УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2007 года по МПК E21C27/32 

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам управления положением выемочной машины, в частности струговой установки, в комплексах для подземной добычи полезных ископаемых.

Известно устройство управления положением выемочной машины, содержащее соединенные между собой гидродомкрат передвижки, связанный с секцией крепи, толкатель, который посредством горизонтальной оси шарнирно соединен со ставом выемочной машины, и гидродомкрат управления, цилиндр которого снабжен сферической головкой, шарнирно установленной в гнезде кронштейна става выемочной машины (Патент США №4492410. Дата выдачи 85.01.08. Int. C1. E 21 C 27/32. Apparatus for controlling the position of a mineral mining machine). При этом диаметр сферической головки цилиндра больше его наружного диаметра, а гнездо кронштейна става состоит из нескольких частей, связанных между собой посредством болтовых соединений и образующих совместно внутреннюю поверхность гнезда в форме части сферы, охватывающей головку цилиндра. Головка штока гидродомкрата управления установлена в пазу толкателя и связана с ним посредством оси, установленной в отверстии толкателя и снабженной сферической поверхностью, контактирующей с отверстием в головке штока.

Такое исполнение устройства управления положением выемочной машины позволяет обеспечить подъем завальной либо забойной части става выемочной машины путем, соответственно, раздвижки либо складывания гидродомкрата управления. При этом силовое взаимодействие между головками цилиндра и штока гидродомкрата управления с соответствующими опорными элементами толкателя и става приводит к тому, что толкатель и став совершают взаимный разворот вокруг соединяющей их горизонтальной оси. Это позволяет управлять положением выемочной машины, связанной со ставом, в частности, стругом.

При проведении этих операций и в ходе выдвижки става на забой гидродомкрат поворачивается на ограниченный угол в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Возможность этого разворота обеспечивается наличием сферических шарниров в соединениях его со ставом и толкателем.

Указанное устройство имеет ряд недостатков. Одним из них является то, что заштыбовка паза, в котором установлена головка штока гидродомкрата управления, лишает соединение гидродомкрата с толкателем необходимой угловой развязки, что может привести к изгибу штока и поломке гидродомкрата.

Другой недостаток обусловлен тем, что гнездо кронштейна става состоит из нескольких частей, связанных между собой посредством болтовых соединений и образующих совместно внутреннюю поверхность гнезда в форме части сферы. Сложность конструкции, образованной несколькими деталями, сопрягаемыми по ряду поверхностей и связанными посредством резьбовых соединений, работающей в условиях знакопеременных нагрузок, снижает ее надежность, одновременно увеличивая стоимость устройства. Кроме того, воздействие агрессивной шахтной среды может привести к коррозии резьбовых соединений, что также снижает надежность и ухудшает условия обслуживания устройства.

Необходимо отметить, что выполнение диаметра сферической головки цилиндра большим, чем его наружный диаметр, хотя и позволяет несколько уменьшить длину гидродомкрата за счет размещения его рабочей полости в сфере, однако приводит к росту поперечных размеров места крепления гидродомкрата управления к ставу. Помимо того, это решение затрудняет подвод рабочей жидкости в поршневую полость гидродомкрата, поскольку место подвода находится внутри сферического шарнира.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство управления положением выемочной машины, содержащее соединенные между собой гидродомкрат передвижки, связанный с секцией крепи, толкатель, который посредством горизонтальной оси шарнирно соединен со ставом выемочной машины, и гидродомкрат управления, цилиндр и шток которого снабжены сферическими головками, шарнирно установленными в гнездах соответственно кронштейна става выемочной машины и толкателя (Патент США №4571003. Дата выдачи 86.02.18. Int. C1. E 21 C 27/32. Apparatus for controlling the position of a mineral mining machine). При этом диаметр сферической головки цилиндра больше его наружного диаметра, а гнездо кронштейна става состоит из нескольких частей, связанных между собой посредством болтовых соединений и образующих совместно внутреннюю поверхность гнезда в форме части сферы, охватывающей головку цилиндра. Гнездо толкателя состоит из двух частей, связанных между собой посредством болтовых соединений и нескольких опорных сопрягаемых поверхностей, образующих совместно внутреннюю поверхность гнезда в форме части сферы, охватывающей головку штока.

Это решение устраняет один из недостатков аналога - возможность заштыбовки паза, в котором установлена головка штока гидродомкрата управления, приводящая к отказам в работе гидродомкрата. Однако остальные, вышеуказанные недостатки сохраняются и в прототипе. Кроме того, конструкция гнезда толкателя имеет те же недостатки, что и гнездо кронштейна става: сложность изготовления, низкую надежность, снижение эксплуатационных свойств при работе в агрессивной среде.

В основу изобретения поставлена задача создать устройство управления положением выемочной машины, в котором путем изменения конструкции шарнирных связей между гидродомкратом управления, кронштейном става и толкателем и введения в устройство новых элементов обеспечивается снижение трудоемкости и стоимости изготовления, повышение надежности его работы и улучшение эксплуатационных характеристик.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство управления положением выемочной машины содержит соединенные между собой гидродомкрат передвижки, связанный с секцией крепи, толкатель, который посредством горизонтальной оси шарнирно соединен со ставом выемочной машины, и гидродомкрат управления, цилиндр и шток которого снабжены сферическими головками, шарнирно установленными в гнездах соответственно кронштейна става выемочной машины и толкателя. Согласно изобретению, по крайней мере, в одном из гнезд выполнена цилиндрическая расточка, в которой между сферической головкой и торцом цилиндра установлена втулка, зафиксированная от смещения вдоль оси расточки. Втулка снабжена, по крайней мере, одним ограничителем, размещенным с возможностью контакта с поверхностью сферической головки гидродомкрата при его складывании. Внутренняя поверхность втулки расположена с зазором вокруг шейки головки, а расстояние между ближними торцами цилиндра и втулки больше длины посадочной поверхности втулки в гнезде.

Отличительными от прототипа существенными признаками изобретения являются выполнение, по крайней мере, в одном из гнезд цилиндрической расточки, в которой между сферической головкой и торцом цилиндра установлена втулка, зафиксированная от смещения вдоль оси расточки; наличие во втулке, по крайней мере, одного ограничителя, размещенного с возможностью контакта с поверхностью сферической головки гидродомкрата при его складывании, расположение внутренней поверхности втулки с зазором вокруг шейки головки, выполнение расстояния между ближними торцами цилиндра и втулки больше длины посадочной поверхности втулки в гнезде.

Эти признаки, в сочетании с известными, позволяют обеспечить надежную работу шарнирного соединения сферической головки гидродомкрата с гнездом, а также удобство выполнения монтажа-демонтажа гидродомкрата, осуществляемого посредством установки его сферической головки, с предварительно надетой на шейку головки втулкой, в цилиндрическую расточку гнезда, ввода в расточку гнезда втулки и осевой фиксации последней. Простота предлагаемой конструкции, в сравнении с прототипом, и отсутствие болтовых соединений повышают надежность устройства и снижают стоимость его изготовления. Кроме того, размещение втулки между сферической головкой и торцом цилиндра, вокруг шейки головки, обеспечивает удобство подвода рабочей жидкости в поршневую полость гидродомкрата, поскольку место подвода не находится внутри сферического шарнира, как в прототипе.

В отдельных случаях выполнения устройства во втулке, со стороны, соседствующей со сферической головкой, выполнена расточка, ограниченная буртом, внутренний диаметр которого больше диаметра сферической головки. В расточке втулки установлены, по крайней мере, два ограничителя, выполненные в виде сухарей. Внутренний диаметр ограничителей меньше диаметра сферической головки, а наружный диаметр соответствует диаметру расточки втулки. Ограничители установлены с возможностью извлечения их из расточки втулки после отвода ее от сферической головки.

Такое выполнение устройства позволяет упростить процесс установки втулки на шейку головки гидродомкрата. Втулка в этом случае может надеваться на шейку со стороны головки, а затем после отвода ее от головки в расточку втулки устанавливаются ограничители-сухари, осевое смещение которых ограничивается буртом втулки. В дальнейшем процесс сборки осуществляется так же, как и в общем случае.

Также в отдельных случаях выполнения устройства на наружной поверхности втулки выполнена канавка, а в гнезде выполнены два сквозных отверстия, перпендикулярных оси цилиндрической расточки гнезда. В отверстиях гнезда размещены два валика с возможностью контакта со стенками канавки втулки.

Это позволяет осуществить осевую фиксацию втулки в цилиндрической расточке гнезда без помощи болтовых соединений, что упрощает обслуживание и повышает надежность работы устройства.

Дополнительным техническим результатом применения устройства, согласно изобретению, является возможность уменьшения поперечных размеров места крепления гидродомкрата управления к ставу, а также возможность унификации элементов крепления штока и цилиндра гидродомкрата управления к толкателю и ставу соответственно.

На фиг.1 показан пример выполнения устройства, согласно изобретению, в исходном положении. На фиг.2 показан пример выполнения устройства, согласно изобретению, в положении с раздвинутым гидродомкратом управления. На фиг.3 показан вид А фиг.1. На фиг.4 показан разрез Б-Б фиг.3. На фиг.5 показан разрез В-В фиг.3 в отдельном случае выполнения устройства.

Пример выполнения устройства управления положением выемочной машины (см. фиг.1, 2, 3) содержит соединенные между собой гидродомкрат передвижки 1, связанный с секцией крепи 2, толкатель 3, который посредством горизонтальной оси 4 шарнирно соединен со ставом выемочной машины 5, и гидродомкрат управления 6, шток 7 и цилиндр 8 которого снабжены сферическими головками 9 и 10 соответственно. Сферическая головка 9 штока (см. фиг.4) шарнирно установлена в гнезде 11 толкателя 3. В гнезде 11 выполнены коническая расточка 12 и цилиндрическая расточка 13, в которой между сферической головкой 9 и торцом цилиндра 8 установлена втулка 14. На наружной поверхности втулки 14 выполнена канавка 15. В толкателе 3 выполнены два отверстия 16, в которых размещены валики 17 с возможностью контакта со стенками канавки 15. Втулка 14 снабжена ограничителем 18, поверхность которого выполнена в форме конической впадины и размещена с возможностью контакта с поверхностью сферической головки 9 гидродомкрата при его складывании. Внутренняя поверхность 19 втулки расположена с зазором вокруг шейки 20 головки 9, а расстояние между ближними торцами цилиндра 8 и втулки 14 больше длины посадочной поверхности втулки 14 в гнезде 11. На штоке 7 размещен поршень 21, закрепленный посредством гайки 22.

Сферическая головка 10 цилиндра (см. фиг.5) шарнирно установлена в гнезде 23 кронштейна става 24. В гнезде 23 выполнены коническая расточка 25 и цилиндрическая расточка 26, в которой между сферической головкой 10 и торцом цилиндра 8 установлена втулка 27. На наружной поверхности втулки 27 выполнена канавка 28. В кронштейне става 24 выполнены два отверстия 29, в которых размещены валики 30 с возможностью контакта со стенками канавки 28. Во втулке 27 выполнена расточка 31, ограниченная буртом 32, внутренний диаметр которого больше диаметра сферической головки. В расточке 31 втулки установлены два съемных ограничителя 33, выполненных в виде сухарей, диаметр внутренней поверхности 34 которых меньше диаметра сферической головки, а наружный диаметр соответствует диаметру расточки 31 втулки. Поверхность 35 ограничителей 33 выполнена в форме конической впадины и размещена с возможностью контакта с поверхностью сферической головки 10 гидродомкрата при его складывании. Внутренняя поверхность 34 ограничителей 33 расположена с зазором вокруг шейки 36 головки 10, а расстояние между ближними торцами цилиндра 8 и втулки 27 больше длины посадочной поверхности втулки 27 в гнезде 23. Ограничители 33 установлены с возможностью извлечения их из расточки 31 втулки после отвода ее от сферической головки 10. Подвод рабочей жидкости в поршневую полость гидродомкрата управления 6 осуществляется через бонку 37, а в штоковую полость - через бонку 38.

Достижение технического результата в данном примере исполнения устройства осуществляется следующим образом. Для выдвижки става на забой при распертой секции крепи 2 производится складывание гидродомкрата передвижки 1, связанного с толкателем 3. В результате этого толкатель 3 выдвигается на забой и, взаимодействуя через ось 4 со ставом выемочной машины 5, производит выдвижку става на забой.

Для подъема завальной части става выемочной машины 5 рабочая жидкость через бонку 37 подается в поршневую полость гидродомкрата управления 6. Гидродомкрат раздвигается, его сферические головки 9 и 10 взаимодействуют с гнездами 11 и 23 толкателя и става соответственно. Это приводит к взаимному развороту става выемочной машины 5 и толкателя 3 относительно горизонтальной оси 4, вследствие чего производится подъем завальной части става 5.

Для подъема забойной части става выемочной машины 5 рабочая жидкость через бонку 38 подается в штоковую полость гидродомкрата управления 6. Гидродомкрат складывается, его сферические головки 9 и 10 взаимодействуют с ограничителями 18 и 33, которыми снабжены втулки 14 и 27 соответственно. Указанные втулки, зафиксированные в гнездах 11 и 23 толкателя 3 и става выемочной машины 5 соответственно, передают усилие складывания гидродомкрата управления 6 этим узлам. Вследствие этого производится разворот става выемочной машины 5 по отношению к толкателю 3 вокруг горизонтальной оси 4 и подъем забойной части става 5. Осевая фиксация втулок 14 и 27 в гнездах 11 и 23 может производиться как вышеописанным способом, посредством осей 17 и 30, так и другим известным способом (например, посредством пружинных колец).

Возможность выполнения устройства, в отдельных случаях, со съемными со втулок ограничителями (см. фиг.5) позволяет, как показано выше, упростить процесс установки втулки на шейку головки гидродомкрата, что может быть использовано как для крепления головки цилиндра 8, так и штока 7. Размещение втулки 27 между сферической головкой 10 и торцом цилиндра 8 в зоне, соединяющей их шейки 36, позволяет уменьшить диаметр головки 10 и, соответственно, поперечные размеры места крепления цилиндра 8 на ставе 5. Кроме того, при этом обеспечивается, в отличие от устройства прототипа, удобство подвода рабочей жидкости в поршневую полость гидродомкрата 6 через бонку 37, поскольку место подвода у дна цилиндра находится вне сферического шарнира.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при управлении положением выемочной машины, в частности струговой установки или в комплексах для подземной добычи полезных ископаемых. Устройство содержит соединенные между собой гидродомкрат передвижки, связанный с секцией крепи, толкатель, который посредством горизонтальной оси шарнирно соединен со ставом выемочной машины, и гидродомкрат управления, цилиндр и шток которого снабжены сферическими головками, шарнирно установленными в гнездах соответственно кронштейна става выемочной машины и толкателя. По крайней мере, в одном из гнезд выполнена цилиндрическая расточка, в которой между сферической головкой и торцом цилиндра установлена втулка, зафиксированная от смещения вдоль оси расточки и снабженная, по крайней мере, одним ограничителем, размещенным с возможностью контакта с поверхностью сферической головки гидродомкрата при его складывании. Внутренняя поверхность втулки расположена с зазором вокруг шейки головки, а расстояние между ближними торцами цилиндра и втулки больше длины посадочной поверхности втулки в гнезде. Во втулке со стороны, соседствующей со сферической головкой, может быть выполнена расточка, ограниченная буртом, внутренний диаметр которого больше диаметра сферической головки, в расточке втулки установлены, по крайней мере, два ограничителя, выполненные в виде сухарей, внутренний диаметр которых меньше диаметра сферической головки, а наружный диаметр соответствует диаметру расточки втулки, причем ограничители установлены с возможностью извлечения их из расточки втулки после отвода ее от сферической головки. На наружной поверхности втулки может быть выполнена канавка, а в гнезде - два сквозных отверстия, перпендикулярных оси цилиндрической расточки гнезда, в которых размещены два валика с возможностью контакта со стенками канавки втулки. Изобретение направлено на снижение трудоемкости изготовления устройства и повышение надежности работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство управления положением выемочной машины, содержащее соединенные между собой гидродомкрат передвижки, связанный с секцией крепи, толкатель, который посредством горизонтальной оси шарнирно соединен со ставом выемочной машины, и гидродомкрат управления, цилиндр и шток которого снабжены сферическими головками, шарнирно установленными в гнездах соответственно кронштейна става выемочной машины и толкателя, отличающееся тем, что, по крайней мере, в одном из гнезд выполнена цилиндрическая расточка, в которой между сферической головкой и торцом цилиндра установлена втулка, зафиксированная от смещения вдоль оси расточки и снабженная, по крайней мере, одним ограничителем, размещенным с возможностью контакта с поверхностью сферической головки гидродомкрата при его складывании, внутренняя поверхность втулки расположена с зазором вокруг шейки головки, а расстояние между ближними торцами цилиндра и втулки больше длины посадочной поверхности втулки в гнезде.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что во втулке со стороны, соседствующей со сферической головкой, выполнена расточка, ограниченная буртом, внутренний диаметр которого больше диаметра сферической головки, в расточке втулки установлены, по крайней мере, два ограничителя, выполненные в виде сухарей, внутренний диаметр которых меньше диаметра сферической головки, а наружный диаметр соответствует диаметру расточки втулки, причем ограничители установлены с возможностью извлечения их из расточки втулки после отвода ее от сферической головки.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что на наружной поверхности втулки выполнена канавка, а в гнезде выполнены два сквозных отверстия, перпендикулярных оси цилиндрической расточки гнезда, в которых размещены два валика с возможностью контакта со стенками канавки втулки.