ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН Российский патент 2000 года по МПК E21C27/24 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для механизации проведения горных выработок и добычных работ.

Известен планетарный исполнительный орган бурового типа, который состоит из планетарного рабочего органа, штанг и центрального вала, взаимосвязанные между собой планетарной передачей.

И.И. Ключников, А.С. Архангельский, Проходческие комбайны ПКГ-3 и ПКГ-4. Госгортехиздат. М., 1961).

Недостатками такого исполнительного органа являются наличие только одной степени свободы, что обуславливает проведение выработки только заданного сечения и формы /круглая, арочная/; невозможность отбойки горной массы при боковом смещении рабочего органа: необходимость больших напорных усилий на забой; затрудненное обслуживание рабочего органа со стороны забоя. Кроме того, при пересечении горного массива разной крепости в крест простирания под углом к напластыванию или плоскости вращения штанг рабочего органа создаются критические нагрузки, разрушающие исполнительный орган в месте перехода контакта пород разной крепости, большая запыленность забоя, забой не обозревается, отсасывание пыли затруднено.

Известен исполнительный орган проходческого комбайна (а. с. СССР N 323553, опубл. 1972 г.), включающий стрелу, установленный в корпусе стрелы вал, породоразрушающего коронку, закрепленную на валу.

Недостатком этого органа является то, что резцы коронки быстро изнашиваются при работе на породах крепостью выше средней, т.к. резец коронки находится в контакте с породой на длине, равной половине длины окружности барабана в режиме резания, в результате он подвержен сильному износу и нагреву. Кроме того, при этом низкая производительность, сильное пылеобразование, много штыбы, распространение пыли по всему забою, ухудшающей видимость забоя для оператора /машиниста/.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является исполнительный орган горного комбайна (патент РФ N 2000431), включающий стрелу, с опорно-поворотным устройством, установленный на ней планетарный рабочий орган с центральным валом и штангами, взаимосвязанными между собой планетарной передачей, при этом передача вращения на коронке производится через паразитные шестерни.

Недостатком такого исполнительного органа является то, что работа трех штанг с коронками сопровождается увеличением пылеобразования за счет увеличения вращения частей в зоне отбойки горной массы и ее неоднократного попадания на разрушающие элементы рабочего органа, но вопрос эффективного пылеобразования не решен, так же не достигнут эффект скалывания горной массы. Движение водила и резцов коронок совмещен в одном направлении за счет расположения коронок на валах паразитной шестерни. При этом линейная скорость каждого резца коронок при встрече с забоем складывается из конечных скоростей водила и режущих коронок, тем самым, не достигается мгновенный контакт резца с забоем, остается расстояние от начала входа резца в горный массив до выхода его из массива и резец описывает удлиненную часть эпициклоиды, при этом резец испытывает повышенные динамические нагрузки за счет складывания скоростей вращения коронки и водила и работы в режиме резания, снятия стружи, сжатия породы. Кроме того, усложнена конструкция передачи за счет наличия в редукторе паразитных шестерен, совмещенных с резцовыми коронками.

Задачей изобретения является повышение эффективности разрушения различных по крепости пород, включая и крепкие, при избирательном способе, повышение производительности, снижение запыленности, повышение надежности.

Для решения поставленной задачи исполнительный орган горного комбайна включает стрелу с опорно-поворотным устройством, установленный на ней планетарный рабочий орган с центральным валом и штангами, взаимосвязанными между собой планетарной передачей, при этом в полом центральном валу расположен полый вал забурника, выполненного спереди со входными окнами, а редукторы штанг закреплены на центральном валу и стреле с возможностью поворота вместе с центральным валом в направлении, встречном движению резцов, описывающих удлиненные эпицклоиды, выполняя функции разрушения, пылеподавления, дробления горной массы и загружая ее через входные окна забурника для дальнейшей транспортировки. Оси штанги центрального вала могут быть параллельны или пересекаться в точке, расположенной за пределами рабочего органа спереди на оси центрального вала. Коронки могут быть установлены на штангах, взаимосвязанных планетарной передачей между собой и с центральным валом.

Входные окна забурника могут быть выполнены в виде сетки с возможностью отсоса пыли из зоны действия рабочего органа.

На фиг. 1 исполнительный орган изображен для проходческого агрегата с гидропневмотранспортом; на фиг. 2 - то же для комбайнов с традиционным транспортом; на фиг. 3 - траектория движения отбойно-скалывающего инструмента.

Исполнительный орган (фиг. 1) содержит планетарный рабочий орган в виде, например трех конических шнековых коронок с забурниками 1, резцами 2. Коронки установлены на штангах 3, редукторы 5 которых расположены под углом, например, 120 град, относительно центрального вала 4. Оси штанг 3 и центрального вала могут быть параллельны между собой и взаимосвязаны планетарной передачей.

Редукторы штанг 5 закреплены на центральном валу 4 и на стреле 6 исполнительного органа 2 (фиг. 1 и 2). Стрела исполнительного органа взаимосвязана с опорно-поворотным устройством 7 (показано условно) проходческого агрегата (фиг. 1) комбайна (фиг. 2). Вращение рабочего органа производится от привода 8. В полом центральном валу 4 (фиг. 1) расположен полый вал забурника, который снабжен центральным забурником 9 с входными окнами 10.

На фиг. 1 и 2 показано параллельное расположение штанг относительно центрального вала, в этом случае зубчатая передача 11, между корпусом 6 и штангами, цилиндрическая. Возможен вариант выполнения с конической передачей, в этом случае оси валов и штанг относительно оси центрального вала расположены под углом меньше 90 град и точка пересечения осей коронок расположена впереди рабочего органа на оси центрального вала за его пределами. Необходимость такого варианта появляется при увеличенном сечении проводимой выработки, чтобы обеспечить гладкие стенки /борта/ выработки и при проведении выработок по особо крепким породам с уменьшенной вынимаемой полосой при обработке забоя проходческими комбайнами, агрегатом. Схема обработки забоя - общепринятая для стреловидного исполнительного органа.

Исполнительный орган работает следующим образом. Получив движение от привода 8 (фиг. 1), забурник 9 и коронки 1 вращаются. Одновременно редукторы штанг 6 вместе с центральным валом 4 поворачиваются (переносное движение) в направлении, встречном движению резцов 2 (относительное движение) (фиг. 3). Резцы в результате сложения двух движений описывают сплошные пространственные кривые, при этом могут быть плоские удлиненные эпициклоиды или сферические в зависимости от зубчатой передачи (зацепления) 11 (цилиндрическое или коническое) сателитные шестерни с венцом (фиг. 2) или шестерней (фиг. 1). Траектория движения каждого резца лежит на сфере, центр которой находится в точке пересечения осей штанг и центрального вала относительного и переносного вращения при конической передаче или в плоскости цилиндра (фиг. 3), наружный диаметр которого равен сумме двух радиусов резцовой коронки и расстоянию между осями штанг и центрального вала, а внутренний - разности расстояния между осями штанг, центрального вала и радиуса резцовой коронки, то есть цилиндра, образованного конечными положениями резцов, описывающих удлиненные эпициклоиды, внутри которых вращаются встречно резцы центрального забурника по окружности, выполняя функции разрушения, пылеулавливания, дробления горной массы и загрузки ее через входные окна 10 для дальнейшей транспортировки.

Удлиненные эпициклоиды (фиг. 3) имеют петли, обращенные вершиной, укороченной частью эпициклоиды, к забою. Наибольшее значение скорости движения резцов в момент, когда резец не находится в контакте с забоем и описывает удлиненную часть эпициклоиды (процесс дробления вместе с забурником), а наименьшее - когда резец контактирует с углем (породой) - вершина петли укороченной эпициклоиды. Чем меньше петля - острей вершина петли, описываемая резцом, что соответствует минимальной переносной скорости резца и максимальному удару (относительное движение) на вершине острой петли, тем эффективнее процесс скалывания угля (породы), а резец проходит в контакте с забоем путь удара - внедрение, скалывание мгновенное, при этом износ резцов резко уменьшается.

При установке рабочего органа (фиг. 1) на проходческие комбайны со стреловидным исполнительным органом и традиционным транспортом входные окна, оснащенные сеткой, могут выполнять функции отсоса пыли из зоны действия рабочего органа.

На фиг. 2 показано исполнение рабочего органа для существующих комбайнов стреловидного типа, забурник центрального вала, входные окна отсутствуют, и функции рабочего органа - только отбойка, при этом редукторы 5 штанг 3 с центральным валом 4 поворачиваются в направлении, встречном движению резцов 2 на резцовых коронках (фиг. 3).

При выполнении резцовых шнековых коронок цилиндрическими рабочий орган можно применять для выемки угля при системе разработки длинными забоями на очистных комбайнах вместо шнеков. Принцип скалывания резцов, достижение мгновенного проникающего контакта с горной массой увеличит производительность очистных комбайнов, особенно при крепком угольном массиве.

Предлагаемый исполнительный орган позволит расширить область применения стреловидных проходческих комбайнов при проведении горных выработок по породам с различной крепостью. В несколько раз повышается производительность (опыт применения комбайна ПКГ доказал преимущества ударно-скалывающего режима разрушения забоя по сравнению с резанием), снижается трудоемкость, образование пыли, повышается эффективность пылеподавления путем отсоса пыли через рабочий орган, улучшается обзорность забоя оператором (машинистом).

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отбойки горного массива при проведении горных выработок комбайновым способом. Задачей изобретения является объединение преимуществ исполнительных органов стреловидного и планетарного, увеличение производительности по отбойке, проведение выработок по более крепким породам комбайнами, агрегатами со стреловидным исполнительным органом. Исполнительный орган горного комбайна включает стрелу с опорно-поворотным устройством, установленный на ней планетарный орган с центральным валом и штангами, взаимосвязанными между собой планетарной передачей. В полом центральном валу расположен полый вал забурника, выполненного спереди со входными окнами. Редукторы штанг закреплены на центральном валу и стреле с возможностью поворота вместе с центральным валом в направлении, встречном движению резцов, описывающих удлиненные эпициклоиды, выполняя функции разрушения, пылеподавления, дробления горной массы и загружая ее через входные окна забурника для дальнейшей транспортировки. Оси штанг и центрального вала могут быть параллельны или пересекаться в точке, расположенной за пределами рабочего органа спереди на оси центрального вала. Коронки могут быть установлены на штангах, взаимосвязанных планетарной передачей между собой и с центральным валом. Входные окна забурника могут быть выполнены в виде сетки с возможностью отсоса пыли из зоны действия рабочего органа. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Исполнительный орган горного комбайна, включающий стрелу с опорно-поворотным устройством, установленный на ней планетарный рабочий орган с центральным валом и штангами, взаимосвязанными между собой планетарной передачей, отличающийся тем, что в полом центральном валу расположен полый вал забурника, выполненного спереди со входными окнами, а редукторы штанг закреплены на центральном валу и стреле с возможностью поворота вместе с центральным валом в направлении, встречном движению резцов, описывающих удлиненные эпициклоиды, выполняя функции разрушения, пылеподавления, дробления горной массы и загружая ее через входные окна забурника для дальнейшей транспортировки. 2. Исполнительный орган по п. 1, отличающийся тем, что оси штанг и центрального вала параллельны или пересекаются в точке, расположенной за пределами рабочего органа спереди на оси центрального вала. 3. Исполнительный орган по п.1, отличающийся тем, что коронки установлены на штангах, взаимосвязанных планетарной передачей между собой и с центральным валом. 4. Исполнительный орган по п.1, отличающийся тем, что входные окна забурника выполнены в виде сетки с возможностью отсоса пыли из зоны действия рабочего органа.