ОЧИСТНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ Российский патент 2010 года по МПК E21C27/00 

Изобретение касается очистной машины для подземной разработки, с передвигаемым вдоль очистного фронта корпусом машины с, по меньшей мере, одним барабанным исполнительным органом, который присоединен к корпусу машины с помощью стрелы исполнительного органа и может приводиться в действие с помощью с расположенного в корпусе машины привода через расположенный в стреле исполнительного органа передаточный механизм.

Подобного рода машина известна, например, из DE 3135625 A1. Передаточный механизм в стреле исполнительного органа этого известного комбайна с барабанным, исполнительным органом выполнен в виде многоступенчатой передачи цилиндрических зубчатых колес, при которой в связи с очень большими, частично ударными нагрузками имеет место слишком большой прогиб валов с зубчатыми колесами, что ведет в результате к весьма большим неравномерным нагрузкам на боковые поверхности зубьев. В итого имеется существенные потери мощности в передаточном механизме в стреле исполнительного органа, которые вполне могут достигать 20%. Из-за неравномерной нагрузки на детали передаточного механизма они подвергаются очень высокому износу. Особо часто возникают проблемы, когда вредные пиковые нагрузки, которые возникают на режущей головке, воздействуют через весь передаточный механизм в стреле исполнительного органа на двигатель привода и части передачи, что может привести даже после кратковременного периода работы к повреждению как деталей передаточного механизма, так и самого привода. Таким образом, приходится часто производить замену изношенных или поврежденных деталей. Подобная замена, в частности, из-за большого количества частей подлежащих замене, таких как подшипники, зубчатые колеса и уплотнения, или даже всего двигателя привода представляется сложной и требует большого количества времени. Во время проведения этих необходимых работ машина простаивает, будет ли это в случае, когда производится замена комплекса стрелы исполнительного органа с полностью смонтированным в ней передаточным механизмом или при случае, когда вдобавок приходится менять весь исполнительный орган. Замена сложных конструктивных узлов связана с большими затратами при хранении на складе и вряд ли может быть осуществлена в подземных условиях.

Задачей изобретения является исключение этих недостатков и оснащение очистной машины названного вначале рода простой, требующей незначительного обслуживания и склонной лишь к небольшому износу системой привода.

Эта задача согласно изобретению решается благодаря тому, что передаточный механизм имеет проходящий через стрелу исполнительного органа компенсирующий карданный вал, который может быть соединен или иметь сцепление со стороны корпуса машины с приводным двигателем с помощью первой угловой передачи и со стороны барабанного, исполнительного органа с помощью второй угловой передачи с самим барабанным, исполнительным органом. Под компенсирующим карданным валом в смысле изобретения следует понимать вал, который в состоянии компенсировать осевое и/или угловое смещение между расположенной на входе первой ступенью угловой передачи и расположенной на выходе второй ступенью угловой передачи.

Кроме расположенной со стороны корпуса машины, первой ступени угловой передачи и расположенной со стороны барабанного исполнительного органа второй ступени угловой передачи передаточный механизм включает еще, по существу, только передающий крутящий момент конструктивный элемент, а именно компенсирующий карданный вал, что существенно снижает затраты на всю конструкцию передаточного механизма. Так как компенсирующий карданный вал в состоянии компенсировать осевое и/или угловое смещение между входной и выходной сторонами передаточного механизма, он остается вне области максимальных напряжений, которые при работе по выемке от барабанного исполнительного органа могут передаваться на этот передаточный механизм. На стороне привода такие пики нагрузки еще могут проявиться во всяком случае в виде пиков крутящего момента, однако, не в форме прогиба или подобных деформаций валов или осей, которые могли бы привести к неравномерным нагрузкам на боковую сторону зубьев передаточных колес.

Предпочтительным образом компенсирующий карданный вал имеет, по меньшей мере, одну компенсирующую муфту. Компенсирующая муфта может состоять, по существу, из «хрящевого» шарнира или карданного шарнира или подобной конструкции. Особо целесообразным оказался случай, когда компенсирующий шарнирный вал имеет карданный вал с двумя карданными шарнирами, который в состоянии компенсировать имеющиеся или возникающее как угловое, так осевое смещение между входной и выходной сторонами.

Особое преимущество достигается, когда барабанный исполнительный орган подсоединен ко второй ступени угловой передачи с промежуточным включением муфты, в частности предохранительной муфты. Таким образом, можно надежно избежать недопустимо высоких нагрузок, которые при выемке воздействуют на барабанный исполнительный орган и через предохранительную муфту распространяются на передаточный механизм в стреле исполнительного органа. При таких пиках напряжений срабатывает муфта, расположенная в головке барабанного исполнительного органа, и отсоединяет на очень короткий промежуток времени барабанный исполнительный орган от его привода. Нагрузки на передаточный механизм в стреле исполнительного органа остаются все время ниже заранее установленного уровня, определенного порогом срабатывания муфты.

Представляется целесообразным, если компенсирующий карданный вал в стреле исполнительного органа установлен в области ступеней угловой передачи и /или вблизи компенсирующей муфты с помощью центрирующего подшипника. Первая ступень угловой передачи и/или вторая ступень угловой передачи может/могут, по существу, представлять собой коническую передачу, которая известна и хорошо зарекомендовала при применении во многих машинах для передачи высоких крутящих моментов. Конструкция преимущественным образом может быть выполнена так, что первая ступень угловой передачи расположена на подшипниковом блоке, перемещаемом в стреле исполнительного органа. Это дает преимущество в том, что положение входного вала первой конической ступени может регулироваться путем перемещения подшипникового блока. В частности, благодаря этому, возможно подсоединение на входе первой ступени угловой передачи двигателей привода различной конструкции размеров и мощности, таким образом, стрела исполнительного органа со своим передаточным механизмом может быть установлена в качестве стандартного конструктивного узла на различные типы очистных машин. Преимущественным образом подшипниковый блок может перемещаться в основном поперек продольного направления стрелы исполнительного органа и фиксироваться в различных положениях.

Предпочтительно также и то, что компенсирующий карданный вал выполнен с возможностью изменения его длины. Такое выполнение облегчает не только правильный монтаж частей передаточного механизма в стреле исполнительного органа, но и простейшим образом компенсирует отклонения в размерах, которые могут возникнуть в передаче из-за температурных растяжений. Особенно предпочтительным является то, что компенсирующий карданный вал разделен, по существу, на два участка, при этом первый, находящийся со стороны барабанного исполнительного органа участок расположен в стреле исполнительного органа между двумя подшипниками и шарнирно соединен с помощью компенсирующей муфты со вторым участком, расположенным со стороны корпуса машины, который своим вторым концом с помощью второй компенсирующей муфты шарнирно соединен с первой ступенью угловой передачи, расположенной на подшипниковом блоке, при этом, по меньшей мере, один из участков выполнен с возможностью изменения длины.

Другие признаки и преимущества изобретения вытекают из следующего ниже описания и приведенного чертежа, где на базе примера более подробно описывается предпочтительный вариант выполнения изобретения, где показывают:

Фиг.1 - часть предложенной очистной машины, упрощенный вид сбоку;

Фиг.2 - предмет фиг.2, вид сверху;

Фиг.3 - продольный разрез по стреле исполнительного органа очистной машины по линии ΙΙΙ-ΙΙΙ на фиг.2;

Фиг.4 - изображенная на фиг.3 стрела исполнительного органа с иначе ориентированным карданным валом, и

Фиг.5 - предмет фиг.3 в разрезе по линии V-V.

На фиг.1 схематически показан фрагмент очистной машины 10, которая предназначена для выемки угля в подземных условиях и которая имеет движущийся вдоль очистного фронта 11 по конвейеру 12 корпус 13, который на своем конце в левой части фиг.1 имеет барабанный исполнительный орган 14. На своем другом конце корпус машины, лишь часть которого изображена на чертеже, снабжен вторым, не показанным исполнительным органом, как это обычно принято для очистных машин. Барабанный исполнительный орган 14 с помощью стрелы 15 исполнительного органа присоединен к корпусу очистной машины. Для привода в действие барабанного исполнительного органа служит двигатель 16, расположенный в корпусе машины, который только обозначен на фиг.2 пунктиром. Расположенный внутри стрелы 15 исполнительного органа передаточный механизм 17 осуществляет передачу приводного усилия или движения от двигателя привода на барабанный исполнительный орган 14.

Передаточный механизм 17 согласно изобретению более подробно представлен на фиг.3-5. Можно видеть, что он имеет проходящий внутри стрелы 15 компенсирующий карданный вал 18, который на стороне стрелы исполнительного органа, обращенной к корпусу машины, через первую ступень 19 угловой передачи соединен с приводным двигателем 16. На другом конце стрелы исполнительного органа, обращенном к барабанному исполнительному органу, передаточный механизм имеет вторую ступень 20 угловой передачи, через которую крутящий момент от компенсирующего карданного вала 18 преобразуется во вращение барабанного исполнительного органа, который выступает от стрелы 15 исполнительного органа в сторону очистного забоя.

Можно видеть, что компенсирующий карданный вал имеет две компенсирующие муфты в виде карданных шарниров 21, 22 и таким образом имеется возможность компенсации углового смещения α или осевого смещения а, которое возникает между концом 23 привода со стороны машины и выходным концом 24 со стороны барабанного исполнительного органа компенсирующего карданного вала 18. Подобные угловые или осевые смещения могут наступить вследствие высоких нагрузок в передаточном механизме при работе, причиной которых могут быть допуски при монтаже и изготовлении, но могут быть вызваны и применением различных приводных агрегатов с различными монтажными размерами, которые выдвигают требование по установке первой ступени угловой передачи в стреле исполнительного органа со стороны машины. Так, например, на фиг.3 положение первой ступени угловой передачи, по существу, соосно расположено относительно центральной оси 25 стрелы исполнительного органа, когда осуществляется привод с помощью двигателя первого типа конструкции, в то время как при расположении компенсирующего карданного вала согласно фиг.4, применяется двигатель второго типа конструкции, чей приводной вал лежит несколько глубже, так что входной вал 26 первой ступени угловой передачи соответственно глубже выступает из стрелы исполнительного органа в корпус машины.

Для обеспечения регулировки первой ступени угловой передачи она расположена на установленном с возможностью перемещения в стреле 15 исполнительного органа подшипниковом блоке 27, который может закрепляться в различных положениях внутри стрелы исполнительного органа с помощью (не показанных) крепежных элементов, как, например, с помощью крепежных винтов, фиксирующих кулачков или подобных устройств.

Чтобы получить возможность компенсации изменений длины компенсирующего карданного вала, которые могут иметь место, например, из-за изменения температуры или вследствие изменений длины первой угловой передачи, компенсирующий карданный вал выполнен с изменяемой длиной. Устройство выполнено таким образом, что компенсирующий карданный вал 18 разделен на два участка 28, 29, каждый из которых может компенсировать изменение длины. Первый участок 28 расположен в стреле исполнительного органа на стороне, обращенной к барабанному исполнительному органу, и установлен между двумя подшипниками 30, 31, при этом первая часть вала 33, несущая конусное зубчатое колесо 32 второй ступени угловой передачи, входит многопазным профилем во вторую часть 35 первого участка карданного вала 28, выполненную в виде полого вала, так что обе части вала могут устанавливаться соосно относительно друг друга. Первый участок компенсирующего карданного вала соединен с помощью карданного шарнира 21 со вторым участком 29, который имеет ту же конструкцию, что и первый участок, который равным образом состоит из двух частей вала 36, 37, которые без возможности проворачивания, но подвижны в осевом направлении соединены друг с другом с помощью многопазного соединения. На конце части 37 вала участка 29 карданного вала, обращенном к корпусу машины, в таком случае присоединено с помощью второго карданного шарнира 22 большое коническое колесо первой ступени угловой передачи 20.

Как лучше всего видно на фиг.3 и 5, барабанный исполнительный орган 14 присоединен ко второй ступени угловой передачи с помощью промежуточной установки предохранительной муфты 38, которая срабатывает и отсоединяет исполнительный орган от передаточного механизма 17 внутри стрелы исполнительного органа, когда на барабанный исполнительный орган начинают действовать очень высокие нагрузки. В таких случаях срабатывает предохранительная муфта, так что нагрузки не распространяются на передаточный механизм в стреле исполнительного органа и через нее на привод, которые могли бы привести к повреждениям или преждевременному износу приводного устройства.

Описанная предложенная конструкция позволяет создать особенно простой и надежный передаточный механизм внутри стрелы исполнительного органа, с низкой чувствительностью к пикам нагрузки, который особенно предпочтительным образом может легко приспосабливаться к различным условиям агрегатирования и различным приводам для очистной машины, так что стрела исполнительного органа с размещенным в ней передаточным механизмом пригодна в качестве стандартного конструктивного элемента для различных очистных машин.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в очистных машинах при подземной разработке полезных ископаемых. Техническим результатом является уменьшение нагрузки на боковые поверхности зубьев колес вала, уменьшение потерь мощности в передаточном механизме в стреле исполнительного органа, уменьшение износа системы привода и деталей передаточного механизма, возможность установки стрелы для различных очистных машин. Очистная машина для подземной разработки с движущимся вдоль очистного забоя корпусом машины состоит из, по меньшей мере, одного барабанного исполнительного органа, который с помощью стрелы исполнительного органа присоединен к корпусу машины и может приводиться в движение от привода, расположенного в корпусе машины через передаточный механизм, расположенный в стреле исполнительного органа. Передаточный механизм имеет проходящий через стрелу компенсирующий карданный вал, который со стороны корпуса машины может быть соединен или иметь сцепление с помощью первой ступени угловой передачи с приводом, а со стороны барабанного исполнительного органа с помощью второй ступени угловой передачи с самим барабанным исполнительным органом. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Очистная машина для подземной разработки с движущимся вдоль очистного забоя корпусом машины с, по меньшей мере, одним барабанным исполнительным органом, который с помощью стрелы исполнительного органа присоединен к корпусу машины и может приводиться в движение от привода, расположенного в корпусе машины, через передаточный механизм, расположенный в стреле исполнительного органа, отличающаяся тем, что передаточный механизм (17) имеет проходящий через стрелу (15) компенсирующий карданный вал (18), который со стороны корпуса машины может быть соединен или иметь сцепление с помощью первой ступени (19) угловой передачи с приводом (16), со стороны барабанного исполнительного органа с помощью второй ступени (20) угловой передачи с самим барабанным исполнительным органом (14).

2. Очистная машина по п.1, отличающаяся тем, что компенсирующий карданный вал (18) имеет, по меньшей мере, одну компенсирующую муфту (21; 22).

3. Очистная машина по п.2, отличающаяся тем, что компенсирующая муфта, по существу, состоит из «хрящевого» шарнира или карданного шарнира (21; 22) или подобного устройства.

4. Очистная машина по п.2 или 3, отличающаяся тем, что компенсирующий карданный вал представляет собой карданный вал с двумя карданными шарнирами (21; 22).

5. Очистная машина по п.1, отличающаяся тем, что барабанный исполнительный орган (14) подсоединен ко второй ступени (20) угловой передачи с помощью промежуточной установки муфты, в частности, предохранительной муфты (38).

6. Очистная машина по п.2, отличающаяся тем, что компенсирующий карданный вал (18) установлен в стреле (15) исполнительного органа в области ступеней (19, 20) угловой передачи и/или вблизи компенсирующей муфты (21, 22) с помощью центрирующих подшипников (30, 31, 27).

7. Очистная машина по п.1, отличающаяся тем, что первая ступень 19 угловой передачи и/или вторая ступень (20) угловой передачи состоит/состоят из ступени конической передачи.

8. Очистная машина по п.6, отличающаяся тем, что первая ступень (19) угловой передачи расположена на размещенном в стреле (15) исполнительного органа с возможностью перемещения подшипниковом блоке (27).

9. Очистная машина по п.8, отличающаяся тем, что подшипниковый блок (27) установлен с возможностью перемещения, по существу, поперек продольного направления стрелы (15) исполнительного органа и фиксации в различных положениях.

10. Очистная машина по п.1, отличающаяся тем, что компенсирующий карданный вал (18) выполнен с возможностью изменения по длине.

11. Очистная машина по п.6, отличающаяся тем, что компенсирующий карданный вал (18) подразделен на два участка (28, 29), при этом первый расположенный со стороны исполнительного барабанного органа участок (28) установлен в стреле (15) исполнительного органа между двумя подшипниками (30, 31) и с помощью компенсирующей муфты (21) шарнирно соединен со вторым участком (29) со стороны корпуса машины, который своим другим концом с помощью второй компенсирующей муфты (22) шарнирно соединен с первой расположенной на подшипниковом блоке (27) ступенью (19) угловой передачи, причем, по меньшей мере, один из участков (28, 29) выполнен с возможностью изменения длины.