РАБОЧИЙ ОРГАН КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА Российский патент 2009 года по МПК E02F3/18 E02F5/08 

Техническое решение относится к горному делу, а именно к устройствам для экскавации и перемещения горной массы, и может быть использовано для открытой добычи полезных ископаемых без их предварительного рыхления из залежей горизонтального или пологого падения.

Известно рабочее колесо для роторного экскаватора (см. патент ФРГ №1784971, кл. E02f 3/24, опубл. 25.05.1972 г.), включающее ковши, закрепленные на корпусе рабочего колеса, и ударные или вибрационные устройства, установленные между ними против направления вращения рабочего колеса.

Ударные или вибрационные устройства должны, по мнению авторов, отбивать горную породу от забоя и одновременно вращать рабочее колесо крутящим моментом сил отдачи, возникающих при взаимодействии рабочего колеса с забоем. Однако при радиальном расположении ударных устройств в процессе вращения рабочего колеса сила реакции забоя, направленная поперек оси ударного устройства, создает в нем изгибающий момент, который отрицательно сказывается на его работоспособности. Эти обстоятельства ставят под сомнение эффективность работы рабочего колеса.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является рабочий орган роторного экскаватора (см. заявку ФРГ 3427038, кл. E02F 3/24, опубл. 30.01.86), включающий роторное колесо с ковшами, оснащенными статическими и ударными зубьями, установленными на рабочей кромке ковша, приводимые в действие ударными или вибрационными устройствами.

Известно, что вибрационные устройства, обладающие небольшими величинами силового импульса и высокой частотой их колебаний, хороши для перемещения сыпучих грунтов и горных пород в раздробленном состоянии, но малопригодны для их разрушения. Напротив, удар является наиболее эффективным средством разрушения крепких горных пород. Причем процесс послойного ударного разрушения горных пород достигает своей стабильности и эффективности при удельной энергии единичного удара на ударном зубе, составляющей 10÷150 Дж/см. В связи с этим ударные устройства в ковше роторного колеса должны иметь необходимую и достаточную мощность. Габариты таких устройств не позволяют разместить их на рабочей кромке ковша заявленного рабочего органа роторного экскаватора. Поэтому ковши с маломощными ударными устройствами будут неэффективны при работе на крепких горных породах. Использование же мощных ударных устройств потребует увеличения габаритов ковшей и соответственно уменьшения их количества на роторном колесе. При гравитационной разгрузке разрыхленной горной массы для такой конструкции роторного колеса большая часть породы будет попадать на почву выработки, что снижает эффективность транспортировки горной массы и в целом эффективность работы карьерного экскаватора.

Техническая задача предлагаемого решения заключается в повышении эффективности работы карьерного экскаватора за счет повышения эффективности транспортировки разрыхленной горной массы при гравитационной выгрузке ее из ковшей на приемный конвейер и повышении надежности работы машины.

Поставленная задача решается тем, что в рабочем органе карьерного экскаватора, включающем, по меньшей мере, один ротор с ковшами, снабженными статическими зубьями, закрепленными на рабочей кромке ковша, и ударными зубьями, связанными с ударными устройствами, согласно техническому решению ротор снабжен отражательными козырьками, шарнирно закрепленными на его ободе с возможностью поворота с помощью рычагов в момент разгрузки ковшей. Один конец рычага шарнирно прикреплен к отражательному козырьку, другой снабжен роликом, перемещающимся в направляющих, выполненных в виде овального колеса, жестко закрепленного на оси ротора.

При использовании в ковшах ротора мощных ударных устройств увеличиваются габаритные размеры ковшей, их вместимость, уменьшается их число на роторе, при этом ухудшается гравитационная разгрузка разрыхленной горной массы для такой конструкции ротора: большая часть породы попадает на почву выработки, минуя приемный бункер конвейера. Для устранения этого недостатка ротор снабжен отражательными козырьками, шарнирно закрепленными на его ободе с возможностью поворота с помощью рычагов в момент разгрузки ковшей. Отражательный козырек перекрывает зазор между ротором и конвейером, направляет разрушенную массу в приемный бункер конвейера, повышая таким образом эффективность транспортировки разрыхленной горной массы.

В процессе разрушения горного массива рабочим органом карьерного экскаватора при взаимодействии ударных и статических зубьев с забоем возникают пиковые усилия, которые являются источником динамических нагрузок на металлоконструкцию ротора, снижающих надежность машины. Для снижения пиковых усилий ковши целесообразно закрепить на обечайке ротора через демпфирующие устройства, которые служат для мгновенного отвода ковша от забоя при возникновении больших усилий и возвращения его в исходное положение после снятия пикового значения нагрузки. Величина хода l демпфирующего устройства зависит от линейной скорости ротора - V, м/c и частоты ударов ударного устройства - n, Гц и определяется по формуле:

Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид рабочего органа карьерного экскаватора; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Рабочий орган карьерного экскаватора (далее - рабочий орган) содержит, по меньшей мере, один ротор 1 (фиг.1), обод 2, к которому через демпфирующие устройства 3 прикреплены ковши, включающие переднюю 4 (фиг.2), заднюю 5 и боковые 6 стенки. Сторона передней стенки 4, обращенная к забою, имеет рабочую кромку 7 с прикрепленными к ней статическими зубьями 8. В переднюю стенку 4 вмонтированы ударные устройства 9 с ударными зубьями 10. К полой неподвижной оси 11 у торцов ротора 1 жестко прикреплены овальные колеса, включающие ступицу 12, спицы 13 и овальный обод - направляющую 14, по которой перекатываются ролики 15. Последние с помощью рычагов 16 и шарниров 17 соединены с отражательным козырьком 18, закрепленным на ободе 2 с помощью шарниров 19. Демпфирующие устройства 3 имеют ход, определяемый по формуле: , где V - линейная скорость ротора, м/с; n - частота ударов ударного устройства, Гц.

Рабочий орган работает следующим образом.

Широкозахватный рабочий орган большого диаметра (более 3-х м) состоит из 3-х или 4-х роторов, расположен на подвижной в вертикальной плоскости стреле 20 (фиг.1). Вращение рабочего органа осуществляется по часовой стрелке в направлении от подошвы забоя в сторону кровли уступа. Разрушение горного массива осуществляется за счет напорного усилия, создаваемого механизмом вращения ротора 1 и механизмом 21 передвижения экскаватора. В процессе разрушения горного массива при взаимодействии ударных 10 и статических 8 зубьев с забоем возникающие пиковые усилия сглаживаются демпфирующими устройствами 3, что способствует снижению динамических нагрузок на роторе и самой машине. Экскавируемый материал разгружается из ковшей гравитационным способом в момент их опрокидывания на ленточные питатели 22, расположенные непосредственно за рабочим органом. Далее материал передается на главный конвейер и затем - на разгрузочный (на чертеже не показаны). Для того чтобы горная порода не просыпалась под гусеницы машины, служат отражательные козырьки 18, которые автоматически поворачиваются в момент разгрузки ковшей с помощью рычагов 16 (фиг.2), шарниров 17, 19 и роликов 15, перемещающихся по неподвижным относительно ротора овальным направляющим 14.

Таким образом, наличие на роторе карьерного экскаватора отражательных козырьков повышает эффективность транспортировки разрыхленной горной массы, а демпфирующие устройства, снижая динамические нагрузки на металлоконструкцию машины, повышают ее надежность.

Роторный рабочий орган может быть применен в карьерных экскаваторах для безвзрывной послойно-полосовой технологии отработки горного массива, сложенного породами прочностью до 100 МПа.

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для экскавации и перемещения горной массы, и может быть использовано для открытой добычи полезных ископаемых без их предварительного рыхления из залежей горизонтального или пологого падения. Технический результат - повышение эффективности работы экскаватора за счет повышения эффективности транспортировки разрыхленной горной массы при гравитационной выгрузке ее из ковшей на приемный конвейер и повышение надежности работы машины. Рабочий орган карьерного экскаватора включает, по меньшей мере, один ротор с ковшами, снабженными статическими зубьями, закрепленными на рабочей кромке ковша, и ударными зубьями, связанными с ударными устройствами, которые установлены на передней стенке ковша. Ротор снабжен отражательными козырьками, шарнирно закрепленными на его ободе с возможностью поворота с помощью рычагов в момент разгрузки ковшей, при этом один конец рычага шарнирно прикреплен к отражательному козырьку, а другой снабжен роликом, перемещающимся в направляющих, выполненных в виде овального колеса, жестко закрепленного на оси ротора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рабочий орган карьерного экскаватора, включающий, по меньшей мере, один ротор с ковшами, снабженными статическими зубьями, закрепленными на рабочей кромке ковша, и ударными зубьями, связанными с ударными устройствами, отличающийся тем, что ротор снабжен отражательными козырьками, шарнирно закрепленными на его ободе с возможностью поворота с помощью рычагов в момент разгрузки ковшей, при этом один конец рычага шарнирно прикреплен к отражательному козырьку, а другой снабжен роликом, перемещающимся в направляющих, выполненных в виде овального колеса, жестко закрепленного на оси ротора.2. Рабочий орган карьерного экскаватора по п.1, отличающийся тем, что ковши закреплены на обечайке ротора через демпфирующие устройства с ходом 1, определяемым по формуле:

,

где V - линейная скорость ротора, м/с;

n - частота ударов ударного устройства, Гц.