СИСТЕМА ПОДАЧИ ДЛЯ ПОДЗЕМНОЙ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ, ЗУБЧАТАЯ РЕЙКА И ВЕДУЩАЯ ЗВЕЗДОЧКА ДЛЯ НЕЕ Российский патент 2015 года по МПК E21C29/02 

Настоящее изобретение относится к системе подачи для перемещения подземной выемочной машины, в частности врубо-навалочной машины, содержащей ходовой привод машинной стороны с ведущей звездочкой, имеющей зубья симметричного профиля, расположенные с одинаковыми интервалами по периферии, и содержащей зубчатые рейки, каждая из которых состоит из опорной планки, направляющей планки и множества реечных зубьев, которые закреплены неподвижно с заданным шагом друг относительно друга между опорной планкой и направляющей планкой, и боковые поверхности которых значительно наклоненные в направлении перемещения и расходятся друг от друга в направлении к вершине зуба для взаимодействия профиля реечных зубьев c поверхностями зубьев ведущей звездочки. Изобретение также относится к зубчатой рейке для системы подачи для перемещения подземной выемочной машины, в частности, врубо-навалочной машины, имеющей ходовой привод с ведущей звездочкой, при этом зубчатая рейка состоит из опорной планки, направляющей планки и множества реечных зубьев, которые закреплены неподвижно с заданным шагом друг относительно друга между опорной планкой и направляющей планкой и боковые поверхности которых расходятся друг от друга в направлении к вершине зуба для взаимодействия профиля реечных зубьев с зубьями ведущей звездочки. Наконец, изобретение также относится к ведущей звездочке для ходового привода подземной выемочной машины, в частности, врубо-навалочной машины, для перемещения подземной выемочной машины вдоль зубчатых реек системы подачи для подземной выемочной машины, имеющей зубья симметричного профиля, расположенные с одинаковыми интервалами по периферии и имеющие поверхности для взаимодействия с боковыми поверхностями реечных зубьев.

Для врубо-навалочных машин зубчатые реечные устройства используют для подачи врубо-навалочной машины, зубчатые реечные устройства обычно устанавливают на скребковых цепных конвейерах, располагаемых в подземном длинном очистном забое, при этом врубо-навалочная машина в качестве выемочной машины, может опираться на опорные планки посредством направляющих лап и может одновременно направляться на направляющих лапах. Зубья звездочек ходового привода входят в зацепление, располагаясь в проходах между реечными зубьями, для преобразования вращения звездочки в поступательное перемещение врубо-навалочной машины. Зубчатое реечное устройство обычно имеет зубчатые рейки, длина которых соответствует, по существу, длине каждого рештака скребкового цепного конвейера, при этом гусеницы машины вместе c реечным устройством могут приспосабливаться к волнообразной траектории выемочного забоя c впадинами, сводами и кривыми. Благодаря конструкции зубчатого реечного устройства в виде секций из отдельных зубчатых реек врубово-навалочная машина может также следовать по искривленной траектории забойного конвейера и проходить по горизонтальным и/или вертикальным отклонениям без застопоривания. При эксплуатации врубо-навалочных машин зубчатые рейки и система подачи в целом подвергаются значительным и переменным напряжениям, поскольку врубо-навалочные машины обычно перемещаются под нагрузкой, но также иногда без нагрузки, вдоль реечного устройства, образованного зубчатыми рейками.

Система подачи основного типа, имеющая соответствующие зубчатые рейки известна из патента Германии 197 46 360 A1. Известная система подачи успешно используется заявителем под известной маркой 'JUMBOTRACK' или 'JUMBOTRACK 2000' для врубо- навалочной машины для выемки угля в подземной горной добыче. В зубчатом реечном устройстве основного типа согласно патенту Германии 197 46 360 A1 индивидуальные реечные зубья имеют конкретный профиль для улучшения подачи врубо-навалочной машины и взаимодействия зацепления зубьев ведущей звездочки с реечными зубьями, и устройство отличается тем, что боковые поверхности смежных зубьев реечного элемента расходятся друг от друга к вершинам зубьев и имеют относительно плоскую боковую поверхность с углом наклона около 8°-15°, предпочтительно 10°-12° к средней плоскости индивидуальных зубьев. Благодаря тому, что боковые поверхности зубьев реечного элемента имеют конструктивное исполнение в виде плоских и значительно наклоненных поверхностей, подъем выемочной машины от поперечных составляющих силы и возмущающих воздействий, являющихся их результатом, можно подавлять в наибольшей возможной степени. Для решения одновременно проблем на соединениях между смежными зубчатыми рейками, асимметричные концевые зубья используют на обоих концах зубчатых реек известной системы подачи, при этом боковая поверхность концевых зубьев, обращенная к внутренним зубьям реечного устройства, имеет соответствующий профиль, проходящий под большим углом к вертикали, чем соответствующая наружная боковая поверхность зуба, т.e. боковая поверхность зуба, обращенная к соединению смежных зубчатых реек. Вследствие асимметричной конфигурации концевых зубьев, шаг зубьев зубчатой рейки в каждом случае между двумя концевыми реечными зубьями или концевыми зубьями смежных зубчатых реек должен быть немного увеличен в сравнении со стандартным шагом зубьев.

Увеличение износа, особенно на форме зуба ведущей звездочки может также в некоторых случаях возникать после длительной работы в варианте зубчатого реечного устройства согласно патенту Германии 197 46 360 A1. Зубья ведущей звездочки в принципе подвергаются воздействию более высоких нагрузок, чем реечные зубья, поскольку усилия подачи должны передаваться зубьями ведущих звездочек, и вход в зацепление каждого индивидуального зуба с реечным зубом происходит гораздо чаще, чем нагружение индивидуального реечного зуба.

Целью настоящего изобретения является создание системы подачи и, в частности, зубчатых реек и ведущих звездочек для нее, в которой взаимодействие между зубьями ведущей звездочки и реечными зубьями дополнительно улучшено и, следовательно, износ уменьшен.

Данная цель достигается согласно изобретению в системе подачи с помощью того, что две боковые поверхности каждого реечного зуба выполнены вогнуто изогнутыми поперек направления перемещения, таким образом, по своей ширине, и образуют желобообразный профиль между направляющей планкой и опорной планкой поперек направления перемещения, и две поверхности каждого из зубьев ведущей звездочки выполнены выпукло изогнутыми и образуют бочкообразный профиль поперек направления перемещения. Благодаря вогнутому изгибу боковых поверхностей реечных зубьев, образующему желобообразный профиль, и, предпочтительно, соответствующему выпуклому изгибу поверхностей зуба, образующему бочкообразный профиль, поверхностные давления, создаваемые во время входа в зацепление или обкатывания звездочки и зубчатой рейки, могут уменьшаться на около 12% в сравнении с прямолинейными поверхностями, которые являются общепринятыми в известных решениях и одновременно достигается центрирование ведущей звездочки во время подачи, в результате чего срок службы ведущей звездочки значительно увеличивается. Особенно предпочтительно, если вогнутый изгиб боковых поверхностей реечного зуба и выпуклый изгиб поверхностей зуба ведущей звездочки имеют одинаковый радиус изгиба или радиусы, отличающиеся меньше чем на 5%.

Упомянутая выше цель, соответственно, достигается в зубчатой рейке для такой системы подачи, в которой две боковые поверхности каждого реечного зуба выполнены вогнуто изогнутыми и образуют желобообразный профиль между направляющей планкой и опорной планкой поперек направления перемещения, поднимающийся к вершине зуба, для взаимодействия с бочкообразным профилем, образованным на поверхности каждого из зубьев ведущей звездочки поперек направления перемещения.

Изгиб на реечных зубьях и/или изгиб на зубьях ведущей звездочки предпочтительно имеет радиус, составляющий от около 1/4 до 2 шага (T) и предпочтительно от около 1/3 T до 1,2 T. Радиус изгиба можно также оптимизировать относительно минимального расстояния прохода между опорной планкой и направляющей планкой или относительно толщины соответствующих ему зубьев ведущей звездочки, и может предпочтительно составлять от половины толщины до двойной толщины зубьев или расстояния между планками.

Желобообразный профиль на обеих боковых поверхностях реечных зубьев предпочтительно проходит вплоть до вершины зуба и поэтому образует желобообразный профиль на боковой поверхности реечных зубьев, проходящий по значительно наклоненной боковой поверхности вплоть до вершины. На вершине, вместе с тем, реечный зуб предпочтительно имеет, по меньшей мере, в направлении перемещения, выпуклый изгиб для содействия обкатыванию поверхности зуба зубьями ведущей звездочки. Реечные зубья, конкретно все реечные зубья, также предпочтительно имеют плоскость симметрии, пересекающую вершину зуба, выполненную выпукло изогнутой поперек направления перемещения в зоне плоскости симметрии. В особенно предпочтительной конфигурации вершина выпукло изогнута, как в направлении перемещения, так и поперек направления перемещения, при этом вогнутый изгиб в каждом случае выполнен на других зонах боковых поверхностей зуба.

Режим прохождения между зубьями ведущей звездочки и реечными зубьями может также улучшаться реечными зубьями с измененным, модифицированным в сравнении с известными решениями профилем. Для этого приводные зубья имеют боковые поверхности, вершину и основание, выполненные симметричными относительно вертикальной средней плоскости, при этом боковые поверхности реечных зубьев проходят в виде кривой между основанием и вершиной, в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами кривизны, при этом радиус кривизны вблизи основания зуба предпочтительно больше радиуса кривизны вблизи вершины зуба. Вследствие того, что радиусы кривизны предпочтительно уменьшаются постепенно, в отличие от известных решений, обращены к профилю зуба, имеющему криволинейные боковые поверхности зуба в направлении перемещения для дополнительного улучшения режима прохода зубьев звездочки по реечным зубьям. Вследствие изменения профиля зуба может достигаться увеличение площади сечения, составляющее более 10%, при этом дополнительное улучшается момент инерции сечения в сравнении с профилем зуба в зубчатом реечном устройстве основного типа. С учетом радиуса кривизны на боковой поверхности зуба достигается гармоничный и более единообразный проход на реечных зубьях. Одновременно, скорость проскальзывания может быть уменьшена.

Согласно дополнительно предпочтительной конфигурации системы подачи проход по соединениям или зазорам между смежными зубчатыми рейками может быть улучшен благодаря тому, что зубчатые рейки имеют, на обоих концах, концевые зубья, выполненные симметрично относительно центральной плоскости концевого зуба, вершина которого расположена ниже вершины других реечных зубьев той же зубчатой рейки. Минимизированная высота концевых зубьев относительно смежных внутренних реечных зубьев или пониженная вершина концевого зуба и симметрия концевых зубьев обеспечивают для обоих направлений перемещения врубо-навалочной машины то, что ведущая звездочка при обкатывании соединения или увеличения шага между смежными зубчатыми рейками, может опускаться на концевом зубе в улучшенном режиме и, если необходимо, может быть обеспечено перемещение вперед, в результате которого ведущая звездочка в предпочтительном режиме перемещается на следующую зубчатую рейку раньше, чем в известных решениях. Одновременно, обеспечивается то, что зуб ведущей звездочки, который расположен в проходе между смежными зубчатыми рейками, может устанавливаться свободно между обеими зубчатыми рейками и не подвержен какому-либо увеличенному износу конкретно на данном критическом месте. Вследствие того, что концевой зуб минимизирован по высоте и одновременно является симметричным, для обоих направлений перемещения обеспечивается исключение возможности заклинивания ведущей звездочки. В данном варианте зуб ведущей звездочки, который располагается в проходе, может оставаться в контакте с концевыми зубьями дольше, чем в известных решениях. Даже при прохождении через впадину, когда шаг зазора между смежными зубчатыми рейками является минимальным, достигается улучшенный режим прохода, поскольку остается достаточное свободное пространство для зуба звездочки, который в данный момент расположен в шаге прохода, для его обкатывания и продолжения вращения на обоих концевых зубьях. Концевые зубья также предпочтительно имеют профиль с боковыми поверхностями, вершиной и основанием, выполненными симметричными относительно центральной плоскости концевого зуба, при этом боковые поверхности концевых зубьев проходят в виде кривой между основанием и вершиной концевого зуба в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами кривизны, при этом радиус кривизны вблизи основания концевого зуба предпочтительно больше радиуса кривизны вблизи вершины концевого зуба.

Особенно предпочтительно, если радиус кривизны вблизи основание больше, чем вблизи вершины. Радиусы кривизны на концевом зубе и на реечном зубе предпочтительно в каждом случае являются одинаковыми, хотя радиус кривизны изменяется в каждом случае, в режиме распределения на боковой поверхности зуба, в частности, постепенно уменьшается к вершине зуба. Наиболее предпочтительно, если боковые поверхности зуба между основанием зуба и вершиной зуба имеют, по меньшей мере, зоны трех радиусов с различными радиусами кривизны, между которыми выполнены участки изменения радиуса. Во взаимосвязи между концевым зубом и «нормальным реечным зубом» особенно предпочтительно, если участки изменения радиусов на концевом зубе в каждом случае лежат ниже участков изменений радиусов на смежном реечном зубе, расположенных внутри относительно концевого зуба, или на всех внутренних реечных зубьях. Согласно предпочтительной конфигурации боковая поверхность зуба в зоне основания зуба может проходить в виде кривой с наибольшим радиусом кривизны, который предпочтительно приблизительно в 1,6-2,1 раза превышает высоту зуба внутренних реечных зубьев и/или в 1,8-2,1 раза превышает ширину основания зуба внутренних зубьев.

Дополнительно к этому реечные зубья могут предпочтительно снабжаться граничным слоем упрочнения в зоне желобообразных профилей и/или зубья ведущей звездочки могут снабжаться граничным слоем упрочнения в зоне бочкообразных профилей.

Реечные зубья могут снабжаться вогнутыми изгибами, проходящими непрерывно и с постоянным радиусом кривизны по ширине зубьев. Согласно особенно предпочтительной конфигурации реечные зубья имеют плоский участок в зоне центральной осевой линии желобообразного профиля, при этом желобообразный профиль в зоне плоского участка является предпочтительно плоским. Реечные зубья имеют желобообразные профили, имеющие дно желобообразного профиля, являющееся частично плоским с учетом плоского участка и перпендикулярным направлению перемещения, при этом изгиб выполнен только с обеих боковых сторон от плоского участка. В данном варианте, плоский участок может предпочтительно иметь ширину, составляющую от около 1/10 до 1/7 расстояния по ширине между опорной планкой и направляющей планкой или минимального проема между ними в чистоте. Плоский участок на реечных зубьях и плоский участок на зубьях звездочки реечного устройства предпочтительно имеют одинаковую ширину. Величина изгиба с обеих боковых сторон от плоского участка предпочтительно одинакова, но может отличаться.

Упомянутая выше цель также достигается с помощью ведущей звездочки, в которой поверхности каждого зуба ведущей звездочки выполнены выпукло изогнутыми и имеют поперек направления перемещения бочкообразный профиль для взаимодействия с желобообразным профилем, выполненным на боковых поверхностях каждого реечного зуба. Также особенно предпочтительно для зубьев ведущей звездочки, если зубья имеют торцевую поверхность зуба и основание зуба, выполненные симметричными относительно плоскости, при этом поверхности зубьев проходят в виде кривой между основанием зуба и торцевой поверхностью зуба в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами кривизны. В особенно предпочтительной конфигурации, где зубья имеют плоский участок в зоне центральной линии бочкообразного профиля, бочкообразный профиль в зоне плоского участка является предпочтительно плоским и/или плоский участок имеет ширину, составляющую около 1/10-1/7 толщины зубьев. Изгиб, образующий бочкообразный профиль, расположен только на стороне предпочтительного плоского участка.

Дополнительно преимущества и конфигурации системы подачи согласно изобретению, включающей в себя зубчатую рейку согласно изобретению и ведущую звездочку, приведены в следующем описании предпочтительных вариантов осуществления, схематично показанных на следующих чертежах.

На Фиг.1 показана в изометрии ведущая звездочка и зубчатые рейки системы подачи выемочной машины согласно изобретению.

На Фиг.2 показана система подачи Фиг.1 сбоку с вертикальным сечением зубчатой рейки и ведущей звездочки.

На Фиг.3 показана система подачи Фиг.1 на виде с торца зубчатой рейки только с половиной ведущей звездочки.

На Фиг.4 показано горизонтальное сечение зубчатой рейки во время зацепления двух зубьев ведущей звездочки в проходах между реечными зубьями.

На Фиг.5 показан вид в плане зубчатой рейки согласно изобретению.

На Фиг.6 показано вертикальное сечение зубчатой рейки согласно изобретению с частичными вырезами.

На Фиг.7 показана концевая часть зубчатой рейки Фиг.5 согласно изобретению с продольным сечением по линии VII-VII Фиг.5.

Система 10 подачи согласно изобретению для выемочной машины (не показано более детально), такой, в частности, как врубо-навалочная машина с ходовым приводом показана на Фиг.1-3. Зубчатое реечное устройство предназначено для перемещения выемочной машины и обычно выполняется из множества последовательно соединенных зубчатых реек, при этом только две зубчатых рейки 1 показаны на Фиг.1. Поскольку длинный очистной забой, как правило, может иметь длину от обычных 100 м до более 400 м, большое число зубчатых реек 1 идентичной конструкции, расположенных друг за другом в ряд, требуется для получения возможности перемещения выемочной машины вперед и назад между обеими обнаженными поверхностями длинного очистного забоя. Каждая зубчатая рейка 1 состоит из относительно жесткой опорной планки 7, на каждом конце 6 которой выполнены, как показано конкретно на Фиг.2 и 3, выступающие вниз соединительные выступы 4 c отверстием 3 для прохода крепежного пальца (не показано), которым зубчатые рейки 1 могут скрепляться с кронштейнами подшипников (не показано), которые в свою очередь крепятся к секциям рештака забойного конвейера, как правило на завальной стороне, в общем, известным специалисту в данной области техники подземной горной добыче способом, так что выемочная машина может перемещаться параллельно длинному очистному забою и может извлекать минеральное сырье, такое конкретно, как уголь, на фронте очистного забоя, и одновременно, материал извлеченный врубо-навалочной машиной может транспортироваться от забоя конвейером. Каждая зубчатая рейка 1 состоит из направляющей планки 5 без соединительных выступов, проходящей на расстоянии от опорной планки 7 и параллельно ей, и из множества реечных зубьев 2 и 20, каждый из которых в данном варианте является цельнокованным с опорными планками или приваренным к обращенными друг к другу поверхностям опорной планки 7 и направляющей планки 5.

Кроме того, система подачи для выемочной машины содержит ведущую звездочку 30, имеющую на своей периферии в данном варианте одиннадцать зубьев 31 с идентичным друг другу конструктивным исполнением, расположенных с равными интервалами по периферии, при этом поверхности 32 зубьев выполнены выпукло изогнутыми в направлении перемещения аналогично системе циклоидального зацепления. Все зубья 31 ведущей звездочки 30 имеют одинаковую конструкцию и имеют поверхности 34, выполненные симметричными относительно вертикальной средней плоскости, тангенциальную торцевую поверхность 33, которая является плоской в данном варианте, и соответствующее основание 37 зуба на теле 36 звездочки. Поверхности 34 зуба 31 проходят между основанием 37 зуба и торцевой поверхностью 33 зуба по изогнутой линии в направлении перемещения и в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами K₁, K₂, K₃, K₄ кривизны. Смежно с основанием 37 зуба, каждый зуб 31 имеет закругление, с радиусом K₁ кривизны, смежными, с которым являются значительно наклоненные области поверхности 34 зуба, с радиусом K₂ перехода в начале. Почти вся торцевая область поверхности 34 зуба имеет в данном варианте постоянный радиус K₃ кривизны в направлении перемещения и соединена с торцевой поверхностью 33 через относительно небольшой радиус K4 кривизны. Зубья 31 ведущей звездочки 30 входят в зацепление с реечными зубьями 2 зубчатой рейки 1. Ведущая звездочка 30 обычно соединяется с приводом вращения (не показано) который закреплен на подземной выемочной машине (аналогично не показано), в частности, врубо-навалочной машине, при этом соответствующая врубо-навалочная машина имеет, как правило, две ведущих звездочки 30, установленные на расстоянии друг от друга и имеющие соответствующие привода вращения для получения подачи и ходового привода врубо-навалочной машины относительно зубчатого реечного устройства, образованного зубчатыми рейками 1.

На Фиг.6 и 7 показана зубчатая рейка 1. Верхняя сторона 7' опорной планки 7 и верхняя сторона 5' направляющей планки 5 образуют опорную поверхность для направляющего башмака, который направляет подземную выемочную машину на зубчатой рейке 1. Поскольку нижняя сторона 5" направляющей планки 5 не имеет соединительных выступов, такой направляющий башмак может соединяться с направляющей планкой 5 снизу и также за опорной планкой 7 для получения конкретного направления и конкретного зацепления соединения зубьев ведущей звездочки 30 (Фиг.1) и реечных зубьев 2 зубчатых реек 1. Вблизи нижней стороны 5", направляющая планка становится 5 шире, чем в зоне верхней стороны 5', поскольку снабжена утолщением 5A на внутренней поверхности 5"', обращенной к опорной планке 7, проход 8 зацепления между данными поверхностями опорной планки 7 и направляющей планки 5, обращенными друг к другу, становится уже книзу до минимального расстояния A благодаря утолщению 5A.

В показанном варианте осуществления зубчатые рейки 1 имеют на обоих концах концевой зуб 20 в качестве реечного зуба специального конструктивного исполнения, каждый из таких концевых зубьев 20, как ясно показано, в частности, на Фиг.7, имеет высоту меньше, чем у смежного внутреннего реечного зуба 2 «нормального» конструктивного исполнения. Данная уменьшенная высота также означает, что концевой зуб имеет вершину 23 зуба, находящуюся на большем расстоянии от верхней стороны 7' опорной планки 7, чем вершина 13 смежного реечного зуба 2 или всех других внутренних реечных зубьев 2. Существенный признак настоящего изобретения состоит в профиле боковых поверхностей 24 концевых зубьев 20 и боковых поверхностей 14 реечных зубьев 2, что дополнительно описано ниже и показано на Фиг.1-5. На Фиг.7 показан только один конец зубчатой рейки 1, и сечение зубчатой рейки 1 проходит по центральной осевой линии между опорной планкой 7 и направляющей планкой, не показанными на данном виде. Реечный зуб 2 имеет две боковые поверхности 14, обращенные в направлении перемещения подземной выемочной машины и выполненные симметричными относительно вертикальной средней плоскости M зуба, и концевой зуб 20 также имеет концевые боковые поверхности 24 с обеих сторон, причем обе боковые поверхности 24 концевого зуба выполненные симметричными относительно вертикальной средней плоскости M' концевого зуба. Как боковые поверхности 14 каждого реечного зуба 2, так и боковые поверхности 24 концевого зуба 20 проходят по всей высоте от основания 15 зуба и основания 25 концевого зуба, соответственно, до вершины 13 зуба и вершины 23 концевого зуба, соответственно, в виде выпуклых кривых, обращенных в направлении перемещения, причем боковые поверхности 24 концевого зуба и боковые поверхности 14 зуба или боковые поверхности 14 смежных зубьев реечного устройства расходятся относительно друг друга к вершине 13 зуба и вершине 23 концевого зуба, соответственно. Как реечный зуб 2, так и концевой зуб 20 имеют зону первых нижних радиусов, которая в каждом случае проходит в виде кривой с радиусом R₁ кривизны, при этом к зоне первых радиусов примыкает зона вторых радиусов, проходящая в виде кривой с радиусом R₂ кривизны как в концевом зубе 20, так и в реечном зубе 2, и имеют зону третьих радиусов с радиусами R₃ кривизны, причем зону третьих радиусов, переходящую в вершину 13 зуба или вершину 23 концевого зуба. Несмотря на меньшую общую высоту концевого зуба 20, радиусы R₁ R₂, R₃ кривизны на реечном зубе 2 и на концевом зубе 20 являются одинаковыми; участки W₁ или W₁' изменения радиусов между наибольшим радиусом R₁ кривизны, примыкающим к основанию 15 зуба или основанию 25 концевого зуба, соответственно, выполнены на различных высотах относительно вершины 13 зуба или вершины 23 концевого зуба, соответственно, или основания 15 зуба или основания 25 концевого зуба, соответственно. Как можно ясно видеть на Фиг.7, участок W₁ изменения радиуса на реечном зубе 20 между радиусами R₁ и R₂ лежит значительно выше изменения участка W₁' изменения радиуса на концевом зубе 20. Аналогично, участок W₂' изменения радиуса на концевом зубе 20 также расположен значительно ниже или, относительно верхней стороны 7' опорной планки, на большем расстоянии от верхней стороны 7', чем участок W₂ изменения радиуса между радиусами R₂, R₃ на реечном зубе 2. Тем не менее, реечные зубья 2 и концевые зубья 20 имеют одинаковую ширину F основания или ширину F основания зуба, а также одинаковую ширину K вершины на фактической вершине 13 зуба и вершине 23 концевого зуба, соответственно. Радиус R₁ может приблизительно вдвое превышать ширину F основания, радиус R₂ может в 1,1-1,2 раза превышать ширину F основания, и радиус R₃ может составлять 0,15-0,25 от ширины F основания. С учетом различных уровней участков W₁, W₁' изменения радиуса, концевой зуб 20 на высоте нижнего участка W₁' изменения радиуса имеет большую ширину B' зуба, чем реечный зуб 2 в зоне участка W₁ изменения радиуса, что можно легко увидеть при сравнении ширины B, B' зубьев. Расстояние между средними плоскостями М зубьев или расстояние между средней плоскостью M зуба и средней плоскостью M' концевого зуба соответствует шагу T в зубчатой рейке 1, зубчатой рейке со средним шагом показанной на Фиг.7, который в данном варианте превышает в приблизительно 1,6 раз ширину F основания зуба. Шаг T между реечными зубьями 2 или между реечным зубом 2 и концевым зубом 20 может изменяться в зависимости от варианта применения, обычно имеется идентичный шаг T между всеми реечными зубьями 2, а также между ними и концевыми зубьями 20 во всех зубчатых рейках 1 системы подачи. В сравнении с известными решениями, контактные поверхности реечных зубьев 2 и зубьев 31 ведущей звездочки 30 уже расширены с помощью закругления боковых поверхностей 14 и 24 зуба в направлении перемещения с радиусами R₁, R₂, R₃ и закругления K₂ и, в частности, закругления K₃ на зубьях 31, в результате которых износ во время взаимодействия зубьев 31 ведущей звездочки 30 и реечных зубьев 2 зубчатой рейки 1 уменьшается. Радиус K₃ кривизны предпочтительно меньше радиуса R₁ закругления и больше радиуса R₂ закругления и может приблизительно соответствовать формуле 0,65×R₁<=K₃<=0,85×R₁.

Существенным признаком изобретения в системе 10 подачи, показанной на Фигурах, является вогнутый изгиб, обеспечивающий в результате желобообразный профиль боковых поверхностей 14 и 24 зуба поперек направления перемещения, и выпуклый изгиб, обеспечивающий в результате бочкообразный профиль поверхностей 34 зуба, данный признак наиболее ясно показан на Фиг.4 и 5. Изгиб, обеспечивающий бочкообразный профиль с радиусом S изгиба поверхности 34 ведущих зубьев 31, и изгиб, обеспечивающий в результате желобообразный профиль с радиусом М изгиба на боковых поверхностях зуба 14 реечных зубьев 2, особенно четко показаны на горизонтальном сечении по зубчатой рейке 1 с внутренними реечными зубьями 2 и ведущими зубьями 31, находящимися в зацеплении с последней. Можно легко увидеть на виде в плане Фиг. 5 что изгиб проходит по всей высоте реечных зубьев 2 и концевых зубьев 20 и создает боковые поверхности 14 и 24 зуба с выемкой желобообразной формы поперек направления перемещения. В показанном варианте осуществления изгиб не проходит в зоне вершины 13 зуба внутренних реечных зубьев 2 или в зоне вершины 23 концевого зуба 20. Вместе с тем, вогнутый изгиб на боковых поверхностях 14, 24 всех приводных зубьев 2, 20 проходит с радиусом М изгиба, предпочтительно одинаковым по высоте, как выше, так и ниже, соответственно, нижнего участка W₁ или W₁' изменения радиусов, так и верхнего участка W₂ или W₂' изменения радиусов и поэтому по всем зонам имеющим радиусы R₁, R₂ и R₃ закругления на концевом зубе 20 и на реечном зубе 2. Реечные зубья 2 и концевые зубья 20 поэтому имеют выпуклый изгиб с радиусами R₁, R₂, R₃ в направлении перемещения и вогнутый изгиб с радиусом М изгиба поперек направления перемещения.

В показанном варианте осуществления радиус М изгиба не проходит непрерывно по ширине или толщине реечных зубьев 2 или концевых зубьев 20, а вместо этого плоский участок образован в зоне углубленного основания 18 или 28, как показано двойной линией, причем плоский участок ограничивает изгиб поперек направления перемещения только двумя боковыми зонами боковых поверхностей 14, 24 зуба. В показанном варианте осуществления радиус М изгиба является одинаковым с обеих сторон плоского участка 18 или 28, но радиус может также отличаться или увеличиваться к внешним концам изгиба.

Зубья 31 ведущей звездочки 30 предпочтительно имеют выпуклую кривизну с радиусами K₁, K₂, K₃, K₄ кривизны в направлении перемещения и выпуклым изгибом с радиусом S изгиба поперек направления перемещения. Аналогично реечным зубьям 2 и 20, все зубья 31 ведущей звездочки 30 имеют плоский участок 38 в зоне центральной осевой линии бочкообразного профиля в показанном варианте осуществления, при этом плоский участок 38, проходит по всей боковой поверхности 34 зуба, но не в торцевой поверхности 33 зуба, которая и так имеет, по существу, ровное конструктивное исполнение. Соответствующий радиусам изгиба на реечных зубьях, радиус S изгиба на поверхностях 34 зуба может также быть одинаковым с обеих сторон плоского участка 38 или может иметь различные радиусы, одинаковые радиусы М, S предпочтительно используются на реечном зубе 2 и зубе 31 звездочки 30. В варианте осуществления ширина плоского участка 18 на реечном зубе 2 или плоского участка 28 на концевом зубе 20 составляет около 70% минимального расстояния А прохода между направляющей планкой 5 и опорной планкой 7, т.e. отношение ширины B плоского участка 18, 28 к ширине A прохода зубчатой рейки 1 может приблизительно быть выражено соотношением 1/10×A<=B<=1/7×A. На радиусы М и S изгиба поверхностей 34 зубьев 31 и, соответственно, боковых поверхностей 14, 24 реечных зубьев 2, 20 может влиять, кроме прочего, шаг T, который, в свою очередь, зависит от числа зубьев ведущей звездочки, но также от ширины или толщины зубьев на ведущей звездочки 30. Радиусы М и S изгиба могут быть приблизительно выражены соотношением 1/3T<=М=S<=1,2×T. Ведущие звездочки для систем подачи для подземных горных машин имеют, как правило, 9-14 зубьев и обычно имеют диаметр между около 300 мм и 800 мм; радиусы М, S изгиба могут, соответственно, составлять между около 50 мм и 200 мм для получения наилучшего возможного минимального поверхностного давления между реечными зубьями и зубьями ведущей звездочки.

Несмотря на изгиб желобообразного профиля боковых поверхностей 14 реечных зубьев 2 или боковых поверхностей 24 концевых зубьев 20, все реечные зубья 2, 20 выполнены симметричными относительно вертикальной средней плоскости М или М', соответственно, данная плоскость симметрии пересекает вершину 13 реечных зубьев 2 и соответственно вершину 23 концевых зубьев 20, как показано особенно хорошо на Фиг.7. В плоскости М симметрии вершина 13 зуба имеет выпуклый изгиб поперек направления перемещения, как показано наиболее ясно на Фиг.6. Вершина 13 зуба поэтому погружается, как также показано на Фиг.5, вниз к направляющей планке 5 и опорной планке 7 поперек направления перемещения и одновременно расширяется с учетом вогнутого изгиба примыкающих к вершине зуба боковых поверхностей 14 и 24 зуба, как показано наиболее ясно на виде в плане зубчатой рейки 1 на Фиг.5. Величина W_K изгиба на вершине 13 зуба и, соответственно, также на вершине 23 концевого зуба 20, предпочтительно превышает шаг T и приблизительно находится в диапазоне, определенном соотношением 1,5×T<=W_K<=2×T.

Для специалиста в данной области техники многочисленные модификации, входящие в объем защиты прилагаемой формулы изобретения, очевидны из описания, приведенного выше. На фигурах не показано, что зубчатые рейки можно устанавливать, в частности, на одной стороне кронштейнов, имеющих удлиненные отверстия не только для улучшения прохода зубчатого реечного устройства во впадинах и на подъемах, но также делая возможным, если необходимо, некоторое смещение зубчатых реек. При другой форме зубьев ведущей звездочки профиль реечных зубьев и профиль концевых зубьев может немного отличаться. Реечные зубья можно также снабжать граничным слоем, упрочняющим зоны желобообразного сечения и/или зубья ведущей звездочки можно снабжать граничным слоем, упрочняющим зоны бочкообразного сечения. Приведенный в качестве примера вариант осуществления показывает предпочтительную конфигурацию зубчатой рейки с концевыми зубьями, которые меньше внутренних зубьев реечного устройства. Такие зубчатые рейки, в которых все реечные зубья имеют одинаковый профиль или возможно концевые зубья имеют асимметричный профиль, также находятся в объеме настоящего изобретения. Зубья реечного устройства и зубья ведущей звездочки могут также иметь конструктивное исполнение без плоского участка. Создание идентичных радиусов изгиба по всей боковой поверхности зубьев рейки или по всей поверхности зубьев ведущей звездочки также является наиболее предпочтительным по соображениям изготовления. Вместе с тем, плоский участок можно также исключать и/или радиус кривизны можно изменять между обеими сторонами линии бочкообразного профиля или желобообразного профиля.

Изобретение относится к системе подачи, зубчатой рейке и ведущей звездочке для перемещения подземной выемочной машины. Технический результат заключается в уменьшении износа за счет улучшенного взаимодействия между зубьями ведущей звездочки и реечными зубьями. Система подачи содержит ходовой привод с ведущей звездочкой, имеющей зубья симметричного профиля, и зубчатыми рейками 1 с множеством реечных зубьев 2; 20, расположенных между опорной планкой 7 и направляющей планкой 5 зубчатой рейки. Боковые поверхности 14; 24 зубьев 2, 20 наклонены в направлении перемещения и расходятся к вершине 13; 23 зуба для взаимодействия с поверхностями 34 зубьев 31 ведущей звездочки 30. Две боковые поверхности 14, 24 каждого реечного зуба 2, 20 вогнуто изогнуты и образуют желобообразный профиль между направляющей планкой 5 и опорной планкой 7 поперек направления перемещения, поднимающийся к вершине 13; 23 зуба, и две поверхности 34 каждого зуба 31 ведущей звездочки выпукло изогнуты и образуют бочкообразный профиль поперек направления перемещения. Поверхности (34) каждого зуба (31) ведущей звездочки (30) являются выпукло изогнутыми и имеют поперек направления перемещения бочкообразный профиль для взаимодействия с желобоообразным профилем, выполненным на боковых поверхностях каждого реечного зуба. При этом зубья (31) имеют плоский участок (38) в зоне центральной осевой линии бочкообразного профиля. Бочкообразный профиль в зоне плоского участка является предпочтительно плоским, и/или плоский участок имеет ширину, составляющую от около 1/10 до 1/7 толщины зубьев. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система подачи для перемещения подземной выемочной машины, в частности врубо-навалочной машины, содержащая ходовой привод машинной стороны с ведущей звездочкой, имеющей зубья симметричного профиля, расположенные с равными интервалами по периферии зубчатые рейки (1), каждая из которых состоит из опорной планки (7), направляющей планки (5) и множества реечных зубьев (2; 20), которые закреплены неподвижно с заданным шагом (Т) друг относительно друга между опорной планкой (7) и направляющей планкой (5), и боковые поверхности (14; 24) которых значительно наклонены в направлении перемещения и расходятся друг относительно друга к вершине (13; 23) зуба для взаимодействия профиля реечных зубьев (2; 20) с поверхностями (34) зубьев (31) ведущей звездочки (30), отличающаяся тем, что две боковые поверхности (14, 24) каждого реечного зуба (2, 20) являются вогнуто изогнутыми и образуют желобообразный профиль между направляющей планкой (5) и опорной планкой (7) поперек направления перемещения, поднимающийся к вершине (13; 23) зуба, и две поверхности (34) каждого зуба (31) ведущей звездочки (30) являются выпукло изогнутыми и образуют бочкообразный профиль поперек направления перемещения.

2. Система подачи по п. 1, отличающаяся тем, что вогнутый изгиб боковых поверхностей (14; 24) зуба и выпуклый изгиб поверхностей (32) зуба имеют одинаковый радиус или радиусы, отличающиеся меньше чем на 5%.

3. Система подачи по п. 1, отличающаяся тем, что изгиб (М) на реечных зубьях и/или изгиб (S) на зубьях ведущей звездочки имеет радиус изгиба, который составляет от около 1/4 до 2 шага (Т) и, предпочтительно, от около 1/3 Т до 1,2 Т.

4. Система подачи п. 1, отличающаяся тем, что желобообразный профиль на обеих боковых поверхностях (14; 24) зуба проходит вплоть до вершины (13; 23) зуба.

5. Система подачи по п. 1, отличающаяся тем, что реечные зубья (2; 20) имеют плоскость (М; М¹) симметрии, пересекающую вершину (13; 23) зуба, выполненную выпукло изогнутой поперек направления перемещения в зоне плоскости симметрии.

6. Система подачи п. 1, отличающаяся тем, что приводные зубья (2) имеют боковые поверхности (14), вершину (13) и основание (15), выполненные симметричными относительно вертикальной средней плоскости (М), при этом боковые поверхности реечных зубьев (2) проходят в виде кривой между основанием (15) и вершиной (12) в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами (R₁, R₂, R₃), при этом радиус (R₁) кривизны вблизи основания (15) превышает радиус (R₂, R₃) кривизны вблизи вершины (13).

7. Система подачи по п. 1, отличающаяся тем, что зубчатые рейки (1) имеют на обоих концах концевые зубья (20), выполненные симметрично относительно центральной плоскости (М′) концевого зуба, вершина (23) концевого зуба которых находится ниже вершины (13) других реечных зубьев (2) одной зубчатой рейки.

8. Система подачи по п. 7, отличающаяся тем, что концевые зубья (20) имеют профиль с боковыми поверхностями (24), вершиной (23) и основанием (25), выполненные симметричными относительно центральной плоскости (М′) концевого зуба, при этом боковые поверхности (24) концевых зубьев (20) проходят в виде кривой между основанием (25) концевого зуба и вершиной (23) концевого зуба в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами (R₁, R₂, R₃) кривизны, при этом радиус (R₁) вблизи основания (25) концевого зуба превышает радиус (R₂, R₃) кривизны вблизи вершины (23) концевого зуба.

9. Система подачи по п. 7, отличающаяся тем, что радиусы (R₁, R₂, R₃) кривизны на концевом зубе (20) и на реечном зубе (2) являются в каждом случае одинаковыми.

10. Система подачи по любому из пп. 6-9, отличающаяся тем, что боковые поверхности (14; 24) зуба между основанием (15) зуба и вершиной (13) зуба и соответственно между основанием (25) концевого зуба и вершиной (23) концевого зуба имеют, по меньшей мере, три зоны, имеющие различные радиусы (R₁, R₂, R₃) кривизны, между которыми выполнены в каждом случае участки (W₁′, W₁′; W₂, W₂′) изменения радиусов, при этом участки (W₁′; W₂′) изменения радиусов на концевом зубе (20) предпочтительно находятся ниже участков (W₁; W₂) изменения на внутренних реечных зубьях (2).

11. Система подачи по любому из пп. 6-9, отличающаяся тем, что боковые поверхности (14; 24) зуба на основании (15; 25) зуба проходят в виде кривой в каждом случае с радиусом (R₁) кривизны, при этом наибольший радиус (R₁) кривизны приблизительно в 1,6-2,1 раза превышает высоту внутренних реечных зубьев и/или приблизительно в 1,8-2,1 раза превышает ширину (F) основания внутренних зубьев (2).

12. Система подачи по п. 1, отличающаяся тем, что реечные зубья снабжены граничным слоем упрочнения в зоне желобоообразных профилей и/или зубья ведущей звездочки снабжены граничным слоем упрочнения в зоне бочкообразных профилей.

13. Система подачи по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что реечные зубья (2; 20) имеют плоский участок (18; 28) в зоне центральной осевой линии желобоообразного профиля, при этом желобоообразный профиль в зоне плоского участка является предпочтительно плоским и/или плоский участок имеет ширину (В), составляющую от около 1/10 до 1/7 расстояния (А) между опорной планкой (7) и направляющей планкой (5).

14. Система подачи по п. 1, отличающаяся тем, что плоский участок (18) на реечных зубьях (2) и плоский участок (38) на зубьях (31) ведущей звездочки (30) имеют одинаковую ширину.

15. Зубчатая рейка для системы подачи для перемещения подземной выемочной машины, в частности врубо-навалочной машины, имеющей ходовой привод с ведущей звездочкой, содержащая опорную планку (7), направляющую планку (5) и множества реечных зубьев (2; 20), которые закреплены неподвижно с заданным шагом (Т) друг относительно друга между опорной планкой (7) и направляющей планкой (5), и боковые поверхности (14; 24) которых расходятся друг относительно друга к вершине (13; 23) зуба для взаимодействия профиля реечных зубьев с зубьями ведущей звездочки, отличающаяся тем, что две боковые поверхности (14; 24) каждого реечного зуба являются вогнуто изогнутыми и образуют желоб между направляющей планкой (5) и опорной планкой (7) поперек направления перемещения, поднимающийся к вершине (13; 23) зуба, для взаимодействия с бочкообразным профилем, образованным на поверхности (34) каждого зуба ведущей звездочки поперек направления перемещения.

16. Зубчатая рейка по п. 15, отличающаяся тем, что изгиб (М) на реечных зубьях и/или изгиб (S) на зубьях ведущей звездочки имеет радиус изгиба, который составляет от около 1/4 до 2 шага (Т) и, предпочтительно, от около 1/3 Т до 1,2 Т.

17. Зубчатая рейка по п. 15, отличающаяся тем, что желобообразный профиль на обеих боковых поверхностях (14; 24) зуба проходит вплоть до вершины (13; 23) зуба.

18. Зубчатая рейка по п. 15, отличающаяся тем, что реечные зубья (2; 20) имеют плоскость (М; М′) симметрии, пересекающую вершину (13; 23) зуба, выполненную выпукло изогнутой поперек направления перемещения в зоне плоскости симметрии.

19. Зубчатая рейка по п. 15, отличающаяся тем, что приводные зубья (2) имеют боковые поверхности (14), вершину (13) и основание (15), выполненные симметричными относительно вертикальной средней плоскости (М), при этом боковые поверхности (14) реечных зубьев (2) проходят в виде кривой между основанием (15) и вершиной (12) в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами (R₁, R₂, R₃), при этом радиус (R₁) кривизны вблизи основания (15) предпочтительно превышает радиус (R₂, R₃) кривизны вблизи вершины (13).

20. Зубчатая рейка по п. 15, отличающаяся тем, что зубчатые рейки (1) имеют на обоих концах концевые зубья (20), выполненные симметрично относительно центральной плоскости (М') концевого зуба, вершина (23) концевого зуба которых находится ниже вершины (13) других реечных зубьев (2) одной зубчатой рейки.

21. Зубчатая рейка по п. 20, отличающаяся тем, что концевые зубья (20) имеют профиль с боковыми поверхностями (24), вершиной (23) и основанием (25), выполненные симметричными относительно центральной плоскости (М′) концевого зуба, при этом боковые поверхности (24) концевых зубьев (20) проходят в виде кривой между основанием (25) концевого зуба и вершиной (23) концевого зуба в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами (R₁, R₂, R₃) кривизны, при этом радиус (R₁) вблизи основания (25) концевого зуба предпочтительно превышает радиус (R₂, R₃) кривизны вблизи вершины (23) концевого зуба.

22. Зубчатая рейка по п. 20, отличающаяся тем, что радиусы (R₁, R₂, R₃) кривизны на концевом зубе (20) и на реечном зубе (2) являются в каждом случае одинаковыми.

23. Зубчатая рейка по любому из пп. 18-22, отличающаяся тем, что боковые поверхности (14; 24) зуба между основанием (15) зуба и вершиной (13) зуба и соответственно между основанием (25) концевого зуба и вершиной (23) концевого зуба имеют, по меньшей мере, три зоны, имеющие различные радиусы (R₁, R₂, R₃) кривизны, между которыми выполнены в каждом случае участки (W₁, W₁′; W₂, W₂′) изменения радиусов, при этом участки (W₁′; W₂′) изменения радиусов на концевом зубе (20) предпочтительно находятся ниже участков (W₁; W₂) изменения на внутренних реечных зубьях (2).

24. Зубчатая рейка по любому из пп. 19-22, отличающаяся тем, что боковые поверхности (14; 24) зуба на основании (15; 25) зуба проходят в виде кривой в каждом случае с радиусом (R₁) кривизны, при этом наибольший радиус (R₁) кривизны приблизительно в 1,6-2,1 раза превышает высоту внутренних реечных зубьев и/или приблизительно в 1,8-2,1 раза превышает ширину (F) основания внутренних зубьев (2).

25. Зубчатая рейка по п. 15, отличающаяся тем, что реечные зубья снабжены граничным слоем упрочнения в зоне желобоообразных профилей и/или зубья ведущей звездочки снабжены граничным слоем упрочнения в зоне бочкообразных профилей.

26. Зубчатая рейка по любому из пп. 16-22, отличающаяся тем, что реечные зубья (2; 20) имеют плоский участок (18; 28) в зоне центральной осевой линии желобоообразного профиля, при этом желобоообразный профиль в зоне плоского участка является предпочтительно плоским и/или плоский участок имеет ширину (В), составляющую от около 1/10 до 1/7 расстояния (А) между опорной планкой (7) и направляющей планкой (5).

27. Зубчатая рейка по п. 15, отличающаяся тем, что плоский участок (18) на реечных зубьях (2) и плоский участок (38) на зубьях (31) ведущей звездочки (30) имеют одинаковую ширину.

28. Ведущая звездочка для ходового привода подземной выемочной машины, в частности врубо-навалочной машины, для перемещения подземной выемочной машины вдоль зубчатых реек системы подачи для подземной выемочной машины, имеющая зубья симметричного профиля, расположенные с одинаковыми интервалами по периферии и имеющие поверхности для взаимодействия с боковыми поверхностями реечных зубьев, отличающаяся тем, что поверхности (34) каждого зуба (31) ведущей звездочки (30) являются выпукло изогнутыми и имеют поперек направления перемещения бочкообразный профиль для взаимодействия с желобоообразным профилем, выполненным на боковых поверхностях каждого реечного зуба, при этом зубья (31) имеют плоский участок (38) в зоне центральной осевой линии бочкообразного профиля, при этом бочкообразный профиль в зоне плоского участка является предпочтительно плоским, и/или плоский участок имеет ширину, составляющую от около 1/10 до 1/7 толщины зубьев.

29. Ведущая звездочка по п. 28, отличающаяся тем, что зубья (31) имеют поверхности (34) зуба, торцевую поверхность (33) зуба и основание (37) зуба, которые выполнены симметричными относительно вертикальной средней плоскости зуба, при этом поверхности (34) зубьев (31) проходят в виде кривой между основанием (37) зуба и торцевой поверхностью (33) зуба в каждом случае с заданным радиусом кривизны или заданными радиусами (К₁, К₂, К₃, К₄) кривизны.