МАШИНА С КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ И ВРУБОВАЯ МАШИНА СПЛОШНОЙ ВЫЕМКИ Российский патент 2015 года по МПК E21C25/06 F16H57/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к машине, содержащей компактную коробку передач с высокой удельной мощностью для передачи крутящего момента от привода к ведомому элементу и более конкретно такую коробку передач, содержащую улучшенную систему охлаждения.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Существует большое многообразие установок, предназначенных для добычи угля и других пород из подземных пластов. Одна установка, широко применяемая при разработке подземного месторождения, содержит врубовую машину непрерывной выемки, используемую при разработке протяженных участков или длинных забоев пласта. Подобные длинные забои могут в зависимости от конфигурации пласта проходить на расстояния 300-1200 футов (90-365 м). При таком типе разработки обычной практикой является выполнение параллельных входов в разрабатываемый пласт и их соединение с одним или более главных проходов. Такая схема определяет границы целика (целиков) длинного забоя, который необходимо разработать. Во время разработки открытой «плоскости» целика длинного забоя кровля основных проходов обычно поддерживается подвижными опорами.

При обычных способах разработки длинным забоем используют врубовую машину, которая известна в данной отрасли как врубовая машина сплошной выемки. Такая машина обычно содержит удлиненную подвижную раму, опирающуюся на напочвенные направляющие, которые проходят рядом с поверхностью забоя и, по существу, параллельно ей. На рабочие органы, расположенные на каждом конце удлиненной рамы, опираются вращающиеся ведомые зубчатые барабаны, предназначенные для добычи угля по мере прохождения указанной рамы вперед и назад перед поверхностью забоя. Добытая порода падает на забойный конвейер, который обычно прикреплен к напочвенным направляющим и проходит параллельно поверхности длинного забоя. Забойный конвейер выгружает породу на другие транспортирующие устройства для ее удаления из залежи. По мере выработки забоя узел конвейера и направляющих продвигается вперед для обеспечения возможности продолжения процесса разработки месторождения врубовой машиной.

Как показано на фиг.1 врубовая машина 10 сплошной выемки содержит удлиненную подвижную раму 12, которая опирается с возможностью перемещения на конвейерный/направляющий путь 14, проходящий, по существу, параллельно поверхности длинного забоя 15. Проходящий в боковом направлении вращающийся барабан 18, который содержит набор прикрепленных к нему резцов 19, с возможностью поворота присоединен к каждому концу удлиненной подвижной рамы 12 соответствующим поворотным рабочим органом (редуктором) 16. Принцип действия врубовой машины 10 хорошо известен в горном деле и как таковой не рассматривается подробно в данном документе. Однако специалисту должно быть понятно, что врубовая машина 10 перемещается назад и вперед на направляющем пути 14, так что резцы 19 на вращающихся барабанах 18 могут быть приведены во взаимодействие с поверхностью 15 забоя для вытеснения из нее породы. По мере понижения поверхности забоя направляющий путь 14 и врубовая машина 10 продвигаются к поверхности 15 для обеспечения возможности продолжения процесса разработки месторождения.

Коробки передач, используемые в поворотных редукторах врубовых машин сплошной выемки, должны обладать высокой удельной мощностью. Это обусловлено тем, что теоретическая выходная мощность врубовой машины пропорциональна ее установленной мощности, в то время как рабочее пространство в выработке требует по возможности минимального размера модуля. Тепло, создаваемое в этих коробках передач большой мощности, необходимо отводить на постоянной основе для обеспечения надежности при длительной эксплуатации.

Коробки передач поворотного редуктора врубовой машины сплошной выемки по своему характеру являются специализированными. Они должны быть по возможности компактными и при этом обеспечивать возможность надежной передачи крутящего момента к ножевому барабану врубовой машины. Как и в случаях многих коробок передач с высокой удельной мощностью, образование тепла обусловлено потерями, возникающими во вращающихся элементах, и энергией вихреобразования в смазке. Для предотвращения перегревания коробки передач и повреждения смазки, уплотнений и других компонентов принято использовать какой-либо способ охлаждения указанного узла.

Кроме того, коробки передач поворотного редуктора должны иметь особую форму, обеспечивающую им достаточную протяженность для прохождения между двигателем на входе и выходным валом. Вследствие вышеуказанной особенности коробки передач обычно содержат набор отдельных передаточных механизмов, известных как приводные передаточные механизмы, установленные в ряд (обычно от 2 до 5) для разнесения валов, расположенных на входе и выходе. Существенная часть тепла в коробке передач выделяется в результате вращения каждого из передаточных механизмов с высокой скоростью в окружающем их смазочном масле. Кроме того, образованию тепла дополнительно способствует наличие трения в их роликовом подшипнике.

Обычно в конструкциях коробки передач поворотного редуктора используется либо отдельный теплообменник с водяным охлаждением, установленный в масляном резервуаре, либо теплообменник, встроенный в корпус коробки передач.

Оба эти способа требуют умеренно больших габаритов коробки передач и повышают стоимости ее производства. Кроме того, в обоих случаях существует опасность загрязнения внутреннего смазочного масла водой, вытекающей из теплообменника, или водой и грязью, поступающей из окружающей среды вследствие необходимости наличия в корпусе отверстий, обеспечивающих впуск воды в указанный узел и ее выпуск из него.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данной заявке предложено рассмотреть применение неиспользуемого объема в коробке передач, т.е. опорных валов приводного передаточного механизма. Эти опорные валы расположены в центре каждого из от 2 до 5 приводных передаточных механизмов и используются для обеспечения жесткой опоры для указанных механизмов. Диаметр этих валов является достаточно большим для установки подшипника требуемого размера внутри приводного передаточного механизма, а также достаточно большим для того, чтобы выдерживать усилия, передаваемые от передаточного механизма через подшипники к валу, а затем к корпусу.

Данное изобретение предусматривает выполнение просверленных отверстий в опорных валах передаточных механизмов в поворотном редукторе. В этом случае вода может передаваться через указанные валы с отведением тепла вблизи источника тепла при весьма небольшом дополнительном усложнении конструкции.

Суть данного изобретения заключается в предложении эффективного недорогого способа отведения тепла от коробки передач без увеличения ее размеров. Обычно при добавлении теплообменников во внутреннюю часть корпуса или при их встраивании в него требуется увеличение размера всего модуля. Поскольку валы передаточных механизмов установлены заранее, то добавление охлаждающего устройства в их центр не увеличивает общего размера модуля. Так как обычно центры указанных валов передаточных механизмов не используются, то для установки этого устройства в коробку передач не требуется принятия каких-либо компромиссных решений.

В данной конструкции каждый из этих валов используется в качестве отдельного теплообменника. Каждый вал просверлен для принятия потока теплоносителя, что позволяет отводить тепло вблизи его источника. К преимуществам этой конструкции относится следующее:

1. Способ охлаждения не требует увеличения размеров коробки передач.

2. Процесс просверливания указанных валов во время процесса их обычного производства является весьма недорогим.

3. Отсутствует вероятность проникновения воды в смазочное масло, поскольку, во-первых, валы выполнены из водонепроницаемого материала, а, во-вторых, отсутствует водное сообщение через стенку корпуса коробки передач.

4. Не требуется специального оборудования для подачи теплоносителя к валам, так как в обычных конструкциях поворотного редуктора они установлены у края шлангового желоба.

5. Указанные теплообменники являются эффективными, так как они установлены вблизи источника тепла.

Таким образом, в данном изобретении предложена система охлаждения для коробки передач в поворотном редукторе врубовой машины сплошной выемки, который содержит набор отдельных передаточных механизмов, установленных в ряд в удлиненном корпусе. Охлаждающая система содержит систему впрыска теплоносителя в каждом из отдельных передаточных механизмов, причем каждая система впрыска имеет продольное отверстие, выполненное в валу передаточного механизма, и установленную в нем трубку для впрыска теплоносителя. Диаметр указанной трубки меньше диаметра продольного отверстия. К трубке для впрыска теплоносителя присоединена сообщающаяся с ней линия подачи теплоносителя, а к продольному отверстию, смежно с одним его концом, присоединено сообщающееся с ним отверстие для выпуска теплоносителя, так что теплоноситель, выходящий из конца указанной трубки, проходит обратно вдоль нее, а затем выходит из вала передаточного механизма с обеспечением отвода тепла от отдельного передаточного механизма. При этом указанная врубовая машина содержит напочвенную направляющую, удлиненную подвижную раму, опирающуюся на указанную напочвенную направляющую, рабочий орган, расположенный на каждом конце удлиненной рамы, привод и вращающийся ведомый зубчатый барабан, который функционально опирается на указанный рабочий орган для добычи разрабатываемой породы по мере прохождения указанной рамы назад и вперед по направляющей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 изображает горизонтальную проекцию врубовой машины сплошной выемки, содержащей поворотный редуктор.

фиг. 2 изображает увеличенный вид в аксонометрии коробки передач поворотного редуктора врубовой машины сплошной выемки в соответствии с данным изобретением.

Фиг. 3 изображает вид сбоку коробки передач поворотного редуктора, показанной на фиг. 2, с частичным вырезом, показывающим отдельные передаточные механизмы, установленные в ряд в коробке передач.

Фиг. 4 изображает вид сверху в разрезе коробки передач поворотного редуктора врубовой машины сплошной выемки.

Фиг. 5 изображает увеличенный вид в разрезе одного из отдельных передаточных механизмов, показанных на фиг. 3 и 4.

Прежде чем подробно рассмотреть один вариант выполнения данного изобретения, следует принять во внимание, что данное изобретение не ограничивается в этой заявке деталями конструкции и схемами расположения компонентов, изложенными в последующем описании или изображенными на чертежах. Данное изобретение допускает другие варианты выполнения и осуществляется на практике различными способами. Кроме того, следует понимать, что формулировки и термины, употребляемые в данном документе, используются с описательной целью и не должны рассматриваться как ограничительные. Термины «включающий» и «содержащий» и производные от них используются в данном документе с точки зрения охвата как нижеперечисленных элементов и их эквивалентов, так и дополнительных элементов. Термин «состоящий из» и производные от него используются в данном документе с точки зрения охвата только нижеперечисленных элементов и их эквивалентов. Кроме того, следует понимать, что такие термины, как «передний», «задний», «левый», «правый», «верхний» и «нижний» и т.д., используются для удобства и не должны толковаться как ограничительные.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ

Предпочтительный вариант выполнения относится к усовершенствованию поворотного рабочего органа (редуктора) 16, показанного на фиг. 1. Более конкретно, усовершенствованный поворотный редуктор 30 показан на фи г. 2-4.

Как показано на фиг. 4, предложенный редуктор 30 врубовой машины сплошной выемки содержит коробку 34 передач, предназначенную для передачи крутящего момента от привода 38 к вращающемуся ведомому зубчатому барабану 18. Указанная коробка 34 передач содержит удлиненный корпус 42 и набор отдельных передаточных механизмов 46, установленных в ряд в указанном корпусе 42. Один передаточный механизм на одном конце указанного ряда присоединен к приводу 38 с возможностью передачи приводного усилия, а другой передаточный механизм на другом конце указанного ряда присоединен к ведомому элементу, который представляет собой барабан 18, с возможностью передачи приводного усилия. Опора каждого отдельного передаточного механизма выполнена в виде продольного вала 50, имеющего проходящую вдоль него установочную ось, при этом отдельные передаточные механизмы окружены смазочным маслом 54, находящимся в корпусе 42.

В данном изобретении предложена новая охлаждающая система для коробки 34 передач, содержащая систему 56 впрыска теплоносителя в каждом из отдельных передаточных механизмов 46. Как показано на фиг. 4 и 5, каждая система 56 имеет продольное отверстие 58 (см. фиг. 5), выполненное в валу 50 передаточного механизма, например, просверливанием, и проходящее на значительное расстояние вдоль установочной оси, а также трубку 62 для впрыска теплоносителя, установленную в указанном продольном отверстии 58 и проходящую на значительное расстояние внутри отверстия 58 от одного его конца. Диаметр трубки 62 меньше диаметра отверстия 58. К трубке 62 присоединена сообщающаяся с ней линия 66 подачи теплоносителя, а к продольному отверстию 58, смежно с одним его концом, в котором установлена трубка 62, присоединено сообщающееся с ним отверстие 70 для выпуска теплоносителя, так что теплоноситель, выходящий из конца трубки 62 проходит обратно вдоль нее, а затем выходит из вала 50 передаточного механизма, в результате чего происходит отвод тепла от отдельного передаточного механизма 46.

Более конкретно, в изображенном варианте выполнения установочная ось расположена в центре вала 50 передаточного механизма, а диаметр продольного отверстия 58 является постоянным по его длине, при этом диаметр трубки для впрыска теплоносителя также является постоянным. В других вариантах выполнения (не показаны) диаметры указанных отверстия и трубки могут изменяться по длине.

Более конкретно, в изображенном варианте выполнения набор отдельных передаточных механизмов состоит из трех передаточных механизмов (см. фиг. 2, 3 и 4), причем все три передаточных механизма содержат систему впрыска теплоносителя. В других вариантах выполнения (не показаны) коробка передач может содержать только два передаточных механизма, оба из которых содержат систему впрыска теплоносителя, либо три или более передаточных механизмов, по меньшей мере два из которых содержат систему впрыска теплоносителя.

С линией подачи теплоносителя одного из отдельных передаточных механизмов сообщается устройство подачи теплоносителя, а одно из отверстий для выпуска теплоносителя отдельных передаточных механизмов. Затем теплоноситель из указанного отверстия выпускается соплом 74, смежным с вращающимся ведомым зубчатым барабаном 18.

Различные другие особенности данного изобретения изложены в нижеследующей формуле изобретения.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для охлаждения коробки передач в поворотном редукторе врубовой машины сплошной выемки. Поворотный редуктор содержит набор отдельных передаточных механизмов и систему охлаждения. Передаточные механизмы установлены в ряд в удлиненном корпусе. Система охлаждения содержит систему впрыска теплоносителя в каждом из отдельных передаточных механизмов. Каждая система впрыска имеет продольное отверстие, выполненное в валу передаточного механизма, и содержит трубку для впрыска теплоносителя, установленную в указанном отверстии. Диаметр трубки меньше диаметра продольного отверстия. К трубке для впрыска теплоносителя присоединена сообщающаяся с ней линия подачи теплоносителя. К продольному отверстию смежно с одним его концом присоединено сообщающееся с ним отверстие для выпуска теплоносителя, так что теплоноситель, выходящий из конца указанной трубки, проходит обратно вдоль нее, а затем выходит из вала передаточного механизма с обеспечением отвода тепла от отдельного передаточного механизма. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Машина с коробкой передач, предназначенной для передачи крутящего момента от привода к ведомому элементу и содержащей удлиненный корпус,
набор отдельных передаточных механизмов, установленных в ряд в указанном корпусе, причем один передаточный механизм на одном конце указанного ряда присоединен к приводу с возможностью передачи приводного усилия, а другой передаточный механизм на другом конце указанного ряда присоединен к ведомому элементу с возможностью передачи приводного усилия,
опору каждого отдельного передаточного механизма, которая содержит продольный вал передаточного механизма, имеющий проходящую вдоль него установочную ось,
смазочное масло, окружающее указанные отдельные передаточные механизмы и находящееся в корпусе, и
охлаждающую систему для указанной коробки передач, содержащую систему впрыска теплоносителя в каждом из отдельных передаточных механизмов, причем каждая система впрыска содержит
продольное отверстие, выполненное в указанном валу передаточного механизма и проходящее на значительное расстояние вдоль указанной установочной оси,
трубку для впрыска теплоносителя, установленную в указанном продольном отверстии и проходящую на значительное расстояние от одного конца отверстия внутри него, причем диаметр указанной трубки меньше диаметра продольного отверстия,
линию подачи теплоносителя, присоединенную к трубке для впрыска теплоносителя и сообщающуюся с ней, и
отверстие для выпуска теплоносителя, присоединенное к продольному отверстию смежно с указанным одним его концом и сообщающееся с указанным отверстием, так что теплоноситель, выходящий из конца указанной трубки, проходит обратно вдоль нее, а затем выходит из вала передаточного механизма с обеспечением отвода тепла от отдельного передаточного механизма.

2. Машина по п. 1, в которой набор отдельных передаточных механизмов состоит из трех передаточных механизмов, причем все три передаточных механизма содержат систему впрыска теплоносителя.

3. Машина по п. 1, в которой с линией подачи теплоносителя одного из указанных отдельных передаточных механизмов сообщается устройство подачи теплоносителя, при этом указанное одно из отверстий для выпуска теплоносителя сообщается со следующей смежной линией подачи теплоносителя.

4. Машина по п. 1, в которой теплоноситель выпускается из отверстия для выпуска теплоносителя смежно с указанным вращающимся ведомым зубчатым барабаном.

5. Машина по п. 1, в которой указанная установочная ось расположена в центре вала передаточного механизма.

6. Машина по п. 1, в которой диаметр указанного продольного отверстия является постоянным по его длине.

7. Машина по п. 1, в которой диаметр указанной трубки для впрыска теплоносителя является постоянным по ее длине.

8. Врубовая машина сплошной выемки, содержащая
напочвенную направляющую,
удлиненную подвижную раму, опирающуюся на указанную напочвенную направляющую,
рабочие органы, расположенные на каждом конце удлиненной рамы, и
вращающиеся ведомые зубчатые барабаны, каждый из которых функционально опирается на один из указанных рабочих органов для добычи разрабатываемой породы по мере прохождения указанной рамы назад и вперед по направляющей,
причем каждый рабочий орган содержит коробку передач, предназначенную для передачи крутящего момента от привода к указанному вращающемуся ведомому зубчатому барабану,
при этом указанная коробка передач содержит удлиненный корпус,
набор отдельных передаточных механизмов, установленных в ряд в указанном корпусе, причем один передаточный механизм у одного конца указанного ряда присоединен к приводу с возможностью передачи приводного усилия, а другой передаточный механизм у другого конца указанного ряда присоединен к ведомому элементу с возможностью передачи приводного усилия,
опору каждого отдельного передаточного механизма, которая содержит продольный вал передаточного механизма, имеющий проходящую вдоль него установочную ось,
смазочное масло, окружающее указанные отдельные передаточные механизмы и находящееся в корпусе, и
охлаждающую систему для указанной коробки передач, содержащую систему впрыска теплоносителя в каждом из отдельных передаточных механизмов, причем каждая система впрыска содержит
продольное отверстие, выполненное в указанном валу передаточного механизма и проходящее на значительное расстояние вдоль указанной установочной оси,
трубку для впрыска теплоносителя, установленную в указанном продольном отверстии и проходящую на значительное расстояние от одного конца отверстия внутри него, причем диаметр указанной трубки меньше диаметра продольного отверстия,
линию подачи теплоносителя, присоединенную к трубке для впрыска теплоносителя и сообщающуюся с ней, и
отверстие для выпуска теплоносителя, присоединенное к продольному отверстию смежно с указанным одним его концом и сообщающееся с указанным отверстием, так что теплоноситель, выходящий из конца указанной трубки, проходит обратно вдоль нее, а затем выходит из вала передаточного механизма с обеспечением отвода тепла от отдельного передаточного механизма.

9. Врубовая машина по п. 8, в которой набор отдельных передаточных механизмов состоит из трех передаточных механизмов, причем все три передаточных механизма содержат систему впрыска теплоносителя.

10. Врубовая машина по п. 8, в которой с линией подачи теплоносителя одного из указанных отдельных передаточных механизмов сообщается устройство подачи теплоносителя, при этом указанное одно из отверстий для выпуска теплоносителя сообщается со следующей смежной линией подачи теплоносителя.

11. Врубовая машина по п. 8, в которой теплоноситель выпускается из отверстия для выпуска теплоносителя смежно с указанным вращающимся ведомым зубчатым барабаном.

12. Врубовая машина по п. 8, в которой указанная установочная ось расположена в центре вала передаточного механизма.

13. Врубовая машина по п. 8, в которой диаметр указанного продольного отверстия является постоянным по его длине.

14. Врубовая машина по п. 8, в которой диаметр указанной трубки для впрыска теплоносителя является постоянным по ее длине.

15. Машина с коробкой передач, предназначенной для передачи крутящего момента от привода к ведомому элементу и содержащей
набор опорных валов, каждый из которых имеет выполненное в нем отверстие, и
набор передаточных механизмов, установленных на указанных валах,
причем каждый передаточный механизм содержит трубку для впрыска теплоносителя, которая установлена в указанном отверстии и к которой присоединена сообщающаяся с ней линия подачи теплоносителя, при этом отверстие для выпуска теплоносителя, выполненное в передаточном механизме, сообщается со следующей смежной линией подачи теплоносителя.

16. Машина по п. 15, имеющая отверстие для выпуска теплоносителя, сообщающееся с указанным отверстием, выполненным в валу.

17. Машина по п. 15, в которой вал имеет установочную ось, проходящую вдоль него и расположенную в его центре, при этом указанное отверстие, выполненное в валу, вытянуто в продольном направлении вдоль установочной оси.

18. Машина по п. 17, в которой указанное вытянутое отверстие имеет постоянный диаметр по его длине.

19. Врубовая машина сплошной выемки, содержащая
напочвенную направляющую,
удлиненную подвижную раму, опирающуюся на указанную напочвенную направляющую,
рабочий орган, расположенный на каждом конце удлиненной рамы,
привод,
вращающийся ведомый зубчатый барабан, который функционально опирается на указанный рабочий орган для добычи разрабатываемой породы по мере прохождения указанной рамы назад и вперед по направляющей, и
коробку передач, предназначенную для передачи крутящего момента от привода к указанному вращающемуся ведомому зубчатому барабану и содержащую
набор опорных валов, каждый из которых имеет выполненное в нем отверстие, и
набор передаточных механизмов, установленных на указанных валах,
причем каждый передаточный механизм содержит трубку для впрыска теплоносителя, которая установлена в указанном отверстии и к которой присоединена сообщающаяся с ней линия подачи теплоносителя, при этом отверстие для выпуска теплоносителя, выполненное в передаточном механизме, сообщается со следующей смежной линией подачи теплоносителя.

20. Машина по п. 19, в которой коробка передач содержит отверстие для выпуска теплоносителя, сообщающееся с указанным отверстием, выполненным в валу.

21. Машина по п. 19, в которой вал имеет установочную ось, проходящую вдоль него и расположенную в его центре, при этом указанное отверстие, выполненное в валу, вытянуто в продольном направлении вдоль установочной оси.

22. Машина по п. 21, в которой указанное вытянутое отверстие имеет постоянный диаметр по его длине.