Изобретение относится к передвижному горному проходческому комбайну, в частности, для проходки туннелей, штреков или шахт в твердой скальной или подобной породе с несущей рамой передвижного комбайна, по меньшей мере с одним барабанным инструментальным магазином, который может поворачиваться вокруг оси барабана и имеет инструменты для вскрышных работ, расположенные по окружности барабанного инструментального магазина, с приводом вращения барабанного инструментального магазина, со стреловидным устройством, на котором устанавливается с возможностью вращения барабанный инструментальный магазин, с поворотным устройством для поворота стреловидного устройства по отношению к несущей раме комбайна, и с поворотным устройством для наклона стреловидного устройства. Изобретение также относится к способу для проходки туннелей, штреков или шахт в твердой скальной или подобной породе с помощью подвижного горного проходческого комбайна, который имеет подвижную несущую раму комбайна и, по меньшей мере, один барабанный инструментальный магазин, который устанавливается на стреловидном устройстве, при этом он может поворачиваться вокруг оси барабана и имеет инструменты для вскрышных работ, расположенные по окружности барабанного инструментального магазина, а также поворотное устройство для качательного движения стреловидного устройства вокруг оси качания, при этом удаление материала из рабочего очистного забоя выполняется за счет поворотного движения стреловидного устройства вокруг оси качания и материал удаляется из рабочего очистного забоя с вращающимся барабанным инструментальным магазином во время поворотной операции в обоих направлениях поворотного перемещения.
При проходке тоннелей подвижные (мобильные) горное проходческие комбайны с помощью которых может осуществляться проходка шахтного ствола, пройденного до горизонта штольни, в частности, даже в твердой скальной породе, известны давно. Соответствующие проходческие комбайны для горизонтальных выработок, которые имеют режущее колесо, такое как барабанный инструментальный магазин, на передней стороне станины комбайна, с режущими дисками, расположенными по окружности режущего колеса, известны, например, из документов US 4,548,442 или US 5,234,257.
Изобретение основывается на горном проходческом комбайне и способе, в соответствии с документом WO 2010/050872 A1. Соответствующий комбайн предполагается как для проходки туннелей, так и в целом для выемки добытого материала, и работает аналогично другим известным проходческим комбайнам для горизонтальных выработок с барабанным инструментальным магазином, который поворачивается вокруг оси барабана, по окружности которого располагается множество инструментов для вскрышных работ в виде режущих дисков, в распределенной форме, направленных радиально наружу. С помощью стрелы, на переднем конце которой устанавливается барабанный инструментальный магазин, и поворотного устройства с помощью которого стрела может выполнять поворотное перемещение относительно несущей рамы передвижного комбайна, производится удаление материала в рабочем очистном забое, также известном как штрек или действующий забой, выполняется в направлении вперед режущей головкой за счет качания режущей головки назад и вперед. В случае использования передвижного горного проходческого комбайна, известного из документа WO 2010/050872, режущие диски могут вращаться свободно в своей подвеске, при этом компоновка режущих дисков является распределенной по окружности барабанного инструментального магазина таким образом, что оси вращения некоторых режущих дисков параллельны оси вращения барабанного инструментального магазина, а оси других режущих дисков являются наклонными относительно оси вращения барабанного инструментального магазина. Предполагается, что распределенная компоновка множества режущих дисков должна иметь эффект, заключающийся в том, что с каждым поворотным перемещением материал только частично удаляется за счет каждого режущего диска, для того чтобы таким образом минимизировать нагрузку на отдельные режущие диски и до некоторой степени износ инструментов для вскрышных работ на режущем колесе. Ось поворота проходит по существу перпендикулярно, по меньшей мере, к ходовой тележке несущей рамы комбайна, при этом стрела может подниматься или опускаться с помощью гидроцилиндра наклона стрелы, чтобы извлекать материал с помощью режущего колеса на различных высотах или в различных пластах. В соответствии с одной конфигурацией, поворотное перемещение барабанного инструментального магазина осуществляется вдоль дугообразного забоя, который образуется на стороне переднего конца стрелы. Кроме того, документ WO 2010/050872 также раскрывает конфигурацию горного проходческого комбайна, в котором существует два или три режущих колеса, при этом режущие колеса соответственно способны поворачиваться внутрь и наружу по отношению к несущей раме комбайна вокруг шарнирной опоры. В этом случае предполагается, что отдельные режущие колеса должны иметь подвеску в виде рамы, которая может поворачиваться вокруг продольной оси туннеля, чтобы позволить продвижение по туннелю с вращающимися противоположно режущими колесами, при этом сами колеса могут только поворачиваться перпендикулярно оси вращения барабанного инструментального магазина, с помощью поворота рамы с определенным количеством режущих колес.
Помимо проходки туннелей с помощью режущих дисков, которая в принципе является пассивным способом резания, документы заявителя US 2010/001574 A1 или US 7,631,942 B2 также раскрывают горные проходческие комбайны, которые работают с помощью способа дробления или бурения с самовращающимися инструментами для вскрышных работ, расположенными на вращающемся барабане. Действующие инструменты для вскрышных работ на этих горных проходческих комбайнах состоят из отдельных режущих вершин, которые обычно вращаются с высокой скоростью вращения вокруг оси вращения инструментального суппорта, при этом определенное количество инструментальных резцов, соответственно, располагается на инструментальных суппортах. В то же время вращение барабанного инструментального обусловливает то, что только отдельные режущие инструменты инструментального суппорта, соответственно, входят в контакт на короткий период времени со скальной породой. Поскольку в случае использования этих горных проходческих комбайнов только несколько режущих вершин или только одна режущая вершина соответственно, входят в контакт со скальной породой, требуется относительно низкое прижимающее усилие, хотя при этом может достигаться высокая сила, требуемая для вскрышных работ.
Задачей изобретения является создание передвижного горного проходческого комбайна, с помощью которого проходка туннелей, штреков или шахт может осуществляться даже в твердой скальной породе с высокой производительностью извлечения материала и низким износом инструмента.
Эта задача достигается с помощью передвижного горного проходческого комбайна, выполненного по п.1, и способу по п.26 формулы изобретения. Предпочтительные варианты определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.
В случае передвижного горного проходческого комбайна, в соответствии с изобретением, используется стреловидное устройство, имеющее поддерживающую руку, на которой устанавливается барабанный инструментальный магазин, и отдельное поворотное основание, которое может поворачиваться по отношению к несущей раме комбайна с помощью поворотного устройства, при этом поддерживающая рука и поворачивающееся основание соединяются между собой с помощью системы направляющих штанг для регулирования установочного угла оси барабана относительно оси. Следовательно, установочный угол оси барабана относительно оси может регулироваться с помощью системы направляющих штанг. Эта система направляющих штанг, которая используется в соответствии с изобретением, позволяет производить регулирование установочного угла оси барабана относительно оси и до некоторой степени также установочный угол отдельных режущих инструментов для вскрышных работ должен регулироваться индивидуально, в зависимости от наклонного положения стреловидного устройства, а также поворотного направления для поворотной операции в одном направлении поворота и поворотной операции в другом направлении поворота, таким образом, например, определенные инструменты для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине входят в контакт со скальной породой, которая должна извлекаться, только в случае одного поворотного перемещения, а другие инструменты для вскрышных работ входят в контакт со скальной породой, которая должна извлекаться, в случае противоположного поворотного перемещения. По этой причине не существует риска, что инструменты для вскрышных работ, которые не выполняют какую-либо работу по извлечению материала для соответствующей поворотной операции, будут прикасаться или изнашиваться от материала, который должен удаляться в штреке или действующем забое, поскольку установочный угол может быть установлен таким образом, что неактивные инструменты в этом случае находятся в «тени» тех инструментов для вскрышных работ, которые предполагаются для выполнения вскрышных работ в штреке или действующем забое. В то же время, с изменением наклонного положения установочный угол может быть адаптирован, и таким образом оптимизирован. Дополнительная возможность регулирования установочного угла барабанного инструментального магазина относительно оси вращения позволяет значительно улучшить процесс выполнения вскрышных работ и удаление материала, в то же время уменьшая износ простым способом, при этом система направляющих штанг дает возможность регулирования установочного угла, которое должно выполняться таким способом, который является стабильным, чтобы с меньшей вероятностью вызывать износ, и должен быть сравнительно простым, даже в случае большого собственного веса барабанного инструментального магазина.
В случае особенно предпочтительной конфигурации передвижного горного проходческого комбайна система направляющих штанг образует четырехзвенный механизм, в частности, равнобочный трапециевидный четырехзвенный механизм. Для этой цели система направляющих штанг, предпочтительно, имеет первый кронштейн на стороне поддерживающей руки, и второй кронштейн на стороне поворотного основания, которые соединяются с помощью рычагов направляющих штанг. В особенно предпочтительном варианте первый кронштейн направляющих штанг присоединяется к поддерживающей руке фиксированным способом, а второй кронштейн направляющих штанг присоединяется к поворотному основанию с возможностью поворота, в этом случае, предпочтительно, наклоняющее устройство для поворота второго кронштейна располагается между вторым кронштейном и поворотным основанием. С помощью наклоняющего устройства второй кронштейн присоединяется к поворотному основанию с возможностью поворота. Здесь ось наклона, предпочтительно, проходит перпендикулярно по отношению к оси. За счет наклона второго кронштейна высота оси барабана и за счет этого пласт или уровень, на котором удаляется материал, может быть изменен простым способом, который с механической точки зрения не связан с возможностью изменения установочного угла, который создается системой направляющих штанг.
Система направляющих штанг может иметь только два рычага, предпочтительно одинаковой длины, которые соответственно, устанавливаются одним концом на первом кронштейне, а другим концом - на втором кронштейне, в каждом случае с возможностью вращения вокруг осей. Здесь расстояние между осями направляющей штанги на втором кронштейне, предпочтительно, больше, чем расстояние между осями направляющей штанге на первом кронштейне. Сами оси направляющих штанг, предпочтительно, проходят перпендикулярно по отношению к оси барабана, в то время как поворотное устройство, предпочтительно, дает возможность осям направляющих штанг наклоняться по отношению к поворотной оси.
В соответствии с особенно предпочтительной конфигурацией, привод вращения может быть расположен между рычагами направляющих штанг. Эта конфигурация имеет преимущество, заключающееся в том, что по существу барабанный инструментальный магазин должен снабжаться только одним электрическим питанием и/или гидравлическим приводом, с помощью которого система направляющих штанг между поддерживающей рукой и поворотным основанием должна быть соединена по схеме моста. Подходящие гибкие рукава, с помощью которых система направляющих штанг соединяется по схеме моста, в этом случае, предпочтительно, является достаточной для электрического, гидравлического и/или пневматического питания для вращательного привода. Предпочтительно, вращательный привод может быть установлен через фланец на первом кронштейне направляющих штанг или на задней стороне поддерживающей руки.
В соответствии с особенно предпочтительной конфигурацией, кронштейны направляющих штанг могут быть подвижными по отношению друг к другу за счет двух исполнительных приводов в виде крестообразного расположения, при этом один исполнительный привод, расположенный выше привода вращения, и второй исполнительный привод, расположенный ниже привода вращения, предпочтительно, соединяют между собой кронштейны направляющих штанг. Исполнительные приводы могут состоять, например, из работающих от гидравлической системы цилиндров, или электрических линейных двигателей. Для того чтобы иметь достаточное пространство для размещения привода вращения, рычаги направляющих штанг могут быть, соответственно, обеспечены коленчатым валом, который, предпочтительно, располагается смещенным от центра, и в частности, в установленном состоянии находится ближе ко второму кронштейну направляющих штанг на стороне поворотного основания, чем к первому кронштейну направляющих штанг.
Наклоняющее поворотное устройство может содержать, по меньшей мере, один поднимающий цилиндр, который прикрепляется одним концом к упору цилиндра на поворотном основании, а другим концом прикрепляется к упору цилиндра, предпочтительно расположенному в средней части второго кронштейна направляющих штанг. Поворотное основание может располагаться на перемещаемом в продольном направлении ходовом устройстве, которое дает возможность для регулирования глубины резания даже без поступательного перемещения горного проходческого комбайна.
В соответствии с особенно предпочтительной конфигурацией, инструменты для вскрышных работ состоят из вращающихся инструментальных суппортов с определенным количеством режущих инструментов, в частности, резцов с цилиндрическим хвостовиком, которые располагаются на головке инструментальных суппортов, с помощью которых производится наиболее эффективные вскрышные работы и до некоторой степени может быть достигнуто удаление материала с относительно маленькими фрагментами в виде крошек скальной породы, даже из твердой скальной породы. Основные принципы такой конфигурации, в частности, описываются в документах US 2010/001574 A1 или US 7,631,942 B2.
В соответствии с особенно предпочтительной конфигурацией передвижного горного проходческого комбайна, две группы вращающихся инструментальных суппортов, устанавливаемых с резцами, используются как инструменты для вскрышных работ на окружности барабанного инструментального магазина, установка которых по отношению к скальной породе, которая должна извлекаться, может регулироваться с помощью системы направляющих штанг, при этом оси вращения инструментальных суппортов обеих групп инструментов для вскрышных работ являются наклонными к оси барабана и являются осями вращения одной группы, следовательно все инструментальные суппорты первой группы являются наклонными к оси барабана на угол 90°+α, а оси вращения другой группы, т.е. второй группы инструментальных суппортов, являются наклонными к оси барабана на угол 90°-α. Следовательно, оси вращения одной группы инструментальных суппортов располагаются наклонно к одной стороне относительно центральной плоскости барабанного инструментального магазина, а оси вращения второй группы располагаются наклонно к другой стороне. Таким образом, получается по существу крестообразное расположение осей вращения первой группы по отношению к осям вращения другой группы. Симметричное расположение наклонного позиционирования на тот же самый угол α имеет преимущества, в частности с точки зрения нагрузки на подшипники вращения барабанного инструментального магазина. Предпочтительно, определенное количество групп инструментальных резцов формируется на каждом инструментальном суппорте, при этом угловое смещение всех инструментальных резцов из группы инструментальных резцов, и следовательно группы инструментальных резцов, расположенных на той же самой расчетной окружности, по отношению друг к другу, предпочтительно, является одинаковым, а группы инструментальных резцов, имеющих различные радиальные расстояния от оси вращения инструментального суппорта и/или различные радиальные расстояния от оси барабана. Следовательно, инструменты для вскрышных работ могут иметь определенное количество резцов, расположенных на различных расчетных окружностях, и в то же время, предпочтительно, также располагаются на различных расстояниях от оси барабана. В соответствии с особенно предпочтительной конфигурацией, инструментальные суппорты одной группы, предпочтительно, могут здесь вращаться или приводиться во вращение, которое противоположно инструментальным суппортам второй группы, для того чтобы все материалы, вскрываемые инструментальными резцами, отбивались из штрека или действующего забоя в том же самом направлении перемещения, и таким образом, предпочтительно, чтобы сбивать материал в направлении вниз, поскольку только резцы одной группы инструментов для вскрышных работ в определенный момент времени выполняют вскрышные работы.
В соответствии с альтернативной конфигурацией, два барабанных инструментальных магазина устанавливаются на поддерживающей руке. В соответствии с одним вариантом, с тем же самым направлением вращения двух барабанных инструментальных магазинов, при этом инструментальные суппорты на первом барабанном инструментальном магазине могут приводиться во вращение в одном направлении или могут приводиться во вращение в направлении, противоположном направлению вращения на втором барабанном инструментальном магазине. Альтернативно или в дополнительно к этому, оси вращения инструментальных суппортов на первом барабанном инструментальном магазине и оси вращения инструментальных суппортов на втором барабанном инструментальном магазине являются наклонными к оси барабана, при этом оси вращения инструментальных суппортов на одном барабанном инструментальном магазине являются наклонными к оси барабана первого инструментального суппорта на угол 90°+α, а оси вращения инструментальных суппортов на втором барабанном инструментальном магазине являются наклонными к оси барабана второго барабанного инструментального магазина на угол 90°-α.
В соответствии с другой альтернативной конфигурацией, два барабанных инструментальных магазина также могут быть установлены на поддерживающей руке, причем оси этих барабанов являются наклонными по отношению друг к другу, предпочтительно, в V-образной форме, при этом инструментальные суппорты на первом барабанном инструментальном магазине, предпочтительно, могут приводиться во вращение или приводятся во вращение противоположно направлению вращения инструментальных суппортов на втором барабанном инструментальном магазине. Направление вращения двух барабанных инструментальных магазинов в свою очередь могут быть здесь одинаковыми, а оси вращения всех инструментальных суппортов могут быть, соответственно, перпендикулярными к оси взаимодействующего с ними барабана.
В случае всех вариантов угол α, на который оси наклонены по отношению друг к другу, предпочтительно, находится между приблизительно 3° и 9°, и в частности, составляет приблизительно 6°±1°.
Для того чтобы достигнуть постоянного удаления материала, и в то же время транспортировать извлеченный материал наружу, погрузочный полок с подвижными фиксирующими рычагами, предпочтительно, также располагается на передней стороне горного проходческого комбайна, при этом погрузочный полок, предпочтительно, присоединяется на своем заднем конце к транспортирующему ленточному конвейеру для транспортировки наружу материала, добываемого с помощью инструментов для вскрышных работ на, предпочтительно, единственном барабанном инструментальном магазине.
Для того чтобы с помощью передвижного горного проходческого комбайна можно было осуществлять проходку или прохождение туннелей, штреков или шахт, и удаление материала при добыче минералов даже в твердой скальной породе с высокой производительностью извлечения и низким износом инструментов, даже в том случае, когда высота туннеля, высота штрека или ширина штрека имеют значительно больший размер, чем диаметр барабана, и поэтому удаление материала должно в некоторых обстоятельствах производиться на различных уровнях один за другим, в случае передвижного горного проходческого комбайна в соответствии с еще одним дополнительным вариантом осуществления изобретения, он может обеспечиваться поворотным основанием, которое располагается вместе с поворотным устройством на поворотной руке, при этом дополнительное шарнирное соединение, такое как шарнирная опора, обеспечивается для поворотной руки между поворотной рукой и несущей рамой комбайна, для бокового смещения положения оси по отношению к продольной центральной оси несущей рамы комбайна.
Когда удаление материал в действующем забое за счет горизонтального поворота барабанного инструментального магазина обеспечивается инструментами для удаления материала, круговая геометрия барабана вызывает появление возвышающихся частей неудаленного материала, также определяемого как остаточные материалы, которые возникают по краю удаляемого материала. Если в действующем забое материал удаляется на разных высотах, например, на трех высотах резания, такие возвышающиеся части или остаточные материалы, соответственно, возникают между двумя смежными уровнями резания, и возможно через них не будут проходить инструменты на барабанном инструментальном магазине перпендикулярно направлению поворота, т.е. вертикально, с целью сбережения инструментов и комбайна. За счет обеспечения поворотной руки, которая имеет способность поворачиваться для бокового смещения оси, наклон стрелы и следовательно, высота регулирования оси барабана, может быть выполнена для второго поворота с удалением материала на другой высоте извлечения материала без перемещения горного проходческого комбайна или всего стреловидного устройства наряду с шарнирной опорой, которое должно в этом случае задвигаться. Наоборот, достаточно поворачивать поворотную руку на несколько угловых градусов, поскольку таким образом положение оси смещается, соответственно, на другую сторону центральной продольной плоскости, и регулирование по высоте барабанного инструментального магазина возможно без вхождения в контакт инструментов на барабанном инструментальном магазине с возвышающимся участком неудаленного материала (остаточными материалами) на верхнем или нижнем крае удаляемого материала в действующем забое.
Эта конфигурация является особенно предпочтительной в том случае, когда система направляющих штанг образует четырехзвенный механизм, предпочтительно, трапециевидный четырехзвенный механизм, и имеет первый кронштейн на стороне поддерживающей руки, а второй кронштейн на стороне поворотного основания, которые соединяются с помощью рычагов.
В соответствии с возможной конфигурацией такого горного проходческого комбайна, первый кронштейн может быть присоединен к поворотному основанию фиксированным образом, а второй кронштейн может быть присоединен к поддерживающей руке с возможностью наклона, при этом наклоняющее устройство располагается между вторым кронштейном и поддерживающей рукой. Кронштейны направляющих штанг, предпочтительно, являются подвижными по отношению друг к другу с помощью исполнительного привода. Наклоняющее устройство, предпочтительно, имеет по меньшей мере, один поднимающий цилиндр, один конец которого прикрепляется к стопору цилиндра на поддерживающей руке, а другой конец цилиндра прикрепляется к стопору цилиндра, расположенному на первом кронштейне направляющих штанг.
В особенно предпочтительном варианте шарнирная опора для поворотной руки располагается на передвижном в продольном направлении ходовом устройстве, которое позволяет регулирование глубины резания без перемещения горного проходческого комбайна. При такой конфигурации определенное количество врубов могут в этом случае выполняться без перемещения комбайна. Эти врубы также могут выполняться один после другого на той же самой высоте в действующем забое, и в этом случае также требуется при некоторых обстоятельствах передвижное устройство, которое должно выводиться в стартовое положение перед выполнением поворота назад для регулирования по высоте, или удаление материала выполняется в каждом случае с полным поворотом или двумя частичными поворотами для каждой высоты извлечения материала, при этом стреловидное устройство только поворачивается до регулируемой высоты, как только поворотная рука была повернута назад, чтобы создать необходимое пространство для последующего удаления материал в действующем забое барабанным инструментальным магазином за счет полного поворота или частичного поворота на этой высоте.
Инструменты для вскрышных работ могут здесь тоже состоять из вращающихся инструментальных суппортов с определенным количеством инструментальных резцов, в частности, резцов с цилиндрическим хвостовиком, расположенных на головке инструментальных суппортов. Кроме того, особенно предпочтительно, если два барабанных инструментальных магазина устанавливаются на поддерживающей руке, при этом инструментальные суппорты на первом барабанном инструментальном магазине, предпочтительно, могут приводиться во вращательное движение или имеют привод вращения с противоположным направлением по отношению к инструментальным суппортам на втором барабанном инструментальном магазине, более предпочтительно, оси вращения инструментальных суппортов на первом барабанном инструментальном магазине и оси вращения инструментальных суппортов на втором барабанном инструментальном магазине являются наклонными к оси взаимодействующего с ними барабана, при этом оси вращения инструментальных суппортов на первом барабанном инструментальном магазине наклонены к оси барабана на угол +α, а оси вращения инструментальных суппортов на втором барабанном инструментальном магазине наклонены к оси барабана на противоположный угол -α.
В соответствии с дополнительной предпочтительной конфигурацией, поворотная рука может быть сформирована как поворотный блок, который на конце со стороны комбайна поддерживается на шарнирной опоре, а на конце со стороны стрелы поддерживает поворотное основание с возможностью поворота.
Вышеупомянутая задача также решается с помощью способа для проходки или прохождения туннелей, штреков или шахт в твердой скальной или подобной породе с помощью передвижного горного проходческого комбайна, при этом способе установочный угол оси барабана в барабанном инструментальном магазине по отношению к оси регулируется до и/или после каждого удалении материала за счет работы системы направляющих штанг, расположенных между поддерживающей рукой и несущей рамой комбайна.
В особенно предпочтительном варианте система направляющих штанг располагается между поворотным основанием, которое поворачивается относительно несущей рамы комбайна с помощью поворотного устройства, и поддерживающей рукой, на которой устанавливается барабанный инструментальный магазин.
В соответствии с вариантом способа, удаление материала в действующем забое выполняется из середины наружу при частичном повороте, при этом стреловидное устройство регулируется после каждого удалении материала и/или втягивается перед регулированием установочного угла. Регулирование может выполняться ступенчато, при этом установочный угол устанавливается на первом этапе на ноль или направленным по касательной к радиусу качания, и обновленная установка по секущей оси барабана относительно радиуса качания выбирается только незадолго до последующего частичного поворота с удалением материала. Когда существует временное отведение горного проходческого комбайна, то существует возможность постоянного изменения установочного угла во время поворотной операции по направлению к середине.
В соответствии с альтернативным вариантом способа, врезное перемещение горного проходческого комбайна или стреловидного устройства может выполняться после каждого удаления материала, в частности, только после регулирования установочного угла по отношению к центральному тангенциальному положению оси барабана. В частности, в случае осуществления этого варианта, возможно выполнение дополнительного регулирования установочного угла перед поворотной операцией с удалением материала или во время ее проведения.
При осуществлении этого способа с передвижным горным проходческим комбайном, в котором инструменты для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине состоят из вращающихся инструментальных суппортов с определенным количеством инструментальных резцов, в частности, резцов с цилиндрическим хвостовиком, которые располагаются на головке инструментальных суппортов, при этом две группы инструментов для вскрышных работ располагаются по окружности барабанного инструментального магазина, а оси вращения инструментальных суппортов обеих групп являются наклонными к оси барабана, причем инструментальные суппорты первой группы могут приводиться во вращение или приводятся во вращение противоположно направлению вращения инструментальных суппортов второй группы. Регулирование установочного угла может выполняться только частично или по шагам, при этом установочный угол устанавливается, предпочтительно, во время врезного перемещения таким образом, что материал удаляется с помощью инструментальных резцов всех инструментальных суппортов, когда врезание выполняется во время приготовления к следующей поворотной операции.
В случае дополнительного альтернативного варианта способа для проходки или прохождения туннелей, штреков или шахт в твердой скальной или подобной породе с помощью передвижного горного проходческого комбайна, в котором поворотное основание компонуется вместе с поворотным устройством на поворотной руке, а между поворотной рукой и несущей рамой комбайна дополнительно обеспечивается шарнирное соединение, такое как шарнирная опора, для поворотной руки, в соответствии со способом позиционирования оси по отношению к центральной продольной оси несущей рамы комбайна, которая может поперечно смещаться за счет поворота поворотной руки, предпочтительно, перед и/или после каждой поворотной операции. Присутствие поворотной руки, которая способна поворачиваться для поперечного смещения оси, позволяет обеспечить наклон стрелы, и следовательно, регулирование высоты оси барабана, которое должно быть выполнено для второго поворота с удалением материала на другой высоте без необходимости перемещения горного проходческого комбайна или всего стреловидного устройства наряду с необходимостью выдвижения шарнирной опоры. В значительной степени достаточно повернуть поворотную руку на несколько угловых градусов, поскольку при таком способе положение оси смещается, соответственно, на другую сторону продольной центральной плоскости, и регулирование высоты барабанного инструментального магазина возможно без вхождения в контакт инструментов на барабанном инструментальном магазине с приподнятым участком неудаленного материала (остаточные материалы) на верхнем или нижнем крае удаляемого в действующем забое материала.
В соответствии с предпочтительной конфигурацией этого варианта способа, система направляющих штанг может располагаться между поворотным основанием, которое поворачивается относительно несущей рамы комбайна с помощью поворотного устройства для удаления материала, и поддерживающей рукой, на которой устанавливается барабанный инструментальный магазин. В соответствии с предпочтительным путем осуществления способа, ось может позиционироваться поперечно по отношению к центральной продольной оси комбайна во время поворотной операции и положение оси, предпочтительно, изменяется, по меньшей мере, перед поворотом стреловидного устройства, за счет перемещения поворотной руки, и следовательно, поворот назад выполняется с помощью поворотной руки.
Дополнительные преимущества и конфигурации передвижного горного проходческого комбайна, в соответствии с изобретением, будут понятными из последующего описания предпочтительного иллюстративного варианта осуществления изобретения передвижного горного проходческого комбайна, который схематически показан на чертежах, в которых:
фиг.1 схематически показывает передвижной горный проходческий комбайн, в соответствии с изобретением, на виде сбоку;
фиг.2 показывает передвижной горный проходческий комбайн из фиг.1 на виде сверху;
фиг.3 показывает подробный вид сверху стреловидного устройства в случае передвижного горного проходческого комбайна, показанного на фиг.1, с единственным барабанным инструментальным магазином, при этом некоторые компоненты не показаны;
фиг.4 показывает стреловидное устройство, показанное на фиг.3, на виде в перспективе;
фиг.5 показывает переднюю область передвижного горного проходческого комбайна с барабанным инструментальным магазином, наклоненным вверх;
фиг.6 показывает переднюю часть передвижного горного проходческого комбайна с барабанным инструментальным магазином, наклоненным вниз;
фиг.7A-E схематически показывают особенно предпочтительную последовательность способа для удаления материала на виде сверху стреловидного устройства, показанного на фиг.1;
фиг.8 схематически показывает на основе принципиальной схемы механизма структуру особенно предпочтительного барабанного инструментального магазина;
фиг.9 показывает альтернативную конфигурацию стреловидного устройства с двумя барабанными инструментальными магазинами на виде сверху, с некоторыми непоказанными компонентами, для передвижного горного проходческого комбайна;
фиг.10 показывает вторую альтернативную конфигурацию стреловидного устройства с двумя барабанными инструментальными магазинами на виде сверху, с некоторыми непоказанными компонентами, для передвижного горного проходческого комбайна;
фиг.11 показывает барабанный инструментальный магазин для стреловидного устройства, показанного на фиг.10 на виде сверху;
фиг.12 показывает барабанный инструментальный магазин, показанный на фиг.11, на виде сбоку;
фиг.13 схематически показывает дополнительную альтернативную конфигурацию передвижного горного проходческого комбайна, в соответствии с изобретением, на виде сбоку;
фиг.14 показывает передвижной горный проходческий комбайн, показанный на фиг.13, на виде сверху;
фиг.15 показывает подробный вид сбоку стреловидного устройства передвижного горного проходческого комбайна, показанного на фиг.13, с некоторыми непоказанными компонентами;
фиг.16 показывает стреловидное устройство, показанное на фиг.15, на виде сверху;
фиг.17A-D показывают последовательность процесса, когда производится удаление материала с различными поворотными положениями поворотной руки в случае использования стреловидного устройства, показанного на фиг.15, в частично упрощенном виде.
На фиг.1 и 2 передвижной горный проходческий комбайн, в частности для проходки туннелей, штреков или шахт в твердой скальной породе, обозначается в целом ссылочной позицией 10. В известном проходческом комбайне 10 имеется несущая рама 1 с кабиной 2 оператора и различными приводами и рабочим оборудованием, которая может перемещаться с помощью ходовой тележки 3 на гусеничном ходу. В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения передвижной горный проходческий комбайн 10 снабжен на переднем конце погрузочным полком 4, на котором располагаются захватывающие рычаги 5, как показано в частности на фиг.2, на которой показаны два захватывающих рычага 5. С их помощью материал, разрушенный помощью инструментов 54 для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине 50 фронтально впереди горного проходческого комбайна 10 в штреке или действующем забое B, который схематически показан ан фиг.2, может перемещаться к транспортирующему ленточному конвейеру 6. Транспортирующий ленточный конвейер 6 располагается по существу параллельно центральной продольной оси горного проходческого комбайна 10 и проходит через комбайн до погрузочного полка 4, чтобы транспортировать извлеченный материал из области удаления материала, т.е. из области барабанного инструментального магазина 50, а затем перемещать его на соответствующий ленточный конвейер или другие устройства для транспортировки материала (не показаны) в область, расположенную за горным проходческим комбайном 10.
Несущая рама 1 также снабжена на ее заднем конце бульдозерным отвалом 7 для сдвигания материала во время перемещения назад горного проходческого комбайна 10, при этом отвал может подниматься с помощью гидравлического цилиндра 8. На несущей раме 1 комбайна также располагаются известные в данной области техники приводные устройства, например, такие как приводной двигатель 9 для ходовой тележки 3 на гусеничном ходу и поворотного привода 11, который имеет опорно-поворотный круг для поворота стреловидного устройства 20, на переднем конце которого устанавливается барабанный инструментальный магазин 50 таким образом, что он может приводиться во вращательное движение. Опорно-поворотный круг для опорно-поворотного устройства располагается на ходовом устройстве 19, с помощью которого поворотное устройство 11 наряду со стреловидным устройством 20 может толкаться вперед или отводиться назад относительно несущей рамы 1 комбайна без работающей ходовой тележки 3 на гусеничном ходу. Базовая структура соответствующих передвижных горных проходческих комбайнов 10 известна специалистам в данной области техники, поэтому подробное описание данных вышеупомянутых компонентов передвижного горного проходческого комбайна 10 не приводится.
Новизна в соответствии с изобретением передвижного горного проходческого комбайна 10 заключается в структуре стреловидного устройства 20, при этом операционный режим становится возможным благодаря барабанному инструментальному магазину 50, и далее это будет разъясняться с дополнительной ссылкой на фиг.3 и 4. Стреловидное устройство 20 состоит по существу из поворотного основания 21, которое может поворачиваться с помощью поворотного устройства 11, схематически показанного на фиг.1, вокруг оси S, расположенной вдоль продольной оси передвижного горного проходческого комбайна 10 и проходящей перпендикулярно несущей раме 1, фронтально расположенной вилообразной поддерживающей руки 22, на которой установлен барабанный инструментальный магазин 50 с возможностью вращения, и система направляющих штанг 23, которая соединяет между собой поворотное основание 21 и поддерживающую руку 22 с регулированием в пределах ограничений, здесь они соединяются в виде трапециевидной четырехзвенной системы. Поддерживающая рука 22 формируется аналогично вильчатой головке и имеет два несущих рычага 25, 26, которые соединяются между собой через основание 24, и между этими рычагами удерживается с возможностью вращения барабанный инструментальный магазин 50. Основание 24 поддерживающей руки 22 жестко присоединяется здесь к кронштейну 27 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки, на поперечных концах которой на виде сверху формируются гнезда 28 для шкворней, для того чтобы крепить первый рычаг 29A направляющих штанг и второй рычаг 29 В направляющих штанг с одинаковой длиной рычагов, расположенных на расстоянии от вышеуказанного первого рычага на кронштейне 27 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки таким образом, что они могут поворачиваться вокруг осей L направляющих штанг, например, образованных шкворнями 30 направляющих штанг. Соответственно другие концы рычагов 29A, 29B направляющих штанг устанавливаются с возможностью вращения на втором кронштейне 31 направляющих штанг на стороне поворотного основания, которое имеет для этой цели соответствующие гнезда 32 для шкворней, образующих оси L направляющих штанг. Два рычага 29A, 29B направляющих штанг образуют пару направляющих штанг, которые создают возможность для кронштейнов 27, 31 направляющих штанг поворачиваться относительно друг друга в отслеживаемом, управляемом режиме. В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения расстояние между гнездами 32 для шкворней на втором кронштейне 31 направляющих штанг больше, чем расстояние между гнездами 28 для шкворней на первом кронштейне 27 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки. Таким образом воспроизводится трапециевидная четырехзвенная система, которая создает возможность наклонного позиционирования кронштейна 27 направляющих штанг по отношению к кронштейну 31 направляющих штанг при регулировании системы 23 направляющих штанг. Кроме того, оба рычага 29A, 29B направляющих штанг соответственно имеют коленчатый рычаг 34, который смещен от центра, со смещением в направлении второго кронштейна 32 направляющих штанг, в результате которого часть рычага направляющего штока между коленчатым рычагом 34 и первым кронштейном 27 направляющих штанг значительно больше, чем часть рычага между вторым кронштейном 32 направляющих штанг и коленчатым рычагом 34. Как показано например на видах фиг.1 и 4, кронштейны 27 и 31 направляющих штанг имеют, соответственно, по существу U-образное поперечное сечение, соответственно, с нижним сегментом 27A и верхним сегментом 27B на кронштейне 27 направляющих штанг, а также с нижним сегментом 31A и верхним сегментом 31B на кронштейне 31 направляющих штанг, которые соответственно, соединяются с помощью пластины основания. Между обращенными друг к другу сегментами 27A, 27B и 31A, 31B проходят относительно прочные рычаги 29A, 29B направляющих штанг, состоящие по существу из пластин, являющихся криволинейными и имеющими плоскость пластин, проходящую вертикально. Рычаги 29A, 29B направляющих штанг имеют такие размеры, что могут надежно передавать весь вес барабанного инструментального магазина 50 и поддерживающей руки 22, включая все реакционные силы, появляющиеся во время рабочего использования барабанного инструментального магазина 50, ко второму кронштейну 31 направляющих штанг. Поскольку привод 35 вращения для приведения во вращение барабанного инструментального магазина 50 вокруг оси T барабана поддерживается здесь аналогичным образом на поддерживающей руке 22, как еще должно быть объяснено в дальнейшем, рычаги 29A, 29B направляющих штанг должны иметь соответствующие размеры, обеспечивающие прочность.
В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения привод 35 вращения для приведения во вращение барабанного инструментального магазина 50 располагается в пространстве между пластинами основания кронштейнов 27 и 31 направляющих штанг и рычагов 29A, 29B направляющих штанг, а выходной вал привода 35 вращения находится в соединении с барабанным инструментальным магазином 50 через кинематическую цепь из зубчатой передачи, которая будет объясняться в дальнейшем, таким образом, что барабанный инструментальный магазин 50 может приводиться во вращение вокруг оси T барабана. Кинематическая цепь из зубчатой передачи может, например, располагаться здесь до некоторой степени в более прочном, выступающем вперед несущем рычаге 25, и предпочтительно, привод барабанного инструментального магазина 50 располагается таким образом, что внешний корпус 51 барабана приводится в движение, например, с помощью планетарного зубчатого механизма с регулируемой скоростью вращения, расположенного в боковом установочном фланце 52 между барабанным инструментальным магазином 50 и вторым несущим рычагом 26 поддерживающей руки 22, в то же время стационарное центральное зубчатое колесо располагается во внутренней части корпуса 51 барабана и, например, с помощью планетарного зубчатого механизма может использоваться для передачи вращения отдельным инструментам 54 для вскрышных работ, расположенным на окружности барабанного инструментального магазина 50. Эта структура позволяет обеспечить вращение инструментов 54 для вскрышных работ, которые состоят из инструментальных резцов 61, расположенных на инструментальных головках 60 вращающихся инструментальных суппортов 53, причем это вращение осуществляется с помощью единственного центрального привода 35 вращения.
В иллюстративном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг.1-8, барабанный инструментальный магазин 50 имеет для этой цели вращающиеся инструментальные суппорты 53 на своей боковой поверхности 51, при этом каждый первый, третий, пятый… инструментальные суппорты 53 соответственно образуют первую группу 54А инструментов 54 для вскрышных работ, а каждый второй, четвертый, шестой... инструментальные суппорты 53 соответственно образуют группу 54 В инструментов 54 для вскрышных работ. Здесь барабанный инструментальный магазин 50 имеет четное количество инструментов 54 для вскрышных работ, в иллюстративном варианте осуществления изобретения показано десять инструментов 54 для вскрышных работ, при этом инструменты 54 для вскрышных работ группы 54A вращаются противоположно инструментам 54 для вскрышных работ другой группы 54B.
Особенно предпочтительная структура барабанного инструментального магазина 50 с вращающимися противоположно группами 54A, 54B инструментов 54 для вскрышных работ сейчас сначала будет разъясняться на основе принципиальной схемы механизма, показанного на фиг.8. Во внутренней части корпуса 51 барабана барабанного инструментального магазина 50 располагается предпочтительно стационарное центральное зубчатое колесо 58 с двойными спиралевидными зубьями, которое может использоваться для достижения эффекта, при котором барабанный инструментальный магазин 50 вращается вокруг оси T барабана таким образом, что инструментальные суппорты 53 первой группы 54A вращаются против часовой стрелки, а инструментальные суппорты 53 второй группы 54B вращаются по часовой стрелке, в то же время барабанный инструментальный магазин 50 вращается вокруг оси T барабана. Как показано, например, на фиг.1, каждый инструментальный суппорт 53 групп 54A, 54B инструментов для вскрышных работ обеспечивается здесь на головке 60 суппорта определенным количеством инструментальных резцов, в частности, резцов 61 с цилиндрическим хвостовиком, которые направлены своей верхушкой резца в соответствующем направлении вращения таким образом, чтобы соответствовать направлению вращения соответствующего инструментального суппорта 53 групп 54A или 54B. В иллюстративном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг.1-9, не только смежные инструментальные суппорты 53 имеют различные направления вращения, и соответственно инструментальные суппорты группы 54A имеют различные направления вращения по сравнению с группой 54B, но в добавление к этому, оси вращения RA инструментальных суппортов 53 группы 54А являются наклонными к нормали, проведенной к оси T барабана на угол α, и оси вращения RB инструментальных суппортов 53 группы 54B также являются наклонными на угол α. Это становится более понятным из принципиальной схемы механизма для барабанного инструментального магазина 50, который схематически показан на фиг.8. Центральный привод вращения присоединяется, например, к ступени 56 прямозубой цилиндрической передачи, и таким образом приводится в движение, а также предпочтительно, приводится с помощью многоступенчатого планетарного зубчатого механизма 57, при этом барабанный инструментальный магазин 50 вращается вокруг стационарного центрального зубчатого колеса 58. Здесь центральное зубчатое колесо 58 имеет первое коническое зубчатое колесо 58А с винтовыми зубьями, обращенное к планетарному зубчатому механизму 57, и второе коническое зубчатое колесо 58B с винтовыми зубьями, обращенное к прямозубой цилиндрической передаче 56. Ось вращения RA инструментальной группы 54A является наклонной к оси T барабана барабанного инструментального магазина 50 на угол 90°+α, здесь угол α=6°, а ось вращения RB второй инструментальной группы 54B является, соответственно, наклонной к оси T барабана на угол 90°-α. Планетарные зубчатые механизмы 59 могут, соответственно, также вставляться между центральным зубчатым колесом 58 и инструментальными суппортами 53 групп 54A, 54B для того чтобы, соответственно, увеличивать скорость вращения инструментальных суппортов 53 по отношению к барабанному инструментальному магазину 50. При использовании в работе передвижного горного проходческого комбайна 10, по меньшей мере когда барабанный инструментальный магазин 50 поворачивается вокруг оси S, установочный угол оси T барабана барабанного инструментального магазина 50 устанавливается таким образом, что только инструменты 54 для вскрышных работ группы 54A или такие же инструменты другой группы 54B, соответственно выполняют вскрышные работы в штреке или действующем забое.
На фиг.7A-7E на виде сверху показана последовательность способа для удаления материала с помощью передвижного горного проходческого комбайна 10 наряду со стреловидным устройством 20, вместе с системой направляющих штанг 23 между барабанным инструментальным магазином 50 и поворотным основанием 21. Фиг.7A показывает стреловидное устройство 20 передвижного горного проходческого комбайна 10, которое здесь не представлено для увеличения общей ясности изложения, перед началом удаления материала в действующем забое, или штреке или рабочем забое A. Стреловидное устройство 20 поворачивается в направлении стрелки V за счет поворота поворотного основания 21 вокруг оси S, при этом инструменты 54 для вскрышных работ на единственном барабанном инструментальном магазине 50 еще не вошли в контакт с материалом, который должен удаляться в действующем забое B. Удаление материала, соответственно, выполняется в режиме частичного поворота от среднего положения по причине того, что продвижение действующего забоя осуществляется в W-образной форме. Система направляющих штанг 23 к этому времени уже отрегулирована для последующего удаления материала.
Фиг.7 В показывает удаление материала в левой половине штрека или туннеля, проходка которого должна выполняться во время частичного поворота стреловидного устройства в направлении стрелки V. Поворотное перемещение стреловидного устройства 20 выполняется вокруг оси S в направлении стрелки V, при этом материал постоянно удаляется в штреке или действующем забое B с помощью инструментов 54 для вскрышных работ группы 54B за счет вибрационного перемещения вращающихся инструментальных суппортов 53 с одновременным вращением барабанного инструментального магазина 50. Вскрышные работы выполняются здесь с постоянным поворотом стреловидного устройства 21 вместе с барабанным инструментальным магазином 50 во время поворотной операции вокруг оси S в направлении V поворота. Однако для достижения этого эффекта только одна из двух групп инструментальных суппортов 53 на барабанном инструментальном магазине 50, здесь инструменты 54 для вскрышных работ группы 54B которые располагаются наклонно и наклонены они в направлении V поворота, удаляют материал, при этом система направляющих штанг 23 устанавливается таким образом, что ось T барабана барабанного инструментального магазина 50 является наклонной или секущей по отношению к оси S поворотного основания 21, предпочтительно, с тем же самым установочным углом, на который наклонены оси вращения (RB) инструментальных суппортов 53 соответствующей группы 54B относительно нормали к оси T барабана, как объяснялось ранее со ссылкой на фиг.8. В том случае, когда угол α=6°, возможно, что ось T барабана также наклонена к оси S на тот же самый угол. Наклонное позиционирование оси T барабана в частности становится понятным из наклонного позиционирования пластин основания двух кронштейнов 27, 31 направляющих штанг относительно друг друга. Пластина основания кронштейна 31 направляющих штанг является касательной к поворотному радиусу вокруг оси S, в то время как пластина основания кронштейна 27 направляющих штанг не является касательной. Изображения на фиг.7A-E показывают передвижной горный проходческий комбайн со стреловидным устройством 20, по существу без наклона, и в частности, в его наклонном положении положение наклона установочного угла может соответствовать углу α. Регулирование установочного угла с помощью регулирования системы направляющих штанг 23 также имеет свойство, заключающееся в том, что расстояние от шкворня 30 сочленения для рычага 29 В направляющих штанг является большим, чем расстояние от шкворня 30 сочленения для рычага 29A направляющих штанг до оси S поворотного основания 21. В изображении, показанном на фиг.7B, привод 35 вращения для барабанного инструментального магазина 50 является смещенным от центра и находится рядом с рычагом 29 В направляющих штанг, который является ведущим в направлении V поворота, в результате поворота системы направляющих штанг 23.
Фиг.7C показывает горный проходческий комбайн в конце первого частичного поворота во время удаления материала. Инструменты 54 для вскрышных работ группы 54B на барабанном инструментальном магазине 50, которые выполняют вскрышные работы, в это время все еще находятся в контакте с материалом вследствие текущего положения системы направляющих штанг 23. Как показано, в частности для сравнения на фиг.7C и 7D, когда это положение поворота достигается, активизируется система направляющих штанг 23. Регулирование системы направляющих штанг 23 выполняется за счет работы двух исполнительных приводов 36, 37, обеспечиваемых для этой цели, причем эти приводы могут быть образованы, например, гидравлическими цилиндрами и соединять кронштейны 27, 31 направляющих штанг выше или ниже привода 35 вращения между собой в виде крестообразной компоновки. Как показано на фиг.7D, привод 35 вращения для барабанного инструментального магазина 50 находится посередине между двумя рычагами 29A, 29B направляющих штанг вследствие регулирования перемещения двух исполнительных приводов 36, 37, при этом пластины основания двух кронштейнов 27, 31 направляющих штанг параллельны между собой. В этом стартовом положении системы направляющих штанг 23 второй частичный поворот цикла по удалению материала может быть в этом случае выполнен без удаления материала, при этом удаление материала в действующем забое В обычно не происходит вследствие регулирования, возможно без поступательного перемещения всего передвижного горного проходческого комбайна 10 против направления продвижения или без перемещения в направлении обратного хода стреловидного устройства 10, на основе среднего положения, нейтрального установочного угла системы направляющих штанг 23. Однако короткое перемещение в направлении обратного хода стреловидного устройства 20 также может быть выполнено за счет перемещения горного проходческого комбайна против направления продвижения или еще за счет смещения ходовой тележки, на которой закрепляется поворотное основание 21, для того чтобы увеличивать расстояние между инструментами 54 для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине 50 и действующим забоем B.
В этом положении системы направляющих штанг 23 начинается операция поворота в противоположном направлении V поворота вокруг оси S, которая показана на фиг.7E.
С началом операции поворота в направлении V′ поворота, или еще во время этой операции, система направляющих штанг 23 в этом случае снова регулируется с помощью исполнительных приводов 36, 37, чтобы быть точным в этом способе, как показано на фиг.7E, при этом кронштейн 27 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки образует угол с пластиной основания, с противоположным направлением наклона относительно пластины основания кронштейна 31 направляющих штанг. Таким образом, расстояние от шкворня 30 направляющих штанг второго рычага 29B направляющих штанг до оси S в этом случае короче, чем расстояние от шкворня 30 направляющих штанг на рычаге 29А направляющих штанг, который в этом случае является ведущим в направлении поворота. Это поворачивание в противоположном направлении системы направляющих штанг 23 имеет эффект, показанный на фиг.7E, состоящий в том, что привод 35 вращения между рычагами 29A, 29B направляющих штанг поворачивается в правое положение, расположенное около рычага 29A направляющих штанг, а ось T барабана барабанного инструментального магазина 50 снова устанавливается наклонно к оси S, например на угол α; при этом угол наклонного позиционирования может соответствовать углу наклонного позиционирования осей вращения инструментальных суппортов 53 отдельных групп 54A, 54B, или еще может принимать любое промежуточное значение. В этом наклонном положении системы направляющих штанг 23 только инструменты 54A для вскрышных работ выполняют вскрышные работы, в то же время между инструментами 54B для вскрышных работ и штреком или действующим забоем или рабочим забоем В не существует контакта. Различное наклонное позиционирование осей инструментов также приводит в результате к соответственно противоположному наклону сегментных колпаков боковой поверхности, расположенных на боковой поверхности единственного барабанного инструментального магазина 50.
Когда стреловидное устройство 20 располагается горизонтально по отношению к несущей раме, наклонное позиционирование оси T барабана относительно оси S, которое соответствует самой большой степени заданного наклонного позиционирования осей инструментов, и следовательно углу α, может быть установлено для соответствующей поворотной операции. Однако при нормальном продвижении при прокладке туннеля материал должен обычно вскрываться в двух, или по меньшей мере в двух пластах на различных высотах, поскольку диаметр колеса барабана практически всегда меньше, чем высота, которая должна достигаться шахтой, туннелем или штреком. Фиг.5 и 6 иллюстрируют, каким образом в случае передвижного горного проходческого комбайна 10 могут выполняться операции вскрышных работ в различных пластах. Фиг.5 показывает здесь поднимающееся вверх или наклонное положение барабанного инструментального магазина 50, а фиг.6 показывает горный проходческий комбайн 10 с соответственно опущенным вниз барабанным инструментальным магазином 50. Для подъема или опускания барабанного инструментального магазина 50 не производится наклон в вертикальном направлении в стреловидном устройстве между кронштейном 31 направляющих штанг на стороне поворотного основания, кронштейна 27 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки 22, но вместо этого система направляющих штанг 23 и поддерживающая рука 22 образуют узел, в котором только ось T барабана барабанного инструментального магазина 50, и следовательно, установочный угол инструментов для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине 50, могут быть расположены наклонно по отношению к пластине основания кронштейна 31 направляющих штанг. Для подъема и опускания барабанного инструментального магазина служит наклоняющее устройство 40, с помощью которого может быть выполнено наклонение всей передней части стреловидного устройства 20 относительно поворотного основания 21. Для этой цели поворотное основание 21 присоединяется с помощью прочной горизонтальной шарнирной опоры 43 к пластине основания кронштейна 31 направляющих штанг на стороне поворотного основания, по существу на высоте нижнего сегмента 31 В кронштейна 31 направляющих штанг, кроме того, наклоняющий цилиндр 41 прикрепляется на одном конце к задней стороне кронштейна 31 направляющих штанг, на высоте верхнего сегмента 31A, а на другом конце - к верхней стороне поворотного основания 21, для того чтобы наклонять кронштейн 31 направляющих штанг вокруг горизонтальной шарнирной опоры 43 за счет регулирования наклоняющего цилиндра 41. Наклоняющий цилиндр 41 прикрепляется на его другом конце к вилкообразной головке 38, которая располагается с фиксированием на верхней стороне поворотного основания 21, в иллюстративном варианте осуществления изобретения он показан по существу на центральном уровне, выше оси. За счет выдвижения или втягивания поднимающего цилиндра 41, вся передняя часть стреловидного устройства, содержащая систему 23 направляющих штанг наряду с обоими кронштейнами 27, 31 направляющих штанг, установочными цилиндрами 36, 37, рычагами 29A, 29B направляющих штанг, удерживающим рычагом 22, приводом 35 вращения и барабанным инструментальным магазином 50, может наклоняться в вертикальном направлении вокруг шарнирной опоры 43 без изменения тангенциального установочного угла между осью S и осью T барабана. Система 23 направляющих штанг с другой стороны образует дополнительную степень свободы, для того чтобы можно было устанавливать ось T барабана наклонно или по секущей по отношению к штреку или действующему забою и оси S, чтобы только те инструменты 54 для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине 50, которые соответственно, установлены наклонно в поворотном направлении относительно направления V или V′ поворота, выполняли вскрышные работы, в то время как повернутые в другую сторону инструментальные суппорты 53 другой группы не выполняют какие-либо вскрышные работы во время операции поворота благодаря регулированию установочного угла. В результате, во время поворота назад, при котором производятся вскрышные работы с материалом по всей ширине штрека или действующего забоя, и поэтому не требуется холостого хода, возможно предотвратить износ на отдельных резцах инструментов 54 для вскрышных работ, которые не используются для вскрышных работ в это время. Поскольку барабанный инструментальный магазин 50 поворачивается вверх или вниз за счет наклонения системы 23 направляющих штанг наряду с поддерживающей рукой 22 вокруг шарнирного соединения 43, могут быть заранее установлены другие установочные углы, также подходящие в этом наклоном положении, чтобы достигнуть оптимального угла контакта вершин резца на вращающихся инструментальных суппортах 53 относительно штрека или действующего забоя.
Фиг.9 показывает альтернативную конфигурацию для передвижного горного проходческого комбайна, здесь только на базе стреловидного устройства 120, двух барабанных инструментальных магазинов 150A, 150B, располагающихся на поддерживающей руке 132 стреловидного устройства 120. Как и в случае предыдущего иллюстративного варианта осуществления изобретения, стреловидное устройство 120 содержит поворотное основание 121, к которому прикрепляется второй кронштейн 131 направляющих штанг на стороне поворотного основания с возможностью поворота, здесь это производится за счет двух наклоняющих цилиндров (определенно не представленных) в качестве наклоняющего устройства. Поворотная ось кронштейна 131 направляющих штанг снова проходит перпендикулярно по отношению к оси S. Кронштейн 131 направляющих штанг на стороне поворотного основания присоединяется к первому основанию 127 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки с помощью трапециевидного четырехзвенного механизма, при этом механизмы направляющих штанг образуются с помощью двух рычагов 129A и 129B направляющих штанг одинаковой длины, которые соответственно являются шарнирно-сочлененными таким образом, что могут поворачиваться вокруг осей направляющих штанг или шкворней 130 направляющих штанг на кронштейне 127 направляющих штанг, а также шкворней 133 направляющих штанг на кронштейне 131 направляющих штанг. Расстояние между шкворнями 133 направляющих штанг на кронштейне 131 направляющих штанг больше, чем расстояние между шкворнями 130 направляющих штанг на кронштейне 127 направляющих штанг, таким образом воспроизводится трапециевидный четырехзвенный механизм, поворачивание которого создает установочный угол оси T барабана обоих барабанных инструментальных магазинов 150A, 150B, который должен регулироваться относительно оси S. Привод 135 вращения для барабанных инструментальных магазинов 150A, 150B снова располагается посередине между двумя рычагами 129A и 129B направляющих штанг, а также между исполнительными цилиндрами 136, 137, при этом выходной вал привода 135 вращения присоединяется к осям привода для барабанных инструментальных магазинов 150A, 150B с помощью кинематической цепи из зубчатой передачи (не показана), расположенной в центральном рычаге 190. Все инструментальные суппорты 153A барабанных инструментальных магазинов 150A, на которых устанавливаются инструменты 154A для вскрышных работ, вращаются в том же самом направлении, а все оси вращения инструментальных суппортов 153A, расположенных на барабанном инструментальном магазине 150A, устанавливаются наклонно на тот же самый угол и в том же самом направлении относительно нормали к оси T барабана. Все инструментальные суппорты 153B на барабанном инструментальном магазине 150B аналогичным образом наклонены своими осями вращения относительно нормали к оси T барабана, но наклонены, соответственно, в другом направлении по сравнению с барабанным инструментальным магазином 150A. Таким образом, оси вращения инструментальных суппортов 153A и 153B образуют острый угол наклонного позиционирования, составляющий здесь, предпочтительно 12°, и следовательно, получается наклонное позиционирование каждой оси вращения, составляющий половину наклонного угла позиционирования, т.е. каждый угол - по 6°. В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения направление вращения всех инструментальных суппортов 153A на барабанном инструментальном магазине 150А, а также инструментальных суппортов 153B на барабанном инструментальном магазине 150B является идентичным, здесь это направление против часовой стрелки, в то же время направление вращения обоих барабанных инструментальных магазинов 150A, 150B является одинаковым. Однако, при подходящем выборе механизмов, даже стреловидное устройство 120 может быть выполнено с данной выбранной конфигурацией, в которой инструментальные суппорты 153A на барабанном инструментальном магазине 150A вращаются противоположно инструментальным суппортам 153B на барабанном инструментальном магазине 150B, для того чтобы в зависимости от направления поворота достигнуть одинаковых условий удаления материала и углов встречи с материалом инструментов или резцов для вскрышных работ в каждом случае в действующем забое. Также и со стреловидным устройством 120, удаление материала выполняется в каждом случае с частичным поворотом, при этом материал удаляется барабанным инструментальным магазином 150B во время перемещения с поворотом вокруг оси S в направлении стрелки V, и барабанным инструментальным магазином 150A во время перемещения с поворотом стреловидного устройства 120 в направлении V′ поворота.
Фиг.10 показывает дополнительный альтернативный иллюстративный вариант осуществления изобретения стреловидного устройства 220, которое может использоваться на несущей раме передвижного горного проходческого комбайна, как показано на фиг.1. Поворотное основание и наклоняющее устройство не представлены на фиг.10. Кронштейн 231 направляющих штанг на стороне поворотного основания (показано на фиг.10) прикрепляется к поворотному основанию, предпочтительно, с возможностью поворота, и как и в случае предыдущих иллюстративных вариантов осуществления изобретения, присоединяется к кронштейну 227 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки в виде системы трапециевидного четырехзвенного механизма с помощью двух прочных рычагов 229A, 229B направляющих штанг. Привод 235 вращения снова помещается между двумя кронштейнами 227, 231 направляющих штанг и рычагами 229A, 229B направляющих штанг и исполнительными приводами 236 для регулирования системы направляющих штанг 223. На поддерживающей руке 232 устанавливаются с возможностью вращения два барабанных инструментальных магазина 250A, 250B с осью та барабана 250A, проходящей наклонно относительно пластины основания кронштейна 227 направляющих штанг и осью TB барабана 250B, также проходящей наклонно относительно пластины основания кронштейна 227 направляющих штанг. Углы наклонного позиционирования осей TA, TB барабана, предпочтительно, равны между собой, но имеют различные алгебраические знаки, таким образом оси TA, TB барабана образуют между собой тупой угол, который здесь, предпочтительно, составляет 178°. Вследствие наклонного позиционирования осей TA, TB барабана, оси вращения всех инструментальных суппортов 253A могут быть перпендикулярными к оси TA барабана, а оси вращения всех инструментальных суппортов 253B на барабанном инструментальном магазине 250B могут быть перпендикулярными к оси TB барабана. Только направление вращения инструментальных суппортов 253A противоположно направлению вращения инструментальных суппортов 253B, в то время как оба барабанных инструментальных магазина 250A, 250B приводятся во вращение в том же самом направлении приводом 235 вращения и установленным между ними зубчатым механизмом. С помощью двух расположенных наклонно барабанных инструментальных магазинов 250A, 250B удаление материала может выполняться по всей траектории поворотного перемещения стреловидного устройства вдоль действующего забоя, т.е. когда стреловидное устройство 220 поворачивается в одном направлении V поворота, материал будет удаляться по всей траектории поворотного перемещения, которая осуществляется с помощью регулирования системы направляющих штанг 223, таким образом, привод 235 вращения поворачивается в соответствии с ведущим рычагом направляющих штанг в направлении V′ поворота вследствие действия рычага 229A направляющих штанг, чтобы затем удалять материал в этом направлении поворота. Врезная подача может быть инициирована в каждом случае при достижении конечного положения за счет приведения в действие ходовой тележки на гусеничном ходу или продвижения стреловидного устройства за счет транспортировочного устройства, перед операцией поворота в противоположном направлении поворота, затем начинает забуриваться, и привод 225 вращения соответственно поднимается ближе к другому рычагу 229B направляющих штанг, для того чтобы изменить установочный угол барабанного инструментального магазина, который соответственно, является активным в это время, т.е. в данном случае это - барабанный инструментальный магазин 250B. Во время врезной подачи как отдельные инструменты 254A для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине 250А, так и отдельные инструменты 254B для вскрышных работ на барабанном инструментальном магазине 250B, могут в этом случае удалять материал в течение короткого периода времени перед и во время операции поворота с соответственно отрегулированным установочным углом, при этом в каждом случае только инструменты для вскрышных работ на ведущем барабанном инструментальном магазине удаляют материал. Регулирование системы направляющих штанг 223 в результате позволяет обеспечить барабанный инструментальный магазин, который в передней части в направлении поворота должен быть, соответственно, приведен в контакт с удаляемым материалом, в то время как задний по ходу барабанный инструментальный магазин является наклонным к штреку или действующему забою удаляемого материала таким образом, что его инструментальные резцы, в частности, не контактируют с материалом, который должен удаляться и поэтому не выполняют какие-либо вскрышные работы.
Фиг.11 и 12 показывают предпочтительную конфигурацию барабанного инструментального магазина 250 для стреловидного устройства 220 передвижного горного проходческого комбайна, в соответствии с фиг.10, с системой направляющих штанг 223 между поворотным основанием 221 и поддерживающей рукой 222, на которой барабанный инструментальный магазин 250 может быть установлен дважды, соответственно с наклонными по отношению друг к другу осями T барабана. Как можно хорошо увидеть на фиг.11, в отличие от других иллюстративных вариантов осуществления изобретения, здесь все инструментальные суппорты 253 располагаются на окружности барабанного инструментального магазина 250 таким образом, что оси W вращения отдельных инструментальных суппортов 253 проходят перпендикулярно оси T барабана барабанного инструментального магазина 250. В случае использования такого барабанного инструментального магазина 250 направление вращения всех инструментальных суппортов 253 является одинаковым. Следовательно, с помощью барабанного инструментального магазина 250 материал удаляется только в одном направлении поворота. Однако система направляющих штанг 223 (фиг.10) позволяет, соответственно, регулировать установочный угол инструментов 254 для вскрышных работ во время поворотной операции, чтобы достигнуть оптимального угла контакта вершин резца инструментальных резцов 261 на отдельных инструментальных суппортах 253 барабанного инструментального магазина, которые являются активными в это время, независимо от высоты, и следовательно, от поворотного положения стреловидного устройства. Как и в случае предыдущих иллюстративных вариантов осуществления изобретения, на головке 260 каждого из инструментальных суппортов 253 инструментальные резцы 261 располагаются на определенном количестве окружностей центров отверстий, при этом угловое смещение между отдельными инструментальными резцами 261, которые образуют группу инструментальных резцов на одной из окружностей центров отверстий, предпочтительно, является одинаковым, и отдельные группы инструментальных резцов находятся на различном радиальном расстоянии от оси W вращения отдельных инструментальных суппортов 153, и предпочтительно, также на различном радиальном расстоянии от оси Т барабана, как можно особенно ясно увидеть на фиг.11 и 12, а также, например, на фиг.1 или 2.
Альтернатива стреловидного устройства, показанная на фиг.10 с двумя барабанными инструментальными магазинами, на которых все инструментальные суппорты вращаются в том же самом направлении, два отдельных барабанных инструментальных магазина также могут располагаться на поддерживающей руке, при этом инструментальные суппорты на одном барабанном инструментальном магазине вращаются в одном направлении, а инструментальные суппорты на другом барабанном инструментальном магазине вращаются в другом направлении.
На фиг.13 и 14 передвижной горный проходческий комбайн, предназначенный в частности, для проходки или продвижения забоя выработки в туннелях, штреках или шахтах в твердых скальных породах, обозначается в целом ссылочной позицией 310. Горный проходческий комбайн 310 имеет несущую раму 301 комбайна с кабиной 302 оператора и различными приводами и рабочим оборудованием, при этом комбайн может перемещаться с помощью ходовой тележки 303 на гусеничном ходу. В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения передвижной горный проходческий комбайн 310 обеспечивается на переднем конце погрузочным полком 304, на котором располагаются захватывающие рычаги 305, как показано в частности на фиг.14, на которой показаны два захватывающих рычага 305. С их помощью материал, который вскрывается с помощью инструментов 354 для вскрышных работ на, по меньшей мере, одном барабанном инструментальном магазине 350 фронтально впереди горного проходческого комбайна 310 в действующем забое В, который на фигуре показан схематически, может перемещаться на транспортирующий ленточный конвейер 306. Транспортирующий ленточный конвейер 306 располагается по существу параллельно центральной продольной оси M горного проходческого комбайна 310 и проходит через комбайн до погрузочного полка 304, чтобы транспортировать извлеченный материал из области удаления материала, т.е. из области барабанного инструментального магазина 350, а затем перемещать его на соответствующий ленточный конвейер или другие устройства для транспортировки материала (не показаны) в область, расположенную за передвижным горным проходческим комбайном 310.
Также на несущей раме 301 комбайна известным в данной области способом размещаются все приводные устройства, например такие, как приводной двигатель 309 для ходовой тележки 303 на гусеничном ходу, а также стреловидное устройство 320, на переднем конце которого устанавливаются барабанные инструментальные магазины 350, в данном случае два, причем устанавливаются с возможностью вращательного привода. Стреловидное устройство 320 поддерживается на несущей раме комбайна опосредованно через транспортирующее устройство 319, с помощью которого стреловидное устройство 320 может толкаться вперед или убираться назад относительно несущей рамы 301 комбайна без использования ходовой тележки 330 на гусеничном ходу. Базовая структура соответствующего передвижного горного проходческого комбайна 310 известна специалистам в данной области техники, по этой причине не приводится подробное описание вышеупомянутых компонентов передвижного горного проходческого комбайна 310.
Дополнительное новшество в соответствии с изобретением передвижного горного проходческого комбайна 310 заключается в структуре стреловидного устройства 320 и операционного режима, который становится возможным благодаря барабанным инструментальным магазинам 350 во время удаления материала, и сейчас это будет разъясняться с дополнительной ссылкой на фиг.15 и 16. Стреловидное устройство 350 содержит поворотное основание 321, которое может поворачиваться, например, с помощью поворотного цилиндра или поворотной кинематической цепи из зубчатой передачи, как например поворотное устройство 311 вокруг оси S, проходящей перпендикулярно к несущей раме 301 комбайна, предпочтительно, на обеих сторонах, приблизительно в диапазоне от ±60° до ±80° относительно среднего положения, для того чтобы производить удаление материала в рабочем забое B с помощью поворотного перемещения. Стреловидное устройство 320 также имеет поддерживающую руку 322, на которой барабанный инструментальный магазин 350 устанавливается таким образом, что он может приводиться во вращение, а также система направляющих штанг 323, которая присоединяет поворотное основание 321 к поддерживающей руке 322 с возможностью регулирования в определенных пределах, здесь в виде трапециевидного четырехзвенного механизма. Поддерживающая рука 322, которая заканчивается на переднем конце посередине между двумя барабанными инструментальными магазинами 350, имеет основание, присоединяемое здесь с возможностью поворота вокруг горизонтального шарнирного соединения к кронштейну 327 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки, на боковых концах которой на виде сверху формируются гнезда 328 для шкворней, для того чтобы крепить первый рычаг 329 направляющих штанг и второй рычаг 329 направляющих штанг с одинаковой длиной рычагов и расположенных на расстоянии от вышеуказанного первого рычага на кронштейне 327 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки таким образом, что она может поворачиваться вокруг шкворней 330 направляющих штанг. Соответственно, другие концы рычагов 329 направляющих штанг устанавливаются с возможностью поворота на втором кронштейне 331 направляющих штанг на стороне поворотного основания, которое имеет для этой цели соответствующие гнезда 332 для шкворней для дополнительных шкворней 333 направляющих штанг. Два рычага 329 направляющих штанг образуют пару направляющих штанг, которые позволяют кронштейнам 327, 331 направляющих штанг поворачиваться относительно друг друга отслеживаемым и контролируемым образом. В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения расстояние между гнездами 332 для шкворней на втором кронштейне 331 направляющих штанг больше, чем расстояние между гнездами 328 для шкворней на первом кронштейне 327 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки, таким образом создавая систему в виде трапециевидного четырехзвенного механизма, которая создает возможность наклонного позиционирования кронштейна 327 направляющих штанг относительно кронштейна 331 направляющих штанг при регулировании системы направляющих штанг 323. Как показано, например, на видах фиг.13 и 15, кронштейны 327 и 331 направляющих штанг имеют, соответственно, U-образные приемные гнезда для относительно прочных рычагов 329 направляющих штанг, состоящих из пластин, имеющих проходящую вертикально плоскость. Размеры рычагов 329 направляющих штанг подбираются таким образом, что они могут надежно передавать весь вес всех барабанных инструментальных магазинов 350 и поддерживающей руки 322, включая все противодействующие силы, воздействующие на рычаги во время рабочего использования барабанных инструментальных магазинов 350 ко второму кронштейну 331 направляющих штанг на стороне комбайна. Поскольку привод 335 вращения для приведения во вращение барабанного инструментального магазина 350 вокруг оси T барабана аналогичным образом поддерживается здесь на поддерживающей руке 322, как будет разъясняться в дальнейшем, размеры рычагов 329 направляющих штанг должны обеспечивать соответствующую прочность.
В этом иллюстративном варианте осуществления изобретения привод 335 вращения для приведения во вращение барабанного инструментального магазина 350 устанавливается через фланец на поддерживающей руке 322, а выходной вал привода 335 вращения соединяется с барабанными инструментальными магазинами 350 через кинематическую цепь из зубчатой передачи внутри поддерживающей руки 322 таким образом, что барабанные инструментальные магазины 350 могут приводиться во вращение вокруг оси T барабана. Кинематическая цепь из зубчатой передачи приводит в действие барабанные инструментальные магазины 350 предпочтительно таким образом, что в каждом случае внешний корпус барабана барабанных инструментальных магазинов приводится во вращение, например, через планетарный зубчатый механизм с регулируемой скоростью вращения, при этом стационарное центральное зубчатое колесо располагается во внутренней части корпуса барабана и, например, с помощью планетарного зубчатого механизма может использоваться для передачи вращения отдельным инструментальным суппортам 353 с инструментами 354 для вскрышных работ, расположенными на окружности барабанного инструментального магазина 350. Эта структура позволяет обеспечить вращение инструментов 354 для вскрышных работ, которые состоят из инструментальных резцов 361, расположенных на инструментальных головках 360 вращающихся инструментальных суппортов 353, причем это вращение осуществляется с помощью единственного центрального привода 335 вращения. Приведение во вращение барабанных инструментальных магазинов, предпочтительно, выполняется таким образом, что инструментальные суппорты 353 на одном барабанном инструментальном магазине 350 приводятся во вращение, противоположное вращению инструментальных суппортов 353 на другом барабанном инструментальном магазине 350. Оси вращения инструментальных суппортов 353 являются наклонными к нормали оси T барабана, а по отношению друг к другу в V-образной форме, а установочный угол оси T барабана по отношению к оси S может регулироваться за счет регулирования системы направляющих штанг 323. Для работы системы направляющих штанг 323 осуществляющий привод цилиндр прикрепляется наклонно между двумя кронштейнами 327, 331 направляющих штанг и используется в качестве действующего привода.
Для регулирования высоты поддерживающая рука 332 может наклоняться с помощью наклоняющего устройства 340, которое в данном случае содержит два наклоняющих цилиндра 341, прикрепляемые на одном конце к поддерживающей руке 322, а на другом конце - к кронштейну 337 направляющих штанг на стороне поддерживающей руки. Поддерживающая рука 322 присоединяется с возможностью поворота к кронштейну 327 направляющих штанг с помощью горизонтальной оси. Наклоняющие цилиндры 341 состоят здесь из поднимающих цилиндров, которые прикрепляются одним концом цилиндра к стопору 338 цилиндра на поддерживающей руке 320, а другим концом, соответственно, к стопору 342 цилиндра, расположенному на первом кронштейне 327 направляющих штанг.
Здесь также располагается между поворотным основанием 321, вокруг которого может поворачиваться вся поддерживающая рука 320 вместе с системой направляющих штанг 323 и транспортирующим устройством 319, которое располагается продольно с возможностью перемещения на несущей раме 301 комбайна передвижного горного проходческого комбайна 310 (фиг.13), дополнительная поворотная рука 370, которую особенно хорошо можно увидеть на фиг.14 и 15, и которая формируется как прочный поворотный блок и может поворачиваться вместе со своим конечным участком, который удален от барабанного инструментального магазина 350 на транспортирующем устройстве 319 вокруг шарнирного соединения 371 с помощью подходящего для этой цели поворотного привода (не показан). Степень свободы для поворота поворотной руки 370 вокруг шарнирного соединения 371, предпочтительно, составляет только несколько градусов, и поворот может быть реализован, например, с помощью шарнирного пальца 372 и цилиндров, которые не показаны и которые прикрепляются на одном конце к поворотной руке 370, а на другом конце - к транспортирующему устройству 319, при этом за счет изменения длины их выдвижения осуществляется поворот поворотной руки вокруг шарнирного пальца 372. Передний конец поддерживающей руки 370 на стороне поддерживающей руки в свою очередь образует опорную поверхность и шарнирную опору для поворотного основания 321, которая в иллюстративном варианте осуществления изобретения показана совпадающей с кронштейном 331 направляющих штанг, таким образом работа поворотного устройства 311 приводит к повороту кронштейна 331 направляющих штанг или поворотного основания вокруг оси S, которая располагается на переднем конце поворотной руки 370. Поворот поворотной руки 370 снова позволяет обеспечить положение оси S, которое должно быть смещено в поперечном направлении относительно продольной центральной оси M передвижного горного проходческого комбайна 310. Это будет разъясняться со ссылками, в частности, на фиг.17A-17D для объяснения удаления материала в действующем забое B.
Фиг.17A показывает поворотное положение поддерживающей руки 322 в начале операции поворота в направлении стрелки V. За счет регулирования системы направляющих штанг 323 ось T барабана устанавливается относительно оси S таким образом, что барабанный инструментальный магазин 350, находящийся в передней части в направлении поворота, удаляет материал в действующем забое В инструментами для вскрышных работ, в то время как другой барабанный инструментальный магазин 350 работает в затененной зоне ведущего барабанного инструментального магазина 350 и до некоторой степени не входит в контакт с материалом в действующем забое B. Наклонное позиционирование системы направляющих штанг 323 не представлено на фиг.17A-17B по причине сохранения большей ясности, однако поскольку это уже дополнительно подробно объяснялось выше, делается дополнительная ссылка на это объяснение. Как можно увидеть на фиг.17, для операции поворота поддерживающей руки 322 вокруг оси S поворотная рука 370 была повернута в положение, в котором ось S располагается таким образом, что она смещается относительно продольной центральной плоскости M в направлении стороны, на которой производится операции поворота в соответствии с направлением S поворота и предполагается операция удаления материала. Удаление материала в действующем забое B, предпочтительно, в действительности производится только тогда, когда ведущий барабанный инструментальный магазин 350 достигает продольной центральной плоскости M или проходит за ней, или удаление материала начинается незадолго перед достижением продольной центральной плоскости M. Во время операции поворота положение оси S, предпочтительно, не изменяется, и таким образом поворотная рука 350 не производит операцию, но остается с поперечным смещением по отношению к продольной центральной плоскости M.
Фиг.17B показывает положение поддерживающей руки 322 в конце операции поворота в направлении стрелки V, при этом материал удаляется ведущим барабанным инструментальным магазином 350 и его инструментами для вскрышных работ вверх к противоположной стенке туннеля на высоте извлечения, определяемой положением наклона. Для того чтобы была возможность в этом случае наклонять поддерживающую руку 322 из поворотного положения в соответствии с фиг.17B в другое положение, исходя из высоты или высоты извлечения материала, даже несмотря на то, что остаточный материал B′ остался на нижнем или верхнем краях выполненного вруба, как показано в действующем забое на фиг.13, или еще чтобы инициализировать переустановку установочного угла оси T барабана относительно оси S простым способом, в первую очередь, как показано на фиг.17C, поворотная рука 370 поворачивается вокруг шарнирной опоры 371 в направлении V′, т.е. в направлении, противоположном V, являющимся направлением поворота для удаления материала, если быть точным, только на несколько градусов. Требуемый угол поворота для поворотной руки 370 зависит, в частности, от диаметра режущего колеса. Угол обратного поворота, который реализуется с помощью поворотной руки 370, может составлять, например, ±5°, в результате этого минимальный угол поворота, который также должен реализовываться с помощью поворотного устройства 311 вокруг оси S, в этом случае получается, приблизительно ±60° для поворота с удалением материала. Как только поворотная рука 370 выполнила операцию, установочный угол оси T барабана регулируется снова по отношению к оси S за счет системы направляющих штанг 323, и инициируется поворотная операция в противоположном направлении V′ поворота вокруг оси S. Возможность замещения положения оси S относительно продольной центральной плоскости М позволяет упростить структуру системы направляющих штанг 323 по сравнению со стреловидным устройством без поворотной руки 370, и следовательно, без возможности бокового перемещения оси S, поскольку система направляющих штанг должна регулироваться только на несколько градусов.
В конце поворотной операции с удалением материала в направлении стрелки V′ поворота поддерживающая рука 332 с барабанными инструментальными магазинами 350 находится в положении, показанном на фиг.17D, затем обратное поворачивание поворотной руки 370 вокруг шарнирной опоры 371 снова инициализируется в этом положении, для того чтобы снова переместить качательную ось S в боковом направлении в положение, показанное на фиг.17A. Из этого положения может быть выполнено любое изменение положения оси T барабана по высоте за счет поворота поддерживающей руки 322 относительно кронштейна 327 направляющих штанг, или удаление материала выполняется в режиме частичного поворота, как разъяснялось со ссылкой на фиг.17A, как только было выполнено регулирование глубины резания, например, за счет продвижения транспортирующего устройства 319 или перемещения всего горного проходческого комбайна 310.
Система направляющих штанг в случае использования горного проходческого комбайна 310, показанного на фиг.13-17, также может иметь структуру, дополнительно описанную выше. То же относится к структуре и расположению барабанных инструментальных магазинов. Горный проходческий комбайн также может быть сконфигурирован только с одним барабанным инструментальным магазином с двумя группами инструментальных суппортов, при этом положении оси вращения инструментальных суппортов одной группы относительно оси барабана отличается от положения этой оси в другой группе. Конфигурация поворотной руки и способ, по которому с одной стороны поворотная рука регулируется по отношению к транспортирующему устройству, а с другой стороны поворотное основание поворачивается относительно переднего конца поворотной руки, может быть реализован через множество различных путей. Центральная продольная ось не должна располагаться центрально.
Приведенное выше описание предполагает для специалистов в данной области техники многочисленные дополнительные модификации, при этом подразумевается, что они находятся в объеме охраны прилагаемой формулы изобретения. Описание иллюстративных вариантов осуществления изобретения является только схематическим и не предполагает ограничение пределов охраны прилагаемой формулы изобретения. Передвижной горный проходческий комбайн с единственным барабанным инструментальным магазином и/или противоположно вращающимися инструментами для вскрышных работ образуют особенно предпочтительную конфигурацию. Многочисленные модификации структуры системы направляющих штанг, выбор элементов привода для поворотного устройства, наклоняющего устройства и системы направляющих штанг являются очевидными для специалистов в данной области техники. Размеры и количество инструментов для вскрышных работ на окружности барабанного инструментального магазина, количество резцов на инструментальный суппорт, и т.д. также могут варьироваться. Даже несмотря на то, что предпочтительная конфигурация имеет инструменты для вскрышных работ, которые располагаются на вращающихся или имеющих возможность вращаться инструментальных суппортах, для того чтобы отбивать материал в штреке или действующем забое, инструменты для вскрышных работ также могли бы состоять из режущих дисков.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ГОРНОДОБЫВАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ЗАЛЕГАЮЩИХ В ВИДЕ ПЛАСТОВ ИЛИ МАССИВОВ, И ГОРНОПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН | 2012 |
|
RU2603147C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ С ДРОБЛЕНИЕМ СКАЛЬНОЙ ПОРОДЫ, МИНЕРАЛОВ ИЛИ ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ | 2012 |
|
RU2598004C2 |
| ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН | 2011 |
|
RU2572632C2 |
| ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН | 1998 |
|
RU2159851C2 |
| СТРЕЛОВИДНЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА | 1991 |
|
RU2034986C1 |
| Устройство для автоматической смены инструмента | 1974 |
|
SU500009A1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ГОРНОГО КОМБАЙНА | 2018 |
|
RU2762678C1 |
| ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН | 2011 |
|
RU2571471C2 |
| РАЗДВИЖНОЙ ФРЕЗЕРНЫЙ БАРАБАН ДЛЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ | 2007 |
|
RU2422634C1 |
| ПРОХОДЧЕСКО-ОЧИСТНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС | 2010 |
|
RU2421614C1 |
Группа изобретений относится к передвижному горному проходческому комбайну, в частности, для проходки и прохождения туннелей. Технический результат - осуществление проходки туннелей, шахт и штреков и в твердой скальной породе с высокой производительностью извлечения материала и низким износом инструмента. Способ проходки туннелей, штреков и шахт с помощью проходческого комбайна, который содержит несущую раму по меньшей мере с одним барабанным инструментальным магазином, который установлен с возможностью поворота вокруг оси барабана и снабжен инструментами для вскрышных работ, расположенными по окружности барабанного инструментального магазина, и приводом вращения барабанного инструментального магазина, а также стреловидным устройством, на котором установлен с возможностью вращения барабанный инструментальный магазин с поворотным устройством для поворота стреловидного устройства относительно несущей рамы комбайна, и с поворотным устройством для наклона стреловидного устройства. Стреловидное устройство снабжено поддерживающей рукой, на которой установлен барабанный инструментальный магазин, и отдельным поворотным основанием, установленным с возможностью поворота относительно несущей рамы комбайна с помощью поворотного устройства. Поддерживающая рука и поворотное основание соединены между собой с помощью системы направляющих штанг, обеспечивающей регулировку установочного угла оси барабана относительно оси. Система направляющих штанг выполнена в виде четырехзвенного механизма и имеет первый кронштейн на стороне поддерживающей руки и второй кронштейн на стороне поворотного основания, которые соединены с помощью рычагов. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 24 ил.
1. Передвижной горный проходческий комбайн, в частности, для проходки туннелей, штреков или шахт в твердой скальной или подобной породе, имеющий несущую раму (1) по меньшей мере с одним барабанным инструментальным магазином (50; 150), который установлен с возможностью поворота вокруг оси (Т) барабана и снабжен инструментами (54) для вскрышных работ, расположенными по окружности барабанного инструментального магазина, и приводом (35) вращения барабанного инструментального магазина (50; 150), а также стреловидным устройством (20), на котором установлен с возможностью вращения барабанный инструментальный магазин (50) с поворотным устройством (11) для поворота стреловидного устройства (20) относительно несущей рамы (1) комбайна, и с поворотным устройством (40) для наклона стреловидного устройства (20),
отличающийся тем, что
стреловидное устройство (20) снабжено поддерживающей рукой (22), на которой установлен барабанный инструментальный магазин (50), и отдельным поворотным основанием (21), установленным с возможностью поворота относительно несущей рамы (1) комбайна с помощью поворотного устройства (11), при этом поддерживающая рука (22) и поворотное основание (21) соединены между собой с помощью системы направляющих штанг (23), обеспечивающей регулировку установочного угла оси (Т) барабана относительно оси (S), при этом
система направляющих штанг (23; 323) выполнена в виде четырехзвенного механизма, предпочтительно трапециевидного, и имеет первый кронштейн (27; 327) на стороне поддерживающей руки и второй кронштейн (31; 331) на стороне поворотного основания, которые соединены с помощью рычагов (29А, 29В; 329).
2. Горный проходческий комбайн по п. 1, отличающийся тем, что
первый кронштейн (27) соединен с поддерживающей рукой (22) фиксированным образом, а второй кронштейн (31) соединен с поворотным основанием (21) с возможностью поворота, при этом второй кронштейн (31) и поворотное основание (21) соединены между собой наклоняющим устройством (40) с возможностью поворота.
3. Горный проходческий комбайн по п. 1 или 2 отличающийся тем, что
система направляющих штанг (23) имеет два рычага (29А, 29В), которые установлены на одном своем конце на первом кронштейне (27), а на другом своем конце - на втором кронштейне (31) с возможностью поворота вокруг осей (L).
4. Горный проходческий комбайн по п. 3, отличающийся тем, что оси (L) направляющих штанг расположены перпендикулярно к оси (Т) барабана, при этом расстояние между осями направляющих штанг на втором кронштейне (31) предпочтительно больше, чем расстояние между осями направляющих штанг на первом кронштейне (27).
5. Горный проходческий комбайн по п. 1 или 2, отличающийся тем, что
привод (35) вращения расположен между рычагами (29А, 29В) направляющих штанг.
6. Горный проходческий комбайн по п. 7, отличающийся тем, что
привод (35) вращения установлен посредством фланца на первом кронштейне (27) или на задней стороне поддерживающей руки (22).
7. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
кронштейны (27, 31) направляющих штанг установлены с возможностью относительного перемещения с помощью двух крестообразно расположенных исполнительных приводов (36, 37), при этом один исполнительный привод (36) расположен выше привода (35) вращения, второй исполнительный привод (37) расположен ниже привода (35) вращения и соединяют между собой кронштейны (27, 31) направляющих штанг.
8. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
рычаги (29А, 29В) направляющих штанг соответственно обеспечены смещенным от центра коленчатым рычагом (34), который в установленном состоянии находится ближе к второму кронштейну (31) на стороне поворотного основания, чем к первому кронштейну (27).
9. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
наклоняющее устройство (40) содержит по меньшей мере один наклоняющий цилиндр (41), который закреплен на одном конце к стопору (38) цилиндра на поворотном основании (21), а другим своим концом - к стопору (42) цилиндра, расположенному на втором кронштейне (31) направляющих штанг.
10. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
поворотное основание установлено на ходовом устройстве (19) с возможностью продольного перемещения для регулировки глубины резания без перемещения проходческого комбайна (10).
11. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
инструменты (54; 354) для вскрышных работ вращающихся инструментальных суппортов (53; 353) выполнены в виде заданного количества инструментальных резцов, в частности резцов (61; 361) с цилиндрическим хвостовиком, расположенных на инструментальных головках (60; 360) инструментальных суппортов.
12. Горный проходческий комбайн по п. 11, отличающийся тем, что
две группы (54А, 54В) инструментов (54) для вскрышных работ расположены на окружности барабанного инструментального магазина (50), при этом оси (RA, RB) вращения инструментальных суппортов (53) обеих групп (54А, 54В) являются наклонными к оси (Т) барабана, и инструментальные суппорты (53) первой группы (54А) установлены с возможностью привода во вращение противоположно направлению вращения второй группы (54В), оси вращения (RA) одной группы (54А) предпочтительно являются наклонными к оси (Т) барабана на угол (90°+α), а оси вращения (RB) другой группы (54В) являются наклонными к оси (Т) барабана на угол (90°-α).
13. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
заданное количество групп инструментальных резцов расположено на каждом из инструментальных суппортов (53), при этом угловое смещение всех инструментальных резцов (61) групп инструментальных резцов является одинаковым, а группы инструментальных резцов имеют различные радиальные расстояния от оси (RA, RB) вращения инструментальных суппортов (53) и/или различное расстояние от оси (Т) барабана.
14. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
два барабанных инструментальных магазина (150А, 150В; 250А, 250В) установлены на поддерживающей руке (122; 222), при этом инструментальные суппорты (253А) на первом барабанном инструментальном магазине (150А) предпочтительно установлены с возможностью вращения противоположно направлению вращения инструментальных суппортов (253В) на втором барабанном инструментальном магазине (250В).
15. Горный проходческий комбайн по п. 14, отличающийся тем, что
оси вращения инструментальных суппортов (153А) на первом барабанном инструментальном магазине (150А) и оси вращения инструментальных суппортов (153В) на втором барабанном инструментальном магазине (150В) наклонены к соответствующей оси барабана, при этом оси вращения инструментальных суппортов на первом барабанном инструментальном магазине (150А) наклонены к оси (Т) барабана на угол (90°+α), а оси вращения инструментальных суппортов на втором барабанном инструментальном магазине (150В) наклонены к оси (Т) барабана на угол (90°-α).
16. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
два барабанных инструментальных магазина (250А, 250В) установлены на поддерживающей руке (222), при этом ось (TA) барабана на первом барабанном инструментальном магазине (250А) наклонена к оси (ТВ) барабана второго барабанного инструментального магазина (250В), а инструментальные суппорты (253А) на первом барабанном инструментальном магазине (250А) расположены с возможностью вращения в противоположном направлении относительно инструментальных суппортов (253В) на втором барабанном инструментальном магазине (250В).
17. Горный проходческий комбайн по п. 1 или 2, отличающийся тем, что половина наклонного угла или угла (α) находится в диапазоне между приблизительно 3° и 9° и предпочтительно α=6°±1°.
18. Горный проходческий комбайн по п. 1 или 2, отличающийся тем, что поворотное основание (321) расположено на поворотной руке (370), а между поворотной рукой (370) и несущей рамой (301) комбайна расположено дополнительное шарнирное соединение (371) для поворотной руки (370), для поперечного смещения положения оси (S) относительно продольной центральной плоскости (М) несущей рамы (301) комбайна.
19. Горный проходческий комбайн по п. 18, отличающийся тем, что
первый кронштейн (327) закреплен к поворотному основанию (321) фиксированным образом, а второй кронштейн (331) связан с поддерживающей рукой (322) с возможностью поворота, при этом между вторым кронштейном (331) и поддерживающей рукой (322) расположено наклоняющее устройство (340).
20. Горный проходческий комбайн по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кронштейны (327, 331) направляющих штанг установлены с возможностью относительного перемещения с помощью исполнительного привода (36).
21. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
наклоняющее устройство (340) содержит по меньшей мере один поднимающий цилиндр (341), закрепленный на одном конце цилиндра к стопору (338) цилиндра на поддерживающей руке (320), а другим концом - к стопору цилиндра, расположенному на первом кронштейне (327) направляющих штанг.
22. Горный проходческий комбайн по одному из п.п. 1 или 2, отличающийся тем, что
шарнирная опора расположена на транспортирующем устройстве (319) с возможностью продольного перемещения для регулировки глубины резания без перемещения горного проходческого комбайна (310).
23. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
два барабанных инструментальных магазина (350) установлены на поддерживающей руке (322), инструментальные суппорты (353) на первом барабанном инструментальном магазине (350) предпочтительно установлены с возможностью вращения противоположно вращению инструментальных суппортов (353) на втором барабанном инструментальном магазине (350), и/или оси вращения инструментальных суппортов (353) на первом барабанном инструментальном магазине (350) и оси вращения инструментальных суппортов (353) на втором барабанном инструментальном магазине (350) наклонены к соответствующей оси барабана.
24. Горный проходческий комбайн по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что
поворотная рука (370) выполнена в виде поворотного блока, который на конце стороны комбайна установлен на шарнирной опоре (371), а на конце на стороне стрелы имеет поворотное гнездо для поворотного основания (321).
25. Способ проходки туннелей, штреков или шахт в твердой скальной или подобной породе с помощью передвижного горного проходческого комбайна, который имеет подвижную несущую раму (1) и по меньшей мере один барабанный инструментальный магазин (50), установленный на стреловидное устройство (20) с возможностью вращения вокруг оси (Т) барабана, а также имеет инструменты (54) для вскрышных работ, расположенные на окружности барабанного инструментального магазина (50), а также поворотное устройство (11) для поворота стреловидного устройства (20) вокруг оси (S), при этом удаление материала из действующего забоя выполняется с помощью поворота стреловидного устройства (20) вокруг оси (S) и материал удаляется в действующем забое с помощью барабанного инструментального магазина (50) во время поворотной операции в обоих направлениях (V, V′) поворота,
отличающийся тем, что
установочный угол оси (Т) барабана барабанного инструментального магазина (50) по отношению к оси (S) регулируют до и/или после удаления материала путем использования системы направляющих штанг (23), расположенной между поддерживающей рукой (32) барабанного инструментального магазина (50) и несущей рамой (1) комбайна, при этом
система направляющих штанг (23; 323) выполнена в виде четырехзвенного механизма, предпочтительно трапециевидного, и имеет первый кронштейн (27; 327) на стороне поддерживающей руки и второй кронштейн (31; 331) на стороне поворотного основания, которые соединены с помощью рычагов (29А, 29В; 329).
26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что
система направляющих штанг (23) располагается между поворотным основанием (21), которое поворачивают относительно несущей рамы (1) комбайна с помощью поворотного устройства (11) и поддерживающей руки (22), на которой установлен барабанный инструментальный магазин (50).
27. Способ по п. 25 или 26, отличающийся тем, что
установочный угол оси (Т) барабана барабанного инструментального магазина (50) по отношению к оси (S) регулируют во время удаления материала, используя систему направляющих штанг (23).
28. Способ по одному из пп. 25 или 26, отличающийся тем, что
удаление материала в действующем забое выполняют из среднего положения наружу с частичным поворотом, при этом систему направляющих штанг (23; 123; 223) стреловидного устройства регулируют после каждого удаления материала.
29. Способ по п. 25 или 26, отличающийся тем, что
перемещение с врезной подачей горного проходческого комбайна или стреловидного устройства выполняют после каждого удаления материала после регулирования установочного угла.
30. Способ по одному из пп. 25 или 26, отличающийся тем, что
удаление материала в действующем забое во время поворота стреловидного устройства (220) выполняют по всему забою, при этом установочный угол устанавливают предпочтительно во время перемещения с врезной подачей таким образом, что материал удаляется инструментальными резцами всех инструментальных суппортов (253А, 253В) при выполнении врезания.
31. Способ по п. 25 или 26, отличающийся тем, что
поворотное основание (321) компонуется вместе с поворотным устройством на поворотной руке (370), а между поворотной рукой (370) и несущей рамой (301) комбайна имеется дополнительное шарнирное соединение (371) для поворотной руки (370), при этом положение оси (S) по отношению к центральной продольной оси (М) несущей рамы (301) комбайна поперечно смещают за счет поворота поворотной руки (370) предпочтительно перед и/или после каждой поворотной операции.
32. Способ по п. 31, отличающийся тем, что
ось (S) располагают поперечно по отношению к центральной продольной оси (М) во время операции поворота, а перед поворотной операцией наклона положение оси (S) изменяют за счет перемещения поворотной руки (370).
33. Способ по одному из пп. 25 или 26, отличающийся тем, что используют передвижной горный проходческий комбайн в соответствии с одним из пп. 1-24.
| Приспособление для суммирования отрезков прямых линий | 1923 |
|
SU2010A1 |
| Станок для изготовления деревянных ниточных катушек из цилиндрических, снабженных осевым отверстием, заготовок | 1923 |
|
SU2008A1 |
