УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ ПО ГИПСОМЕТРИИ ПЛАСТА Российский патент 1994 года по МПК E21C27/00 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к агрегатам для выемки угольных пластов.

Известно устройство для управления выемочным агрегатом, включающее секции цилиндрических направляющих для движения кольцевого исполнительного органа, соединение которых с рычагами выполнено с применением эластичных втулок.

Недостаток устройства заключается в том, что применение эластичных втулок не обеспечивает эффективной защиты от ударных нагрузок под действием струговых кареток на направляющие в местах их перегиба при сложной гипсометрии из-за малых возможных при этом относительных смещений направляющих и рычагов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее секции шарнирно соединенных цилиндрических направляющих кольцевого исполнительного органа со струговыми каретками, связанные жестко с секциями направляющих двуплечие рычаги, шарнирно соединенные со штоками гидроцилиндров управления. В свою очередь гидроцилиндры управления соединены с проушинами с кронштейнами забойного конвейера или перекрытиями секций крепи [1] .

Недостатком этого устройства является его повышенная жесткость, обусловленная практической несжимаемостью рабочей жидкости, запертой в поршневой и штоковой полостях выключенного цилиндра управления, что приводит к росту ударных нагрузок при воздействии струговых кареток на направляющие в местах относительного поворота их секции. В результате снижается надежность работы агрегата, повышается износ роликов струговых кареток и направляющих.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства управления путем снижения ударных нагрузок, возникающих при движении струговых кареток исполнительного органа направляющим.

Поставленная цель достигается тем, что в замкнутой по торцам цилиндрической полости внутри штока гидроцилиндра управления размещен с возможностью осевого перемещения плунжер с проточкой, причем диаметр первого торца плунжера больше диаметра второго торца этого плунжера. Первый, второй торец плунжера и его проточка образуют с замкнутой цилиндрической полостью нижнюю, верхнюю и промежуточную камеры. Нижняя камера через постоянный гидродроссель связана с поршневой полостью гидроцилиндра управления, а верхняя камера через канал в штоке соединена со штоковой полостью этого гидроцилиндра. Промежуточная камера дополни- тельным каналом в штоке связана со сливной гидролинией. Между торцами цилиндрической полости и плунжером размещены упругие элементы в виде пружин. При этом диаметр второго торца плунжера связан с диаметром первого его торца, а также с диаметрами поршня и штока гидроцилиндра управления определенной аналитической зависимостью.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом, показывает, что заявляемое решение отличается перечисленными выше признаками, за счет которых обеспечивается достижение цели изобретения. Поэтому заявляемое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Раннее применение указанных в их определенной взаимосвязи в устройствах управления выемочными агрегатами известно не было.

Благодаря указанным отличиям от прототипа обеспечивается возможностью колебательного движения штока с поршнем гидроцилиндра управления при запертых гидролиниях, подведенных к гидроцилиндру управления, и обеспечивается повышение надежности работы устройства управления за счет снижения ударных воздействий струговых кареток на секции цилиндрических направляющих в местах их относительного поворота в соответствии с гипсомет- рией угольного пласта.

На фиг. 1 изображено устройство управления выемочным агрегатом в профиле пласта; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Устройство содержит секции гидравлических направляющих 1 исполнительного органа со струговыми каретками 2. Каждая из секционных направляющих 1 жестко соединена с одним концом двухплечевого рычага 3, другое плечо которого шарнирно закреплено на штоке 4 гидроцилиндра управления 5. Последний соединен с кронштейном забойного конвейера 6 или перекрытия 7 секции крепи. Средняя часть двуплечевого рычага 3 также соединена шарнирно с конвейером 6 или перекрытия 7 секции крепи. Каждый гидроцилиндр управления 5 гидролиниями 8 и 9 через гидрозамок и гидрораспределитель (не показаны) соединен с напорной и сливной гидролиниями.

Внутри штока 4 в замкнутой по торцам цилиндрической полости с уступом размещен плунжер 10 с проточкой, причем диаметр D₁ первого торца 11 плунжера 10 больше диаметра d₁ второго торца 12. Между торцами 11 и 12 плунжера 10 и торцами замкнутой цилиндрической полости размещены упругие элементы, выполненные в виде нижней 13 и верхней 14 пружин.

Плунжер с проточкой совместно с замкнутой цилиндрической полостью образуют нижнюю 15, верхнюю 16 и промежуточную 17 камеры.

Нижняя камера 15 через постоянный гидродроссель 18 соединена с поршневой полостью 19 гидроцилиндра управления 5, диаметр которой равен D. Верхняя камера 16 каналом 20 в штоке 4, причем диаметр последнего равен d, соединена со штоковой полостью 21 гидроцилиндра управления 5. Промежуточная камера 17 с помощью дополнительного канала 22 связана непосредственно со сливной гидролинией. Диаметр d₁ второго торца 12 плунжера 10 связан с диаметрамиD₁, D и d зависимостью
d₁= D/D .

Работа устройства управления выемочным агрегатом осуществляется следующим образом. При подаче рабочей жидкости под давлением через гидролинии 8 или 9 соответственно в поршневую 19 или штоковую 21 полости гидроцилиндра управления 5 происходит выдвижение или втягивание штока 4, который, воздействуя на двуплечий рычаг 3, изменяет положение цилиндрических направляющих 1 со струговыми каретками 2 относительно почвы или кровли пласта. За счет изменения формы поверхностей почвы или кровли пласта осуществляется управление движением выемочного агрегата в соответствии с гипсометрией пласта.

При раздвижке гидроцилиндра управления 5 рабочая жидкость под давлением через постоянный гидродроссель 18 поступает также в нижнюю камеру 15 и воздействует на торец 11 плунжера 10, который, сжимая пружину 14, перемещается вверх. При этом жидкость из верхней 16 и промежуточной 17 камер через каналы 20 и 22 вытесняется в сливную гидролинию.

При сокращении гидроцилиндра управления 5 рабочая жидкость под давлением через канал 20 поступает в верхнюю камеру 16 и, воздействуя на торец 12, перемещает плунжер 10 вниз, который торцом 11 сжимает пружину 13, выталкивает жидкость из нижней камеры 15 в поршневую полость 19. Поскольку объем промежуточной камеры 17 при этом увеличивается, то через дополнительный канал 22 жидкость поступает в эту камеру из сливной гидролинии. После отключения гидроцилиндра управления 5 от напорной и сливной гидролиний гидролинии 8 и 9, поршневая 19 и штоковая 21 полости запираются гидрозамком (не показан). При этом давление жидкости в поршневой 19 и штоковой 21 полостях перерас- пределяется с учетом знака и направления действия статической нагрузки, действующей на шток 4, значений площадей указанных полостей. В результате с учетом значений площадей торцов 11 и 12 плунжера 10 и жесткостей пружин 13 и 14 плунжер 10 установится в некоторое промежуточное положение.

При ударном воздействии струговой каретки 2 на секцию направляющей 1 в местах относительного поворота секций вдоль очистного забоя в соответствии с гипеpметрией почвы или кровли пласта соседние секции направляющих стремятся уменьшить угол относительного поворота между ними. Это теперь оказывается возможным за счет перемещения двуплечего рычага 3 и штока 4 с поршнем относительно гидроцилиндра управления 5 при запертых гидролиниях 8 и 9.

Если, например, ударное воздействие направлено так, что шток 4 должен выдвинутся из цилиндра, то рабочая жидкость из штоковой полости 21 по каналу 20 перетекает в верхнюю камеру 16 и, воздействуя на торец 12 плунжера 10, перемещает его вниз. При этом плунжер 10 сжимает нижнюю пружину 13. Рабочая жидкость из полости 15 вытесняется через постоянный гидродроссель 18 в поршневую полость 19. При уменьшении ударного воздействия плунжер 10 под действием пружины 13 начинает перемещаться вверх, сжимая верхнюю пружину 14 и вытесняя жидкость из верхней камеры 16 в штоковую полость 21. При этом рабочая жидкость из поршневой полости 19 через постоянный гидродроссель 18 поступает в нижнюю камеру 15. Изменение объема рабочей жидкости в промежуточной камере 17 компенсируется за счет гидравлической связи ее через дополнительный канал 22 непосредственно со сливной гидролинией.

Аналогично происходит колебательное перемещение штока 4 с поршнем, если первоначальное ударное воздействие направлено на сокращение гидроцилиндра управления 5.

Колебательное движение штока 4 сопровождается знакопеременным перетеканием рабочей жидкости через постоянный гидродроссель 18 и по каналу 20. В результате гидравлических потерь прирост давления, уменьшается в результате рассеивания энергии жидкости. Этому способствует и трение поршня и штока 4 о цилиндр гидроцилиндра управления 5. В итоге колебания штока 4 затухают и он возвращается в исходное статическое положение.

Колебательное движение штока 4 при запертых штоковой 21 и поршневой 19 полостях может быть обеспечено при выполнении условия о том, что объемы жидкости, вытесняемые из этих полостей, равны объему жидкости, поступающей соответственно в верхнюю 16 или нижнюю 15 камеры. Полагая, что объемы пружин 13 и 14 равны, получим
d21

После преобразований зависимостей (1) и (2) получаем
d₁= D/D . (3)
Зависимость (3) позволяет определить диаметр второго торца d₁ плунжера 10 при известных диаметрах поршня D и штока d гидроцилиндра управления 5 и принятом значении диаметра первого торца D₁ плунжера 10.

Таким образом, за счет того, что в замкнутой по торцам цилиндрической полости штока гидроцилиндра управления размещен подпружиненный плунжер с торцами различного диаметра, причем нижняя камера плунжера через постоянный гидродроссель гидравлически связана с поршневой полостью гидроцилиндра управления, а верхняя камера плунжера - со штоковой полостью этого гидроцилиндра, причем диаметры торцов плунжера, диаметры поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра управления связаны между собой определенной зависимостью, обеспечивается повышение надежности работы устройства управления в результате снижения ударных воздействий кареток направляющих исполнительного органа выемочного агрегата.

Применение: изобретение относится к горной промышленности. Сущность: направляющие исполнительного органа жестко соединены с одним из плечей двуплечих рычагов, свободное плечо которых шарнирно соединено с гидроцилиндрами управления. Один из рычагов шарнирно соединен с перекрытием, а другой - с кронштейном конвейера. Цилиндры гидроцилиндров управления сообщены с напорной и сливной гидролиниями. В выполненной внутри штока каждого гидроцилиндра управления цилиндрической замкнутой по торцам полости установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненный по обоим торцам плунжер. Диаметр нижнего торца плунжера больше диаметра верхнего его торца. Торцы плунжера и его проточка образуют с замкнутой цилиндрической полостью нижнюю, верхнюю и промежуточную камеры. Нижняя камера гидравлически связана с поршневой полостью гидроцилиндра посредством постоянного дросселя. Верхняя камера связана посредством выполненного в штоке канала со штоковой полостью гидроцилиндра. Промежуточная камера через дополнительный канал в штоке связана со сливной гидролинией. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ ПО ГИПСОМЕТРИИ ПЛАСТА, включающее два двуплечих рычага, один из которых шарнирно соединен с перекрытием, а другой - с кронштейном конвейера, одно плечо каждого рычага жестко соединено с направляющей исполнительного органа, а другое закреплено на штоке гидроцилиндра управления, цилиндр которого соединен с напорной и сливной гидролиниями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства путем снижения ударных нагрузок, каждый гидроцилиндр управления снабжен подпружиненным по обоим торцам плунжером с проточкой, размещенным с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси штока этого гидроцилиндра в выполненной внутри штока цилиндрической полости, замкнутой по торцам, причем диаметр нижнего торца плунжера больше диаметра верхнего его торца, при этом торцы плунжера и его проточка образуют с замкнутой цилиндрической полостью нижнюю, верхнюю и промежуточную камеры, нижняя из которых гидравлически связана с поршневой полостью гидроцилиндра посредством постоянного гидродросселя, верхняя камера связана посредством выполненного в штоке канала со штоковой полостью гидроцилиндра, а промежуточная камера - посредством выполненного в штоке дополнительного канала со сливной гидролинией. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметр верхнего торца плунжера определяется по формуле
d₁= D/D,
где D₁ и d₁ - диаметры нижнего и верхнего торцов плунжера;
D и d - диаметры поршня и штока гидроцилиндра управления.