СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОГО МАССИВА ПЕРЕКРЕСТНЫМИ РЕЗАМИ Российский патент 2012 года по МПК E21C27/24 E21D9/11 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горного массива рабочим инструментом проходческо-очистных комбайнов.

Известен способ разрушения горного массива перекрестными резами с помощью планетарных исполнительных органов, состоящих из расположенных в одной плоскости дисков и рабочего инструмента. При работе рабочий инструмент перемещают по пространственным циклоидальным направлениям и разрушают забой пересекающимися резами [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе глубина резов, образованных при разрушении массива рабочим инструментом, передней и задней частями дисков, неодинаковая и имеет значения, при которых эффект перекрестного резания незначительный. Кроме того, пересечения резов, за исключением центральных и периферийных участков, происходит под небольшими углами [2].

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ разрушения горного массива перекрестными резами, реализуемый планетарно-дисковым и роторным исполнительными органами проходческо-очистного комбайна. Массив одновременно разрушается резами относительно оси исполнительных органов в радиальном направлении породоразрушающим инструментом планетарно-дискового органа, а в тангенциальном направлении - породоразрушающим инструментом роторного органа с глубиной резов, равной глубине резов планетарного органа в местах пересечения резов. Опорная поверхность для крепления породоразрушающего инструмента роторного исполнительного органа выполнена со смещением относительно опорной поверхности дисков, равным разности глубины резов роторного органа при отсутствии смещения и планетарного органа разрушения в местах пересечения резов [3]. Данный способ принят в качестве прототипа.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе резы планетарного органа расходятся с многократным увеличением шага и неоднозначным изменением шага и глубины на половине их длины. Кроме того, при существующих типовых схемах компоновки исполнительных органов и производительности комбайнов глубина резов может превышать значения, при которых разрушение перекрестными резами наиболее эффективно. Из-за указанных недостатков невозможно обеспечить разрушение всей площади забоя высокоэффективными перекрестными резами.

Признаки, являющиеся общими с предлагаемым техническим решением, - способ разрушения горного массива перекрестными резами, включающий одновременное разрушение массива перекрестными резами планетарно-дисковых и роторных исполнительных органов проходческо-очистного комбайна относительно их оси.

Задача изобретения - повышение эффективности процесса разрушения массива перекрестными резами.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе разрушения горного массива перекрестными резами, включающем одновременное разрушение массива перекрестными резами планетарно-дисковых и роторных исполнительных органов проходческо-очистного комбайна относительно их оси, массив разрушают непрерывными перекрестными резами циклоидального направления рабочим инструментом планетарных плоско-дисковых исполнительных органов и тангенциального направления рабочим инструментом роторных органов. При этом роторные органы устанавливают за передней и задней частями диска и закрепляют на редукторах планетарных плоско-дисковых органов разрушения.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от признаков прототипа, разрушают массив непрерывными перекрестными резами циклоидального направления рабочим инструментом планетарных плоско-дисковых исполнительных органов и тангенциального направления рабочим инструментом роторных органов; устанавливают роторные органы за передней и задней частями диска; закрепляют их на редукторах планетарных плоско-дисковых органов разрушения.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показана схема устройства исполнительных органов перекрестными резами.

На фиг.2 - сечение А-А.

На фиг.3 - схема перекрестных резов планетарного плоско-дискового и роторного исполнительных органов, где 7 - резы передней части диска планетарного органа; 8 - резы роторного органа, закрепленного на валу редуктора; 9 - резы задней части диска планетарного органа; 10 - резы роторного органа, закрепленного на редукторе.

Для повышения эффективности способа предлагается горный массив разрушать непрерывными перекрестными резами роторных и планетарных плоско-дисковых исполнительных органов.

Каждый из органов разрушения состоит из двух дисков 1 и четырех роторов 2, 3 (фиг.1), вращающихся в плоскости, перпендикулярной оси комбайна. Диски 1 установлены на подшипниках 4, закрепленных на валах 5 редукторов 6 (фиг.2). Роторы 2, 3 расположены за передней и задней частями дисков 1 и жестко крепятся к неподвижному валу 5 и корпусу редуктора 6.

При вращении дисков 1 вокруг оси исполнительного органа рабочий инструмент перемещается по циклоидальным направлениям 7, 9 (фиг.3) с пересечением траекторий движения. Пересечение траекторий под углами, близкими к 90°, происходит в центральной и периферийной частях забоя (фиг.3). В средней части забоя резы, образованные передней и задней частями дисков, пересекаются (под углами около 90°) с непрерывными концентрическими резами 8, 10 постоянного сечения двух роторных органов. Глубина и шаг резания роторных органов устанавливается в зависимости от параметров в местах пересечения резов планетарных органов за счет смещения опорных поверхностей резцедержателей и резцов относительно друг друга. Эффективное разрушение массива планетарными и роторными органами обеспечивается выбором рациональных значений глубины и шага перекрестных резов. Известно, что при разрушении массива перекрестными резами удельные энергозатраты снижаются с уменьшением глубины и шага резания, а для каждой глубины существует оптимальный шаг, при котором энергозатраты минимальны [4].

Небольшая глубина и высокая эффективность резов обеспечивается за счет увеличения общего количества режущих частей и исполнительных органов. Основная часть поверхности забоя разрушается двумя исполнительными органами, каждый из которых состоит из двух дисков 1, имеющих переднюю и заднюю режущие части, и четырех роторов 2, 3 (фиг.2), установленных за режущими частями дисков. Рациональное расстояние между циклоидальными резами зависит от относительной и переносной частоты вращения планетарного органа и количества рабочего инструмента (резцов), установленного на диске.

Если циклоидальные резы, образованные диаметрально противоположными частями диска, имеют отклонение по глубине, то для его устранения диски 1 устанавливают с незначительным наклоном в сторону резов с меньшей глубиной.

Таким образом, высокая эффективность предлагаемого способа обусловлена снижением удельных энергозатрат при разрушении массива перекрестными резами с рациональными параметрами.

Источники информации

1. Архангельский А.С. Некоторые вопросы теории планетарных исполнительных органов проходческих комбайнов. Расчеты, конструирование и испытания горных машин. Сборник №12. / Под ред. инж. Топчиева А.В. - М.: Углетехиздат, 1955. - 451 с.

2. Долгов Л.В. Совершенствование плоско-планетарных исполнительных органов проходческих комбайнов. Сб. Горная электромеханика и механизация горных работ. - М.: Недра, 1969. - С.188-193.

3. Патент РФ №2375571 от 10.12.2009 г.

4. Исследование схемы перекрестного резания / Старков Л.И. [и др.] // Горный журнал. Изв. вузов. - 1977. - №8. - С.121-123.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горного массива рабочим инструментом проходческо-очистных комбайнов. Способ включает одновременное разрушение массива непрерывными перекрестными резами циклоидального направления рабочим инструментом планетарных плоско-дисковых исполнительных органов и тангенциального направления рабочим инструментом роторных органов. При этом роторные органы устанавливают за передней и задней частями диска и закрепляют на редукторах планетарных плоско-дисковых органов разрушения. Технический результат изобретения - повышение эффективности процесса разрушения массива перекрестными резами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ разрушения горного массива перекрестными резами, включающий одновременное разрушение массива перекрестными резами планетарно-дисковых и роторных исполнительных органов проходческо-очистного комбайна относительно их оси, отличающийся тем, что массив разрушают непрерывными перекрестными резами циклоидального направления рабочим инструментом планетарных плоскодисковых исполнительных органов и тангенциального направления рабочим инструментом роторных органов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что роторные органы устанавливают за передней и задней частями диска и закрепляют на редукторах планетарных плоскодисковых органов разрушения.