ГОРНЫЙ КОМБАЙН Российский патент 2001 года по МПК E21C27/02 E21C31/02 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к оборудованию для механизации выемки полезных ископаемых при их добыче очистными забоями подземным способом.

Известен угольный узкозахватный комбайн для выемки без ниш, содержащий исполнительный орган, соединенный посредством рукоятки и подвижного редуктора, установленного в направляющих, закрепленных на корпусе комбайна, с редуктором привода, механизм перемещения угольного комбайна, связанный с механизмом перемещения исполнительного органа, в котором подвижной редуктор соединен с редуктором привода исполнительного органа посредством установленного перпендикулярно направляющим вала и зубчатой муфты (а.с. СССР N 1104260, кл. E 21 C 27/02, 1984).

Одним из недостатков известного решения является постоянный отбор мощности электродвигателя на подающую часть комбайна, причем чем с более высокой скоростью комбайн подвигается вдоль забоя, тем более теряется мощность, приходящаяся на его исполнительные органы. Кроме того, вал и зубчатая муфта не полностью устраняют динамичность нагружения комбайна, пульсацию и удары, особенно значимые при опрокидывании электродвигателя, приводящие к снижению долговечности работы узлов и деталей комбайна и срока его службы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является горный комбайн, включающий режущую часть с редукторами и исполнительными органами, механизм подачи, выполненный в виде дифференциала, солнечная шестерня которого через зубчатые колеса связана с электродвигателем, движитель, внешнюю зубчатую обойму дифференциала, выполненную с возможностью перемещения и взаимодействия через эксцентрик с упругим элементом, установленным на опоре и водило, соединенное с движителем через зубчатые передачи (а. с. СССР N 1265316, кл. E 21 C 27/02, 1986) - принято за прототип.

К недостаткам известного решения-прототипа, относится так же, как и в аналоге, возникновение динамического нагружения, теперь уже из-за применения в конструкции гидродомкрата, который подпитывается и управляется от постороннего насоса, не связанного с гидравлической системой, зависимой от скорости подачи и нагружения комбайна. Так при увеличении нагружения цевочное колесо начинает приостанавливаться, в результате чего эксцентрик увеличивает частоту вращения и при полной остановке цевочного колеса эксцентрик имеет наибольшее число оборотов, что связано с возникновением неконтролируемых колебаний, которые передаются гидродомкрату. В результате инертности гидравлической системы гидродомкрат совершает быстрые перемещения, при которых гидросистема не успевает срабатывать и регулирование скорости подачи прекращается.

Сущность изобретения заключается в том, что механизм подачи снабжен блоком управления, состоящим из жестко закрепленного в редукторе механизма подачи корпуса блока управления, который имеет радиально расположенные подпружиненные плунжера, установленные без зазора к обоймам подшипников эксцентрика внешней зубчатой обоймы дифференциала с возможностью удержания эксцентрика усилием упругих элементов, имеющих различную жесткость, определяемую установленными пружинами и гидравлическим сопротивлением единой гидравлической системы блока управления, образованной плунжерами со всасывающими клапанами, связанными последовательно между собой нагнетательными клапанами и аккумулятором, а также предохранительным клапаном и дросселем равного сопротивления, установленными с возможностью регулирования между аккумулятором и масляной ванной, определяющими режим нагрузки электродвигателя и кинематической цепи движителя.

Кроме того, корпус комбайна может быть выполнен с дополнительным, идентичным основному и симметрично расположенным относительно него механизмом подачи с электродвигателем и движителем, с возможностью разделения суммарной нагрузки на комбайн поровну между основным и дополнительным механизмами подачи.

Кроме того, дроссель, установленный между аккумулятором и масляной ванной, может быть выполнен в виде дросселя равного сопротивления.

Причинно-следственная связь между заявленной совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая.

Признак - "механизм подачи снабжен блоком управления" как раз и позволяет изменять скорость подачи, держать нагрузку на комбайн в оптимальных пределах, обеспечивая максимальную производительность комбайна.

Признак - "состоящим из жестко закрепленного в редукторе механизма подачи корпуса блока управления" делает блок управления компактным и дает возможность разместить его в редукторе механизма подачи без выноса наружу, то есть вписать в существующие габариты редуктора механизма подачи.

Признак - "который имеет радиально расположенные подпружиненные плунжера, установленные без зазора к обоймам подшипников эксцентрика внешней зубчатой обоймы дифференциала" позволяет удержать через обоймы подшипников эксцентрик зубчатой обоймы, превращая дифференциал редуктора механизма подачи из простой планетарной передачи в зубчатый редуктор с внутренним зацеплением, что дает возможность при перегрузке комбайна уменьшить скорость его подачи на забой до нуля и наоборот, при снижении нагрузки увеличивает удержание эксцентрика и вновь увеличить скорость подачи комбайна.

Признак - "с возможностью удержания эксцентрика усилием упругих элементов, имеющих различную жесткость" создает как бы пульсирующую подачу, когда, например, пара пружин плунжеров имеет одну установленную жесткость, а другая пара - другую, что обеспечивает нагрузку и последующую разгрузку электродвигателя подачи.

Признак - "определяемую установленными пружинами и гидравлическим сопротивлением единой гидравлической системы блока управления" позволяет не только регулировать скорость подачи за счет жесткости пружин плунжеров, но и изменять общую жесткость системы, а значит и скорость подачи, за счет управляемого изменения гидравлического сопротивления единой гидравлической системы блока управления.

Признак - "образованной плунжерами со всасывающими клапанами" позволяет при повороте эксцентрика на определенный угол и разжатии пружин плунжеров забрать масло из масляной ванны в полость плунжера, чтобы в дальнейшем обеспечить функционирование единой гидравлической системы и создание ее оптимального гидравлического сопротивления.

Признак - "связанными последовательно между собой нагнетательными клапанами и аккумулятором" дает возможность при сжатии пружин плунжеров выдавливать масло через нагнетательные клапаны и аккумулятор в регулируемый предохранительный клапан и регулируемый дроссель, изменяя тем самым гидравлическое сопротивление системы.

Признак - "а также предохранительным клапаном и дросселем, установленными с возможностью регулирования, между аккумулятором и масляной ванной" обеспечивает регулирование гидравлического сопротивления системы, что в сумме с сопротивлением пружин плунжеров определяет режим нагрузки электродвигателя и кинематической цепи движителя в оптимальном режиме с максимально возможной производительностью комбайна.

Признак - "корпус комбайна может быть выполнен с дополнительным, идентичным основному и симметрично расположенным относительно него механизмом подачи с электродвигателем и движителем" позволяет разделить суммарную нагрузку на комбайн поровну между основным и дополнительным механизмами подачи, обеспечивая работу комбайна с максимальной производительностью.

Признак - "дроссель, установленный между аккумулятором и масляной ванной может быть выполнен в виде дросселя равного сопротивления", дает возможность обеспечить одинаковый перепад давления, не зависящий от объема жидкости, проходящего через него.

Технический результат заявляемого изобретения выражается в выборе оптимальных режимов скорости подачи и нагрузки с помощью гидромеханической системы механизма подачи, состоящей из взаимоувязанных блоков управления и механических редукторов, которые осуществляют удержание эксцентрика внешней зубчатой обоймы дифференциала посредством упругих элементов и сопротивления единой гидравлической системы, регулируемого настройкой предохранительного клапана, определяющими режим нагрузки электродвигателя и кинематической цепи цевочного движителя.

На фиг. 1 изображен общий вид комбайна, вид в плане; на фиг. 2 - гидрокинематическая схема подающей части; на фиг. 3 - кинематическая схема дифференциала; на фиг. 4 - вид блока управления плунжерами; на фиг. 5 - то же, что на фиг. 1, но с дополнительным механизмом подачи.

Горный комбайн содержит режущую часть 1 с редукторами 2, электродвигателями 3, исполнительными органами 4 и механизмами подачи 5 с электродвигателем 6, движителями 7 (например, цевочными колесами) и электроблоком 8. Механизм подачи 5 содержит дифференциал 9, водило 10 и зубчатое колесо 11, которое кинематически через промежуточную шестерню соединено с колесом 12, установленном на валу 13, с другой стороны которого закреплено цевочное колесо 7, являющееся движителем комбайна. Механизм подачи связан с электродвигателем 6, который через малое солнечное колесо 14 и сателлит 15 соединено с большим солнечным колесом 16 дифференциала 9. Большое солнечное колесо 16 установлено на подшипниках 17 и имеет эксцентрик 18, на котором установлены подшипники 19 во внешней зубчатой обойме 20. На водиле 10 установлено зубчатое колесо 21. С обоймой 20 подшипника 19 эксцентрика 18 большого солнечного колеса 16 одной стороной, с возможностью контактирования, радиально расположены подпружиненные плунжера 22 с установленными пружинами 23, имеющими различную жесткость. На промежуточном валу зубчатого колеса 11 установлен тормоз 24. С плунжерами 23 корпуса блока управления 25, жестко установленного в редукторе механизма подачи 5, связаны всасывающие клапана 26, соединенные с масляной ванной 27. С плунжерами 23 последовательно связаны нагнетательные клапаны 28 и гидроаккумулятор 29, который, в свою очередь, через дроссель 30 и предохранительный клапан 31 связан с масляной ванной 27 и совместно со всасывающими клапанами 26 образует единую гидравлическую систему.

Горный комбайн может быть выполнен с дополнительным, идентичным основному и симметрично расположенным относительно него механизмом подачи 32 с электродвигателем 33 и движителем (цевочным колесом) 34.

Горный комбайн может быть выполнен с регулируемым дросселем 30, называемом дросселем равного сопротивления или постоянного перепада давления, который обеспечивает независимость расхода жидкости, протекающей через дроссель, от изменения давления жидкости в гидросистеме. Для достижения функционирования дросселя 30 в режиме постоянного перепада давления дроссель выполняют из корпуса и крышек, в которых вмонтирован клапан.

Горный комбайн работает следующим образом.

Исполнительные органы 4 приводятся в движение электродвигателем 3 через редуктора режущей части 2. Перемещение горного комбайна осуществляется механизмом подачи 5, который приводится в движение от отдельного асинхронного электродвигателя 6. В случае номинального режима дифференциал 9 работает как простая планетарная передача. Вращение от электродвигателя 6 передается малому солнечному колесу 14 через сателлиты 15 большому солнечному колесу 16 и далее водилу 10. Водило 10 вращает колесо 11 посредством колеса 21. Зубчатое колесо 11 через промежуточные шестерни передает вращение на зубчатое колесо 12 и вал 13 на цевочное колесо 7, являющееся водилом комбайна.

В режиме перегрузки водило 10 останавливается, дифференциал 9 превращается в простой зубчатый редуктор с внутренним зацеплением. Асинхронный электродвигатель 6 передает крутящий момент через малое солнечное колесо 14, сателлит 15, большому солнечному колесу 16, которое вращаясь в подшипниках 17 своим эксцентриком 18 через подшипники 19 и обойму 20 взаимодействует с плунжером 22. Плунжер 22, опираясь на пружину 23, сжимает ее и всасывающий клапан 26 открывается и засасывает масло из ванны 27.

При дальнейшем движении плунжера 22 всасывающий клапан 26 закрывается и под действием давления масла открывается нагнетательный клапан 28 и далее масло перекачивается в гидроаккумулятор 29. При этом плунжер 22 удерживает вращение эксцентрика 18, регулируя скорость комбайна. Пружины 23 плунжеров 22 могут быть установлены различной жесткости, что изменяет сопротивление единой гидравлической системы и режим работы комбайна. Но в большинстве случаев желательно устанавливать противолежащие пружины 23 плунжеров 22 различными по жесткости с другой парой пружин 23 для периодических нагружения и разгрузки электродвигателя 6 механизма подачи 5. В гидроаккумуляторе 29 давление масла выравнивается и регулируемый дроссель 30 переливается в ванну 27. Регулировка дросселя 30 осуществляется оператором в зависимости от необходимой скорости подачи, определяемой настройкой предохранительного клапана 31, не допускающего перегрузки электродвигателя механизма подачи 6. Автоматический режим регулировки и защиты механизма подачи от перегрузки производится за счет упругого элемента - пружин 22 совместно с дросселем 30, изменяющими гидравлическое сопротивление системы блока управления.

Если корпус комбайна выполнен с дополнительным механизмом подачи 32, то суммарная нагрузка на комбайн делится поровну между двумя идентичными механизмами подачи 5 и 32, за счет поочередного удержания эксцентрика 18 внешней зубчатой обоймы 20 дифференциала 9 посредством пружин 23 плунжеров 22 и единых гидравлических систем блока управления каждой подающей части.

Изобретение относится к оборудованию для механизации выемки полезных ископаемых при их добыче очистными забоями подземным способом. Задачей изобретения является обеспечение выбора оптимальных режимов скорости подачи и нагрузки с помощью гидромеханической системы механизма подачи. Горный комбайн включает режущую часть с редукторами, электродвигателями и исполнительными органами, механизм подачи, выполненный в виде дифференциала, солнечная шестерня которого через зубчатые колеса связана с электродвигателем, движитель, внешнюю зубчатую обойму дифференциала, выполненную с возможностью перемещения и взаимодействия через эксцентрик с упругим элементом, водило, соединенное с движителем через зубчатые передачи. Механизм подачи снабжен блоком управления, жестко закрепленным в редукторе механизма подачи. Блок управления имеет радиально расположенные подпружиненные плунжеры установленные без зазора к обоймам подшипников эксцентрика большого солнечного колеса дифференциала, с возможностью удержания эксцентрика усилием других элементов, имеющих различную жесткость, задаваемую установленными пружинами и сопротивлением единой гидравлической системы блока управления, образованной плунжерами со всасывающими клапанами, связанными последовательно между собой нагнетательными клапанами и аккумулятором, а также дросселем и предохранительным клапаном, установленными с возможностью регулирования между аккумулятором и масляной ванной, определяющими режим нагрузки электродвигателя и кинематической цепи движителя. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Горный комбайн, включающий режущую часть с редукторами, электродвигателями и исполнительными органами, механизм подачи, выполненный в виде дифференциала, солнечная шестерня которого через зубчатые колеса связана с электродвигателем, движитель, внешнюю зубчатую обойму дифференциала, выполненную с возможностью перемещения и взаимодействия через эксцентрик с упругим элементом, водило, соединенное с движителем через зубчатые передачи, отличающийся тем, что механизм подачи снабжен блоком управления, жестко закрепленным в редукторе механизма подачи, блок управления имеет радиально расположенные подпружиненные плунжеры, установленные без зазора к обоймам подшипников эксцентрика большого солнечного колеса дифференциала, с возможностью удержания эксцентрика усилием упругих элементов, имеющих различную жесткость, задаваемую установленными пружинами и сопротивлением единой гидравлической системы блока управления, образованной плунжерами со всасывающими клапанами, связанными последовательно между собой нагнетательными клапанами и аккумулятором, а также дросселем и предохранительным клапаном, установленными с возможностью регулирования между аккумулятором и масляной ванной, определяющими режим нагрузки электродвигателя и кинематической цепи движителя. 2. Горный комбайн по п.1, отличающийся тем, что комбайн выполнен с дополнительным, идентичным основному, и симметрично расположенным относительно него механизмом подачи с электродвигателем и движителем, с возможностью разделения суммарной нагрузки на комбайн поровну между обоими механизмами подачи. 3. Горный комбайн по п.1 или 2, отличающийся тем, что регулируемый дроссель, установленный между аккумулятором и масляной ванной, в блоке управления может быть выполнен в виде дросселя равного сопротивления.