ВРУБОВАЯ ГОЛОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ СОБСТВЕННЫЕ ДВИГАТЕЛИ И КОРОБКУ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2015 года по МПК E21C31/04 E21C27/24 

Уровень техники

Настоящее описание относится к врубовой головке для горной машины и, в частности, к механизму для передачи усилия врубовой головке горного агрегата, такого как горный комбайн непрерывного действия.

На фиг.1 и 2 показана обычная горная машина 10, содержащая основную раму 12, опирающуюся на гусеничные средства 14, по одному с каждой стороны машины, служащие для ее перемещения или продвижения относительно грунта. Гусеничные средства 14 приводятся в движение электрическими или гидравлическими двигателями (не показаны), установленными на раме 12 хорошо известным способом.

Горная машина 10 также содержит средства, обозначенные в целом цифровой позицией 16, для производства вруба и выемки агрегативного материала из рудного пласта. Средства 16 установлены на переднем конце стрелы 20, шарнирно установленной на раме 12. Блок 18 резального барабана включает несколько зубьев 19 для разрывания, разламывания или разрезания агрегативного материала рудного пласта для его последующей выемки.

Стрела 20 содержит перемычку 21, соединяющую друг с другом два боковых рычага 22, расположенных на расстоянии друг от друга, каждый из которых шарнирно установлен на цапфе (не показана) рамы 12. Для обеспечения возможности выбора углового положения стрелы 20 относительно рамы 12 служат два гидравлических привода 24. Таким образом, стрела 20 и, следовательно, блок 18 резального барабана могут подниматься и опускаться по мере продвижения горной машины 10 внутрь рудного пласта, так что вырезание агрегативного материала осуществляется по всей высоте пласта. Этот материал собирается в нижерасположенном добычном экскаваторе 26 и подается в двойной цепной транспортер 28 для последующей транспортировки известным способом. На каждом рычаге 22 установлен один двигатель 30 и взаимодействующая с ним коробка передач 32 (см. фиг.2), обеспечивающие привод блока 18 резального барабана. Коробка передач 32 содержит продольные стенки 34, соединяющие блок 18 резального барабана с перемычкой стрелы 20. Продольные стенки 34 являются частью коробки передач 32, которая соединяет собственно резальные барабаны со стрелой, а значит, и с остальной частью машины.

Как правило, причиной выхода из строя описанного выше обычного горного комбайна непрерывного действия является разрушение упомянутых продольных стенок. Эти стенки не только должны выдерживать действие больших сил, возникающих при вырезании материалов, но и, как правило, выполнять роль несущей конструкции для средств передачи механического усилия от резальных двигателей к резальным барабанам. Эта передача обычно осуществляется посредством сложного механизма, состоящего из зубчатых колес и валов, проходящих по всей длине продольной стенки, как это показано на фиг.2. Для обеспечения передачи усилия приходится удалять механическим способом значительное количество материала продольных стенок 34, что приводит к существенному снижению общей прочности стенки. В определенных обстоятельствах, когда кусок материала или сломанный режущий зуб заклинивается с упором в эти стенки, это может приводить к разрушению стенок. В таких случаях материал стенки может входить в контакт с валами или зубчатыми колесами, проходящими вдоль стенки, и вызывать остановку машины.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является исключение необходимости использования упомянутых продольных стенок для передачи механического усилия.

В данном изобретении предложен агрегат для разработки рудного пласта, содержащий двигатель и резальный барабан, установленный на раме для выемки агрегативного материала из рудного пласта. Двигатель расположен внутри резального барабана, при этом они соединены друг с другом посредством коробки передач, передающей усилие от этого двигателя к резальному барабану. Коробка передач также расположена внутри резального барабана.

Предложенная в данном изобретении врубовая головка является первой цилиндрической врубовой головкой горного комбайна непрерывного действия, имеющей один или несколько (как правило, два) резальных двигателя, расположенных внутри резальных барабанов. Кроме того, впервые предложена двойная планетарная зубчатая передача, в которой использован сложный планетарный зубчатый механизм, расположенный внутри врубовой головки.

Предложенная врубовая головка позволяет устранить несколько проблем, связанных с использованием врубовых головок, известных из уровня техники. Кроме того, использование такой врубовой головки приводит к уменьшению количества деталей и упрощению режущей системы.

В предложенной врубовой головке использована жесткая коробка передач, расположенная в блоках резального барабана, не только вмещающего резальные двигатели и зубчатую передачу, но и обеспечивающего повышенный крутящий момент по сравнению с известными моделями горных комбайнов непрерывного действия. Предложенная врубовая головка также облегчает возможность увеличения ширины режущей головки путем использования модульной конструкции, позволяющей легко увеличивать ее ширину для создания пространства для размещения более мощного двигателя, что позволяет существенно повысить общую мощность и производительность таких машин. Кроме того, благодаря упрощению конструкции, уменьшается стоимость изготовления предложенной врубовой головки по сравнению с врубовой головкой, известной из уровня техники. Предложенная врубовая головка также позволяет уменьшить стоимость резальной стрелы и изготавливать ее меньшей ширины, например для обеспечения размещения сверлильных устройств для постановки анкерной крепи. Еще одним преимуществом является то, что в данном изобретении масса резального электродвигателя перемещается вперед, способствуя повышению эффективности резания. В предложенной врубовой головке также используется более простая зубчатая передача по сравнению с обычными горными комбайнами. Кроме того, новая зубчатая передача содержит меньше нестандартных деталей, что позволяет уменьшить стоимость изготовления и количество необходимых запасных частей.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает в аксонометрии горный агрегат, известный из уровня техники.

Фиг.2 изображает с частичным разрезом горный агрегат, показанный на фиг.1, который содержит стрелу, блок резального барабана и его трансмиссию.

Фиг.3 изображает в аксонометрии горный агрегат, содержащий стрелу и врубовую головку согласно настоящему изобретению, причем центральный и левый резальные барабаны не показаны. На чертеже видны только некоторые режущие зубья.

Фиг.4 изображает в аксонометрии зубчатую передачу с внутренней стороны продольной стенки горного агрегата, показанного на фиг.3.

Фиг.5 изображает в аксонометрии с левой стороны зубчатую передачу, расположенную внутри кожуха главной коробки передач горного агрегата, показанного на фиг.3.

Фиг.6 изображает в аксонометрии с правой стороны зубчатую передачу, расположенную внутри кожуха главной коробки передач горного агрегата, показанного на фиг.3.

Следует иметь ввиду, что данное описание не ограничивается применением деталей конструкции и расположением ее элементов согласно нижеследующему описанию или чертежам. Данное описание допускает возможность применения других различных вариантов выполнения изобретения. Кроме того, следует иметь в виду, что используемые здесь фразеология и терминология служат только для описания изобретения и не ограничивают его. Слова «включающий» и «содержащий», а также другие подобные слова, используемые в данном описании, применяются для охвата нижеперечисленных элементов и их эквивалентов, а также дополнительных элементов. Словосочетание «состоит из» и подобные словосочетания применяются для охвата только нижеперечисленных элементов и их эквивалентов. Кроме того, следует заметить, что такие термины, как «вперед»,«назад», «налево», «направо», «вверх», «вниз» и т.п., используются для удобства описания и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.

Описание предпочтительного варианта выполнения изобретения

На фиг.3-6 показаны стрела и врубовая головка, обозначенные в сборе цифровой позицией 100, для горного комбайна непрерывного действия. Они заменяют средства, обозначенные в целом цифровой позицией 16, для производства вруба и выемки агрегативного материала из рудного пласта, которые показаны на фиг.1 и 2.

На фиг.3 показан в аксонометрии горный агрегат, содержащий стрелу 124 и врубовую головку 120 согласно данному описанию, причем центральный и левый резальные барабаны не показаны. На чертеже видны только некоторые режущие зубья 188. Стрела и врубовая головка в сборе содержат резальные двигатели 104 и коробку передач 108, целиком расположенные внутри резального барабана 112, а также две продольные стенки 116, расположенные на расстоянии друг от друга, которые соединяют врубовую головку 120 со стрелой 124. Каждая стенка 116, выполненная из стальной пластины, прикреплена болтами 128 к соответствующей стороне стрелы 124.

Продольные стенки 116 имеют отверстия (не показаны) для прохода электрических и проводных линий для подведения электроэнергии и охлаждения двигателей, а также для обеспечения передачи воды для орошения стен выработки с целью регулирования количества пыли. Эти отверстия меньше, чем в продольной стенке обычного агрегата, где они обеспечивают пространство для зубчатой передачи, соединяющей врубовую головку с дистанционным приводом, обеспечивающим ее вращение.

Электрическая энергия подводится по продольным стенкам 16 к электродвигателям 104, где она преобразуется в механическую энергию вращения, при этом для эффективного использования этой энергии при выполнении горных работ необходимо предварительно уменьшить скорость вращения и увеличить крутящий момент. Как показано на фиг.4, 5 и 6, усилие вращения передается от двигателя 104 через вал 130, соединенный с солнечным или центральным зубчатым колесом 134 первичного планетарного зубчатого механизма. Это солнечное зубчатое колесо передает усилие планетарным зубчатым колесам 140, которые входят в зацепление с внутренним кольцевым зубчатым колесом 148, являющимся выходным в этом первичном зубчатом механизме. Затем усилие передается от кольцевого зубчатого колеса 148 через другой вал 160 к солнечному зубчатому колесу 152 (см. фиг.5) вторичного сложного планетарного механизма. Следует заметить, что вторичное солнечное зубчатое колесо 152 является выходным для первичного планетарного механизма и входным для вторичного планетарного механизма. От солнечного зубчатого колеса 152 усилие вращения передается механизму, состоящему из больших неорбитальных планетарных зубчатых колес 164, которые не входят в зацепление с кольцевым зубчатым колесом по их полному диаметру, как это происходит в нормальном планетарном механизме. Вместо этого используется прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо 168, прикрепленное к каждой стороне каждого планетарного зубчатого колеса 164. Эти прямозубые цилиндрические зубчатые колеса 168, имеющие ту же ось вращения, что и большие планетарные зубчатые колеса 164, выступают через отверстия 172 в кожухе 176 главной коробки передач, что позволяет им передавать усилие за пределы кожуха 176. На каждой из фиг.5 и 6 показаны два таких сочетания прямозубого цилиндрического зубчатого колеса и планетарного зубчатого колеса.

С наружной стороны кожуха 176 прямозубые цилиндрические зубчатые колеса 168 входят в зацепление с большими кольцевыми зубчатыми колесами 180, которые прикреплены к резальному барабану 112 или непосредственно, или посредством промежуточного внутреннего барабана (не показан), который в свою очередь прикреплен к резальному барабану 112. Резальный барабан 112 вращается относительно ребер 198 на кожухе 176 главной коробки передач. Между ребрами 198 и резальным барабаном 112, а также между различными зубчатыми колесами и их опорами установлены соответствующие подшипники (не показаны). Усилие, передаваемое от резального барабана 112, преобразуется в режущие усилия для обеспечения выемки материала при помощи режущих зубьев 188.

Оси всех упомянутых выше зубчатых колес неподвижно закреплены относительно кожуха 176 главной коробки передач. Каждое зубчатое колесо может вращаться, но при этом оно иным образом не поворачивается вокруг другого зубчатого колеса. Так, например, ни одно из планетарных зубчатых колес не вращается вокруг солнечного зубчатого колеса. На фиг.6 показана одна из опор 192 для крепления первичных планетарных зубчатых колес к кожуху главной коробки передач. Кроме того, на фиг.5 и 6 показаны опоры 196 для вторичного солнечного зубчатого колеса, а также опоры 197 для прямозубых цилиндрических зубчатых колес 168.

В описанном выше варианте выполнения изобретения передаточное отношение от вала двигателя ко вторичному солнечному зубчатому колесу меньше единицы. В других вариантах (не показаны), где не требуется редукция, вал двигателя может непосредственно приводить во вращение солнечное зубчатое колесо 152.

Различные другие отличительные особенности и преимущества изобретения очевидны из прилагаемой формулы изобретения.

Настоящее описание относится к врубовой головке для горной машины и, в частности, к механизму для передачи усилия врубовой головке горного агрегата, такого как горный комбайн непрерывного действия. Технический результат состоит в возможности использования одного и того же двигателя для приведения в действие различных частей резального барабана, так как прямозубые зубчатые колеса могут входить в зацепление с различными частями барабана. Агрегат для разработки рудного пласта содержит: двигатель, имеющий вал, резальный барабан, который содержит указанный двигатель и прикреплен к кольцевым зубчатым колесам. Первичный планетарный зубчатый механизм, соединяющий двигатель и резальный барабан и включающий солнечное зубчатое колесо, соединенное с валом, для передачи усилия планетарным зубчатым колесам, входящим в зацепление с внутренним кольцевым зубчатым колесом. Вторичный планетарный зубчатый механизм, включающий солнечное колесо, принимающее усилие от кольцевого внутреннего зубчатого колеса и передающее вращательное усилие неорбитальным планетарным зубчатым колесам. Прямозубое колесо, прикрепленное к каждой стороне каждого неорбитального планетарного зубчатого колеса, причем каждое прямозубое зубчатое колесо входит в зацепление с кольцевым зубчатым колесом, прикрепленным к резальному барабану. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Агрегат для разработки рудного пласта, содержащий: двигатель, имеющий вал,
резальный барабан, установленный на раме, для выемки агрегативного материала из рудного пласта, причем резальный барабан содержит указанный двигатель и прикреплен к кольцевым зубчатым колесам,
первичный планетарный зубчатый механизм, соединяющий двигатель и резальный барабан для передачи усилия от двигателя к резальному барабану и включающий солнечное зубчатое колесо, соединенное с валом, для передачи усилия планетарным зубчатым колесам, входящим в зацепление с внутренним кольцевым зубчатым колесом, и
вторичный планетарный зубчатый механизм, включающий солнечное колесо, принимающее усилие от кольцевого внутреннего зубчатого колеса и передающее вращательное усилие неорбитальным планетарным зубчатым колесам, и прямозубое колесо, прикрепленное к каждой стороне каждого неорбитального планетарного зубчатого колеса, причем каждое прямозубое зубчатое колесо входит в зацепление с кольцевым зубчатым колесом, прикрепленным к резальному барабану.

2. Агрегат по п. 1, дополнительно содержащий кожух коробки передач, установленный внутри резального барабана и содержащий указанный двигатель, причем прямозубые зубчатые колеса выступают через отверстия в указанном кожухе для передачи усилия за его пределы.

3. Агрегат по п. 1, в котором прямозубые зубчатые колеса имеют ту же ось вращения, что и их соответствующее неорбитальное планетарное зубчатое колесо.

4. Агрегат по п. 1, содержащий также дополнительный двигатель.

5. Агрегат по п. 1, в котором внутреннее кольцевое зубчатое колесо соединено с солнечным зубчатым колесом вторичного планетарного зубчатого механизма посредством вала.

6. Горная машина, содержащая: стрелу,
две продольные стенки, расположенные на расстоянии друг от друга, и врубовую головку, соединенную со стрелой продольными стенками, и включающую
- двигатель, имеющий вал,
- резальный барабан, содержащий указанный двигатель и прикрепленный к кольцевым зубчатым колесам,
- первичный планетарный зубчатый механизм, соединяющий двигатель и резальный барабан для передачи усилия от двигателя к резальному барабану и включающий солнечное зубчатое колесо, соединенное с валом, для передачи усилия планетарным зубчатым колесам, входящим в зацепление с внутренним кольцевым зубчатым колесом, и
вторичный планетарный зубчатый механизм, включающий солнечное колесо, принимающее усилие от кольцевого зубчатого колеса и передающее вращательное усилие неорбитальным планетарным зубчатым колесам, и прямозубое колесо, прикрепленное к каждой стороне каждого неорбитального планетарного зубчатого колеса, причем каждое прямозубое зубчатое колесо входит в зацепление с кольцевым зубчатым колесом, прикрепленным к резальному барабану.

7. Горная машина по п. 6, в которой продольные стенки имеют отверстия для прохода электрических и проводных линий для подачи электроэнергии и охлаждения двигателя.

8. Горная машина по п. 6, в которой прямозубые зубчатые колеса имеют ту же ось вращения, что и их соответствующее неорбитальное планетарное зубчатое колесо.

9. Горная машина по п. 6, содержащая также дополнительный двигатель.

10. Горная машина по п. 6, дополнительно содержащая кожух коробки передач, установленный внутри резального барабана, причем прямозубые зубчатые колеса выступают через отверстия в указанном кожухе для передачи усилия за его пределы.