ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН КОМБАЙНА ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ВЫЕМКИ Российский патент 1994 года по МПК E21C27/24 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при механизированной выемке пластов сложного строения, в которых чередующиеся слои полезного ископаемого и породы смяты в складки или порода представлена в пласте в виде линз неправильной формы, расположенных хаотично в различных частях забоя, при этом прочность полезного ископаемого и породы не одинакова.

Известен исполнительный орган комбайна для селективной выемки полезного ископаемого, который выполнен в виде шнека с лемехом, причем лемех жестко связан со шнеком и снабжен щетками. Ось шарнира подпружиненного щитка расположена на уровне режущей кромки шнека и смещена относительно его оси на величину радиуса максимального сечения шнека.

Недостатком является то, что этим органом могут быть селективно разработаны горизонтально залегающие и близкие к горизонтальным пласты с чередующимися слоями полезного ископаемого и породы. Если же чередующиеся пласты породы и полезного ископаемого смяты в складки или порода представлена в пласте в виде линз неправильной формы, расположенных хаотично в разных частях забоя, то селективная выемка полезного ископаемого такими исполнительными органами невозможна. Также невозможно улучшить качество руды при разработке сложных пластов путем получения разной крупности частиц полезного ископаемого и породы с последующим отделением более мелких частиц, представленных в основном породой. Кроме того, двумя барабанами, расположенными на подвижных рукоятках, трудно управлять в процессе работы.

Наибольшее распространение в горной практике получил комбайн, имеющий исполнительный орган в виде одного барабана с резцами, набранными соосно и закрепленными на валу, и привод, кинематически связанный с барабаном замкнутой цепью с резцами (прототип).

Недостатком этого комбайна является невозможность улучшения качества руды при разработке пластов полезного ископаемого с включениями породы путем получения разной крупности частиц полезного ископаемого и породы с последующим отделением более мелких частиц, представленных в основном породой.

Цель изобретения - улучшение качества руды при разработке сложных пластов полезных ископаемых.

Поставленная цель достигается тем, что в исполнительном органе комбайна для селективной выемки, включающем барабан, состоящий из набора соосных резцовых дисков, закрепленных на валу, и привод, кинематически связанный с барабаном замкнутой целью с резцами, барабан исполнительного органа снабжен дополнительным редуктором, расположенным в его средней части соосно с резцовыми дисками, установленными по обе стороны от этого редуктора и закрепленными на концах концентрических валов, на других концах которых, расположенных в дополнительном редукторе, закреплены ведомые шестерни, причем диаметры каждой пары ведомых шестерен, связанных с резцовыми дисками, одинаково удаленными от дополнительного редуктора, одинаковы, а диаметры парных ведомых шестерен, связанных с более удаленными от редуктора резцовыми дисками, меньше диаметров парных ведомых шестерен, связанных с менее удаленными от редуктора резцовыми дисками, парные ведомые шестерни одного диаметра соединены между собой промежуточными шестернями, расположенными на осях, жестко прикрепленных к корпусу дополнительного редуктора, при этом на каждой промежуточной шестерне установлены подпружиненные грузы и тормозные колодки, направленные к оси, привод барабана выполнен гидромеханическим и кинематически связан с корпусом дополнительного редуктора.

На фиг. 1 изображен комбайн для разработки сложных пластов полезных ископаемых в забое, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - продольный разрез барабана исполнительного органа; на фиг. 4 - центробежный регулятор скорости вращения промежуточной шестерни; на фиг. 5 и 6 - поперечные сечения камер пласта АБ Верхнекамского калийного месторождения при отработке его предложенным комбайном с качанием рабочего органа сверху вниз; на фиг. 7 и 8 - то же, но с качанием рабочего органа комбайна снизу вверх.

Комбайн для разработки сложных пластов полезных ископаемых содержит ходовую часть 1, раму 2, конвейер 3 для перегрузки отбитой горной массы в транспортное средство, груз 4 и исполнительный орган в виде набора соосных резцовых дисков 5-12. Привод исполнительного органа состоит из электродвигателей 13, гидромеханических муфт 14 и плоской цепи 15 с резцами. Гидромеханический привод позволяет избирательно задавать различные скорости вращения исполнительного органа при разрушении забоя, представленного целиком полезных ископаемых без включений породы или породой без включений полезного ископаемого.

Исполнительным орган с приводом закреплен на кронштейнах 16 подвижной рукояти и может опускаться и подниматься с помощью домкратов (не показаны).

В средней части исполнительного органа соосно с резцовыми дисками расположен редуктор, состоящий из корпуса 17, ведомых шестерен 18 и промежуточных шестерен 19. Ведомые шестерни 18 жестко присоединены к одним концам концентрических валов 20. На других концах валов 20 также жестко закреплены резцовые диски 5-12. Промежуточные шестерни 19 установлены на осях 21, жестко прикрепленных к корпусу 17 редуктора. На промежуточных шестернях установлены подпружиненные грузы 22, коромысла 23 и тормозные колодки 24. Подпружиненные грузы, связанные через коромысла с тормозными колодками, образуют центробежный редуктор скорости вращения промежуточной шестерни.

Таким образом каждый из резцовых дисков, расположенный с одной стороны от середины исполнительного органа, связан с соответствующим резцовым диском, расположенным с другой стороны от середины исполнительного органа, дифференциальным редуктором, образуя взаимосвязанные пары резцовых дисков 5 и 12, 6 и 11, 7 и 10, 8 и 9.

Комбайн работает следующим образом.

Подвижную рукоять с исполнительным органом поднимают в верхнюю часть забоя и производят зарубку в грудь забоя. При этом вращающий момент от электродвигателей 13 через гидромеханические муфты 14 и цепь 15 передается корпусу 17 редуктора, а через промежуточные шестерни 19, ведомые шестерни 18 и валы 20 - резцовым дискам 5-12 и разрушают горную породу.

Возможны три основных режима работы исполнительного органа комбайна в зависимости от того, чем представлен забой - полезным ископаемым, породой или полезным ископаемым с включениями породы.

В первых двух режимах моменты сопротивлений на каждом из попарно соединенных резцовых дисках, например диски 6 и 11, одинаковы, поэтому промежуточные шестерни 19 не проворачиваются вокруг своих осей 21 и ведомым шестерням 18, а следовательно, и резцовым дискам 6 и 11 передаются одинаковые вращающие моменты. Поэтому скорости вращения дисков 6 и 11 и остальных дисков относительно друг друга одинаковы. Абсолютная же скорость вращения резцовых дисков исполнительного органа зависит от прочности полезного ископаемого и породы и автоматически регулируется гидромуфтами 14. При этом чем меньше момент сопротивления, приложенный к резцовым дискам, тем с большей скоростью они вращаются. Например, если прочность полезного ископаемого больше прочности породы, то скорость вращения резцовых дисков при отработке породы больше, чем при отработке полезного ископаемого. Соответственно и средняя крупность отбитых кусков полезного ископаемого больше средней крупности кусков породы.

Если отрабатываемый забой представлен полезным ископаемым 25 с включениями породы 26, то моменты сопротивления, приложенные, например, к дискам 5 и 12 разные. Это приводит к тому, что промежуточные шестерни 19 в редукторе начинают проворачиваться, а скорости вращения резцовых дисков 5 и 12 устанавливаются обратно пропорционально прочности отрабатываемых горных пород, т. е. скорость диска 12 уменьшается, а скорость диска 5 увеличивается. Соответственно увеличивается крупность кусков полезного ископаемого и уменьшается крупность кусков породы.

Для того, чтобы не происходило остановки одного из попарно соединенных дисков при большой разнице приложенных к нему моментов сопротивлений, скорость вращения промежуточных шестерен 19 в редукторе ограничена центробежными регуляторами. Параметры настройки центробежного регулятора скорости вращения приведены ниже.

Предположим, что угловая скорость диска не должна быть ниже 60 мин^-1, а допустимое отношение скоростей вращения попарно соединенных резцовых дисков и отношение радиусов ведомых и промежуточных шестерен равно 2. Исходя из изложенного, угловая скорость корпуса 17 редуктора составляет
ω₁₇ = (ω₅ + ω₁₂) = (60˙2+60)= 90 мин^-1, (1) а угловая скорость промежуточных шестерен 19 равна
ω₁₉= (ω₅+ω₁₂)= 1(60·2-60)= 60 мин^-1, (2) где ω₁₇ - угловая скорость корпуса 17 редуктора;
ω₅, ω₁₂ - угловые скорости резцовых дисков 5 и 12;
ω₁₉ - угловая скорость промежуточной шестерни 19;
R₁₈, R₁₉ - радиусы ведомой шестерни 18 и промежуточной шестерни 19.

Так как в зависимости (2) подставлены предельные значения величин, то и скорость промежуточной шестерни, равная 60 мин^-1, - максимальная. Поэтому центробежный регулятор настраивают подбором упругости пружин и веса груза так, чтобы скорость вращения промежуточной шестерни 19 не превышала 60 мин^-1.

Таким образом, при любом режиме работы средняя крупность кусков полезного ископаемого больше средней крупности кусков породы (при прочности породы, меньшей прочности полезного ископаемого). При этом переход с одного режима работы исполнительного органа на другой осуществляется автоматически.

Отбитая горная масса грузчиком и конвейером 3 подается в транспортное средство, выдается из забоя и разделяется по крупности на грохоте или пневмоклассификаторе на полезное ископаемое и породу. Полезное ископаемое подают в общешахтный бункер и на поверхность, а породу - в выработанное пространство.

Использование предложенного технического решения позволяет увеличить содержание полезного компонента в выдаваемой горной массе и на основе этого повысить эффективность разработки пластов сложного строения, кроме того, могут быть разработаны сложные пласты, представленные одним полезным ископаемым с включениями другого полезного ископаемого.

Комбайн для разработки сложных пластов полезных ископаемых содержит ходовую часть, раму конвейер для перегрузки отбитой горной массы в транспортное средство, грузчик и исполнительный орган в виде набора дисков с резцами, расположенных на соосных валах. 8 ил.

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН КОМБАЙНА ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ВЫЕМКИ, включающий барабан, состоящий из соосных резцовых дисков, закрепленных на валу, дифференциальный редуктор и привод, кинематически связанный с барабаном замкнутой цепью с резцами, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества руды при разработке сложных пластов полезных ископаемых, он снабжен дополнительным дифференциальным редуктором с корпусом, концентрическими валами, ведомыми шестернями, расположенными на осях, промежуточными шестернями, подпружиненными грузами и тормозными колодками, причем дополнительный дифференциальный редуктор расположен в средней части барабана исполнительного органа соосно с резцовыми дисками, которые расположены по обе стороны от дополнительного дифференциального редуктора и закреплены на одних концах концентрических валов, на других концах которых закреплены ведомые шестерни, причем диаметры каждой пары ведомых шестерен, связанных с резцовыми дисками, одинаково удаленными от дополнительного дифференциального редуктора одинаковы, а диаметры парных ведомых шестерен, связанных с более удаленными от дополнительного дифференциального редуктора резцовыми дисками, меньше диаметров ведомых парных шестерен, связанных с менее удаленными от редуктора резцовыми дисками, причем парные ведомые шестерни одного диаметра соединены между собой промежуточными шестернями, оси которых жестко прикреплены к корпусу дополнительного дифференциального редуктора, при этом на каждой промежуточной шестерне установлены подпружиненные грузы и тормозные колодки, направленные к оси, а привод барабана выполнен гидромеханически и кинематически связан с корпусом дополнительного дифференциального редуктора.