцилиндров, установленных в плоскости расположения промежуточных клиньев и шарнирно связанных штоками с основаниями этих клиньев, а торцами цилиндров - с опорной плитой, жестко соединенной со стойками. 2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что узел прижима снабжен дополнительным колящим блоком с установленным на нем ножом, шарнирно соединенным со стойками посредством ползунов, размещенных на концах дополнительного колящего блока и входящих в пазы, выполненные в выдвижных частях стоек, а опорная плита жестко связана с неподвижными частями стоек. 3. Станок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стойки выполнены с клиновым зазором между неподвижной и выдвижной частями, а узел стопорения частей каждой стойки выполнен в виде тормозного клина, подпружиненного со стороны основания, размещен в клиновом зазоре вершиной в сторону выдвижения стойки и установлен с возможностью фиксации его положения.