ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ФРОНТАЛЬНОГО ВЫЕМОЧНОГО АГРЕГАТА Российский патент 1997 года по МПК E21C27/02 E21C25/60 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования в горнодобывающих машинах.

Известен проходческий комбайн [1] включающий исполнительный орган стреловидного типа с режущей головкой, выполненной в виде двух вращающихся дисков, находящихся по бокам стрелы. Однако диски, хотя и вращаются одновременно, но в работе по резке добываемого горного продукта участвуют поочередно, т.к. резка указанного продукта происходит только тем диском, в сторону которого в этот момент отклоняется стрела, а по фронту резка производится только узкой периферийной кромкой режущего диска, вследствие чего производительность комбайна снижена.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является исполнительный орган фронтального выемочного агрегата [2] включающий качающуюся стрелу, установленные на ее конце два режущих барабана, которые расположены по обе стороны стрелы и жестко посажены на одном общем валу и т.д.

Существенными недостатками известного исполнительного органа является то, что режущие барабаны работают как одно целое, и если в какой-то момент на каком-то участке того или иного режущего барабана возросла нагрузка, например, из-за какого-либо твердого вкрапления в разрушаемой горный продукт, то эта нагрузка, по сути дела, возросла сразу на всем комплексе исполнительного органа, в том числе и на приводном устройстве режущих барабанов. Если нагрузка превысила допустимую и не будет уменьшена своевременно, то это может привести к останову агрегата, выходу из строя приводного устройства, поломке и пр. вследствие чего надежность выемочного агрегата и его производительность существенно снижаются.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такого исполнительного органа, в котором автоматически происходит освобождение перегруженного одного режущего органа путем передачи усилия по его освобождению на другой режущий орган с сохранением в то же время постоянной общей нагрузки на привод, техническим результатом чего является повышение надежности исполнительного органа и производительности выемочного агрегата и его экономичности.

Суть изобретения заключается в том, что режущий орган выполнен сдвоенным в виде двух коаксиально расположенных роторов, которые при постоянной одинаковой на оба ротора нагрузке работают как одно целое, а в случае увеличения нагрузки на один из них усилие по уменьшению нагрузки с него, его освобождению, автоматически передается на второй ротор увеличением нагрузки на него, с сохранением при этом постоянной общей суммарной нагрузки на роторы и на их привод путем перераспределения на роторы мощности общего привода.

Поставленная задача достигается тем, что исполнительный орган фронтального выемочного агрегата включает качающуюся стрелу, режущую головку, фронтально установленную на ее конце, и привод режущей головки, причем режущая головка выполнена сдвоенной в виде двух коаксиально расположенных режущих роторов, укрепленных на соответствующих коаксиальных валах с возможностью их независимого относительно друг друга и синхронно-противоположных возвратно-поступательных движений вдоль общей оси валов, снабженных центробежными механизмами, кинематически и гидравлически связанных с электродвигателем привода режущих роторов посредством дифференциального механизма, и двух гидравлических машин (аксиальных плунжерных насосов) с наклонными шайбами, установленных на указанных валах и последовательно объединенных в один замкнутый гидравлический контур при помощи золотников и гидротрубопроводов, причем наклонные шайбы гидромашины кинематически связаны между собой, например, тягой с возможностью синхронного противофазного изменения угла наклона наклонных шайб и каждая из наклонных шайб с соответствующим центробежным механизмом, а вал ротора электродвигателя привода режущих роторов выполнен полым и установлен на внутреннем коаксиальном валу режущего ротора с возможностью независимого от него вращения, при этом внешний коаксиальный вал режущего ротора выполнен телескопически-шлицевым с возможностью возвратно-поступательного движения внутренней его части по шлицам вдоль оси независимо от внешней, и одна из гидромашин и один из центробежных механизмов установлены на внешней части указанного вала, а вторая из его гидромашин установлена при помощи шлицевого соединения на внутреннем коаксиальном валу режущего ротора с возможностью возвратно-поступательного вала независимо от гидромашины.

Отличительными от известных существенными признаками изобретения являются следующие признаки:
ротор исполнительного органа выполнен сдвоенным в виде коаксиально расположенных двух самостоятельных режущих роторов, каждый из которых закреплен на одном из двух коаксиальных валов ротора;
режущие роторы совместно со своими валами выполнены с возможностью независимого друг от друга вращения, в т.ч. и с разными скоростями, и синхронно-противоположного возвратно-поступательного движения вдоль общей оси;
на валах режущих роторов установлены центробежные механизмы, а также две (по одной на каждом валу) гидромашины в виде известных аксиально-поршневых насосов с наклонными шайбами;
привод режущих роторов электрический двигатель, вал ротора которого выполнен полым и насажен с возможностью свободного вращения на один (внутренний) вал режущего ротора независимо от указанного вала;
ротор электродвигателя привода режущих роторов имеет с каждым из указанных валов, а также с каждой из гидромашин через указанные валы постоянную кинематическую связь посредством дифференциального механизма, водило которого соединено с торцом вала ротора электродвигателя;
наружный коаксиальный вал одного из режущих роторов выполнен телескопически-шлицевым с возможностью возвратно-поступательного осевого движения внутренней его части, на которой закреплен указанный ротор, по шлицам внешней его части, жестко соединенной с одной шестерней дифференциального механизма и на котором жестко установлена одна из гидромашин и один из центробежных механизмов с возможностью их вращения совместно с валом;
вторая гидромашина посредством шлиц установлена на внутреннем коаксиальном валу второго режущего ротора с возможностью вращения совместно с ним и возможностью возвратно-поступательного перемещения указанного вала вдоль шлиц;
второй центробежный механизм жестко закреплен на внутреннем коаксиальном валу второго режущего ротора;
роторы гидромашин в осевом направлении неподвижны;
гидромашины последовательно объединены посредством золотников и гидротрубопроводов в замкнутый контур с возможностью работы как насосы и как гидроприводы исключительно друг на друга;
наклонные шайбы кинематически, например, посредством тяги связаны между собой с возможностью одновременного противофазного изменения угла наклона наклонных шайб и с соответствующими им центробежными механизмами;
каждый из центробежных механизмов кинематически связан с соответствующим валом режущего ротора с возможностью воздействия на вал на его возвратно-поступательное движение в зависимости от скорости вращения.

На чертеже схематично изображен продольный разрез исполнительного органа фронтального выемочного агрегата.

Исполнительный орган фронтального выемочного агрегата содержит качающуюся стрелу 1, режущую головку 2, фронтально установленную на ее конце, и привод режущей головки 3, причем режущая головка выполнена сдвоенной в виде двух коаксиально расположенных режущих роторов 4 и 5, укрепленных на соответствующих коаксиальных валах 6 и 7 с возможностью их независимого относительно друг друга вращения и синхронно-противоположных возвратно-поступательных движений вдоль общей оси валов, снабженных центробежными механизмами 8 и 9, кинематически и гидравлически связанных с электродвигателем 10 их привода посредством дифференциального механизма 11, и двух гидравлических машин 12 и 13 (аксиальных плунжерных насосов) с наклонными шайбами 14 и 15, установленных на указанных валах и последовательно объединенных в один замкнутый гидравлический контур при помощи золотников 16 и 17 и гидротрубопроводов 18 и 19, причем наклонные шайбы гидромашины кинематически связаны между собой, например, тягой 20 с возможностью синхронного противофазного изменения угла наклона наклонных шайб и каждая из наклонных шайб с соответствующим центробежным механизмом, а вал 21 ротора электродвигателя привода режущих роторов выполнен полым и установлен на внутреннем коаксиальном валу 7 режущего ротора с возможностью независимого от него вращения, и при этом внешний коаксиальный вал 6 режущего ротора выполнен телескопически-шлицевым с возможностью возвратно-поступательного движения внутренней его части 22 по шлицам вдоль оси независимо от внешней 23, и одна из гидромашин 12 и один из центробежных механизмов 8 установлены на внешней части 23 указанного вала, а вторая из его гидромашин 13 установлена при помощи шлицевого соединения на внутреннем коаксиальном валу 7 режущего ротора с возможностью возвратно-поступательного движения указанного вала независимо от гидромашины.

Исполнительный орган фронтальной выемочной машины работает следующим образом.

Вращающиеся режущие роторы 4 и 5, внедряясь в горный продукт за счет поступательного движения исполнительного органа, режут и разламывают его лобовыми (торцевыми) частями. За счет последовательных движений качающейся стрелы 1 из стороны в сторону и вверх-вниз разрезание и разрушение горного продукта производится боковыми частями режущих роторов. При однородном составе горного продукта режущие роторы вращаются как одно целое, нагрузка на них одинакова, одинакова и их потребная мощность. Ротор электродвигателя 10 привода 3 вращается с равномерной скоростью в соответствии с расчетной нагрузкой. Если один из режущих роторов встречает более твердое вкрапление в горном продукте, его скорость вращения за счет увеличения сопротивления снижается. При этом дифференциальный механизм 11 немедленно вынуждает увеличивать в той же степени скорость вращения второго режущего ротора, и общая нагрузка на ротор электродвигателя могла бы тоже возрасти, поскольку неизбежно могла бы возрасти общая нагрузка на режущие роторы. Однако центробежные механизмы 8 и 9 в этот момент автоматически отодвигают назад на некоторую величину тот режущий ротор, который замедлил скорость своего вращения, нагрузка на который несколько уменьшается, и выдвигают вперед на ту же величину режущий ротор, который увеличил свою скорость, увеличивая на него нагрузку. Поскольку вал 2 ротора двигателя насажен на коаксиальный вал 7 с возможностью его независимого от него вращения, он продолжает свое вращение с прежней скоростью, но центробежные механизмы кинематически связаны с наклонными шайбами 14 и 15, и они вынуждают их изменить свои углы наклона так, чтобы при увеличении разности скорости вращения роторов у гидромашин 12 и 13 в соответствии с изменением скорости вращения валов режущих роторов производительность оставалась равной между обеими гидромашинами, так как жидкость в их замкнутом контуре практически несжимаема, поэтому мощность с той машины, скорость вращения которой увеличилась, но уменьшился угол наклона ее наклонной шайбы, передается на ту гидромашину, скорость вращения которой уменьшилась, но увеличился угол наклона ее наклонной шайбы. Поэтому гидромашина передает свою мощность на гидромашину режущего ротора, замедлившего скорость своего вращения. При разрушении указанным ротором твердого вкрапления нагрузки на роторы выравниваются, скорости их вращения уравниваются между собой, все детали механизмов, изменявшие свое положение, возвращаются в исходное положение. Таким образом происходит взаимное автоматическое высвобождение режущих роторов, а ротор электродвигателя их привода всегда вращается с постоянной (расчетной) скоростью и нагрузкой при постоянной мощности.

При необходимости выемочный агрегат может быть оснащен дополнительной наружной рукояткой для ручной корректировки изменения угла наклона наклонных шайб.

Внедрение указанного изобретения позволяет получить фронтальный выемочный агрегат повышенной надежности с более высокой производительностью и экономичностью.

Изобретение предназначено для использования в горнодобывающих машинах. Сущность изобретения: исполнительный орган фронтального выемочного агрегата содержит качающуюся стрелку, режущую головку, фронтально установленную на ее конце, и привод режущей головки, причем режущая головка выполнена сдвоенной в виде двух коаксиально расположенных режущих роторов, укрепленных на соответствующих коаксиальных валах с возможностью их независимого относительно друг друга вращения и синхронно-противоположных возвратно-поступательных движений вдоль общей оси валов, снабженных центробежными механизмами, кинематически и гидравлически связанных с электродвигателем их привода посредством дифференциального механизма и двух гидравлических машин /аксиальных плунжерных насосов/ с наклонными шайбами, установленных на указанных валах и последовательно объединенных в один замкнутый гидравлический контур при помощи золотников и гидротрубопроводов, причем наклонные шайбы гидромашин кинематически связаны между собой, например, тягой с возможностью синхронного противофазного изменения угла наклона наклонных шайб и каждая из наклонных шайб с соответствующим центробежным механизмом, а вал ротора электродвигателя привода режущих роторов выполнен полым и установлен на внутреннем коаксиальном валу режущего ротора с возможностью независимого от него вращения, и при этом внешний коаксиальный вал режущего ротора выполнен телескопически-шлицевым с возможностью возвратно-поступательного движения внутренней его части по шлицам вдоль оси независимо от внешней и одна из гидромашин и один из центробежных механизмов уставлены на внешней части указанного вала, а вторая из его гидромашин установлена при помощи шлицевого соединения на внутреннем коаксиальном валу режущего ротора с возможностью возвратно-поступательного движения указанного вала независимо от гидромашины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Исполнительный орган фронтального выемочного агрегата, включающий качающуюся стрелу, режущую головку, фронтально установленную на ее конце, и привод режущей головки, отличающийся тем, что режущая головка выполнена сдвоенной в виде двух коаксиально расположенных режущих роторов, укрепленных на соответствующих коаксиальных валах с возможностью их независимого относительно друг друга вращения и синхронно-противоположных возвратно-поступательных движений вдоль общей оси валов, снабженных центробежными механизмами, кинематически и гидравлически связанных с электродвигателем их привода посредством дифференциального механизма, и двух гидравлических машин с наклонными шайбами, установленных на указанных валах и последовательно объединенных в один замкнутый гидравлический контур при помощи золотников и гидротрубопроводов, причем наклонные шайбы гидромашин кинематически связаны между собой, например, тягой с возможностью синхронного противофазного изменения угла наклона наклонных шайб, и каждая из наклонных шайб с соответствующим центробежным механизмом, а вал ротора электродвигателя привода режущих роторов выполнен полым и установлен на внутреннем коаксиальном валу режущего ротора с возможностью независимого от него вращения. 2. Исполнительный орган по п.1, отличающийся тем, что внешний коаксиальный вал режущего ротора выполнен телескопически-шлицевым с возможностью возвратно-поступательного движения внутренней его части по шлицам вдоль оси независимо от внешней, и одна из гидромашин и один из центробежных механизмов установлены на внешней части указанного вала. 3. Исполнительный орган по п.1, отличающийся тем, что вторая из его гидромашин установлена при помощи шлицевого соединения на внутреннем коаксиальном валу режущего ротора с возможностью возвратно-поступательного движения указанного вала независимо от гидромашины.