ГОРНОПРОХОДЧЕСКАЯ МАШИНА С АНКЕРОУСТАНОВЩИКОМ Российский патент 2021 года по МПК E21C27/00 E21D9/10 

Область техники

Техническое решение относится к горному машиностроению и используется в горнопроходческих машинах для проведения горных выработок комбайновым способом с установкой анкерной крепи.

Уровень техники

Из уровня техники известна взятая в качестве ближайшего аналога горнопроходческая машина с анкероустановщиком, которая включает раму, к которой вдоль продольной оси машины прикреплен исполнительный орган, а слева и справа присоединены ходовые тележки, по меньшей мере, одно устройство бурения и анкерования, поперечную балку, связанные с ней манипуляторы, выполненные в виде шарнирных параллелограммов с приводом, у которых одна сторона закреплена неподвижно, поворотно-захватное устройство, которое кинематически связано с устройством бурения и анкерования, вал, установленный вдоль продольной оси машины, связанный с поперечной балкой, отличающаяся тем, что шарнирные параллелограммы присоединены снаружи машины по одному к каждой ходовой тележке и расположены в плоскостях, параллельных продольной оси машины, при этом, неподвижно закрепленной стороной каждого шарнирного параллелограмма является неподвижная часть соответствующей ходовой тележки, к которой шарнирно присоединены, по меньшей мере, два коромысла, кинематически связанные шатуном, при этом между собой шатуны шарнирных параллелограммов ходовых тележек связаны поперечной балкой, на которой установлен вал, выполненный телескопическим, с возможностью раздвижки вдоль продольной оси машины и возможностью перемещения вдоль поперечной балки, а поворотно-захватное устройство установлено на его конце со стороны забоя с возможностью вращения, кинематически связанного с ним устройства бурения и анкерования в плоскости, перпендикулярной продольной оси машины, и наклона относительно этой плоскости в сторону забоя и от него [1].

Недостатком такой конструкции является то, что длина, на какую возможно подать в рабочую зону устройство бурения и анкерования, установленное на телескопическом валу поперечной балки, напрямую связана с длиной коромысел шарнирных параллелограммов ходовых тележек: чем длиннее коромысло, тем ближе к забою можно подать устройство, бурения и анкерования. Но в момент складывания/раскладывания анкероустанавливающей конструкции коромысла шарнирных параллелограммов проходят вертикальное положение в горной выработке, при этом шатуны шарнирных параллелограммов с поперечной балкой, на которой установлен телескопический вал с устройством бурения и анкерования, должны вписаться в эту высоту горной выработки. Поэтому такая конструкция манипуляторов применима в выработках большого поперечного сечения, и не подходит для выработок малого поперечного сечения.

Задача

Создать конструкцию горнопроходческой машины с анкероустановщиком, которая позволит вписываться по высоте в горные выработки меньшего сечения, а соответственно и меньшей высоты, и сохранит возможность доставки устройства бурения и анкерования в любую точку по периметру выработки, а также к груди забоя.

В результате решения данной задачи будет получен технический результат, который заключается в создании более гибкого механизма доставки устройства бурения и анкерования в рабочую зону перед исполнительным органом горнопроходческой машины, который в момент складывания/раскладывания анкероустанавливающей конструкции позволит вписываться в заданную высоту «Н» горной выработки.

Достижение заявленного технического результата обеспечит техническому решению потребительские свойства - расширение ряда типовых сечений горных выработок, в которых возможно применение заявляемой горнопроходческой машины с анкероустановщиком, в том числе и меньшего сечения.

Раскрытие технического решения

В уже известной из уровня техники горнопроходческой машине с анкероустановщиком, которая включает раму (1), к которой вдоль продольной оси (X) машины прикреплен исполнительный орган (7), а слева и справа присоединены ходовые тележки (2), поперечную балку (4) с телескопическим валом (8), установленным с возможностью раздвижки вдоль продольной оси (X) машины и возможностью перемещения вдоль поперечной балки (4), связанные с поперечной балкой (4) манипуляторы (10), установленные в плоскостях (V), параллельных продольной оси (X) машины, каждый из которых включает приводной шарнирный параллелограмм (3), установленный снаружи соответствующей ходовой тележки (2), коромысла (За и Зе) которого одним из концов закреплены на последней, а противоположными концами соединены с шатуном (3b), установленное на конце телескопического вала (8) со стороны забоя (9) поворотно-захватное устройство (5) с возможностью вращения вокруг оси (Y) телескопического вала (8) и кинематически связанное с ним устройство бурения и анкерования (6), в соответствии с изобретением предлагается в конструкцию каждого манипулятора (10) дополнительно ввести верхний шарнирный параллелограмм (11), шатун (11а) которого закрепить на поперечной балке (4), а коромысла (11b и 11с) кинематически связать с шатуном (3b) приводного шарнирного параллелограмма (3) с возможностью плоско-параллельного перемещения обоих шатунов (11а и 3b), при этом, в одном из коромысел (lib) верхнего шарнирного параллелограмма (11) выполнить дополнительный шарнирный узел, сопряженный с тягой (12), кинематически связанной с одним из коромысел (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3).

Кроме этого предлагается:

- приводной шарнирный параллелограмм (3) снабдить приводом в виде гидродомкрата (3с), который шарнирно связать с рамой (1) и, по меньшей мере, с одним коромыслом (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3);

- коромысла (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3) установить снаружи соответствующей ходовой тележки (2) на осях, одна из которых выполнена как продолжение оси (2а) ведомого колеса (2b) ходовой тележки (2), а вторая ось (2с) дополнительно введена в конструкцию ходовой тележки (2);

- телескопический вал (8) закрепить снизу поперечной балки (4) с возможностью движения вдоль нее приводом, выполненным в виде гидродомкрата (4а);

- тягу (12) выполнить в виде жесткого рычага;

- тягу выполнить в виде гидродомкрата (12а).

Причинно-следственная связь между техническим результатом и вновь введенными существенными признаками поясняется следующим. Введение в конструкцию каждого манипулятора дополнительно верхнего шарнирного параллелограмма, движение которому передается через тягу от уже имеющегося в конструкции приводного шарнирного параллелограмма, делает манипулятор более гибким по сравнению с ближайшим аналогом. Пара связанных между собой шарнирно коромысел во время доставки устройства бурения и анкерования вперед к забою и обратно практически постоянно находятся в положении ломаной линии, а момент, когда они выстраиваются в прямую линию, которая составляет наибольшую их суммарную длину, они находятся под углом к вертикальной оси выработки, что позволяет вписываться по высоте «Н» в горные выработки меньшего сечения. В результате заявляемая конструкция с дополнительным параллелограммом позволяет доставить устройство бурения и анкерования вперед еще ближе к забою, т.к. позволяет удлинить коромысла верхнего шарнирного параллелограмма в рамках вписывания в заданную высоту «Н» горной выработки. Достижение заявленного технического результата придает изобретению потребительские свойства - расширение ряда типовых сечений горных выработок, в которых возможно применение заявляемой горнопроходческой машины с анкероустановщиком, в том числе и меньшего сечения.

Краткое описание чертежей

Сущность технического решения представлена на чертежах, где:

- на фиг. 1 показана горнопроходческая машина со сложенным анкероустановщиком -вид сбоку;

- на фиг. 2 показана горнопроходческая машина с анкероустановщиком в момент доставки средства бурения и анкерования в рабочую зону - вид сбоку;

- на фиг. 3 показана горнопроходческая машина с анкероустановщиком в рабочем положении - вид сверху;

- на фиг. 4 показан вертикальный разрез ходовой тележки по оси ведомого колеса в месте сопряжения оси с коромыслом приводного шарнирного параллелограмма;

- на фиг. 5 показан вертикальный разрез ходовой тележки по узлу соединения дополнительно введенной в конструкцию оси с коромыслом приводного шарнирного параллелограмма;

- на фиг. 6 показан вариант исполнения тяги в виде гидродомкрата.

1 - рама;

2 - ходовая тележка;

2а - ось;

2b - ведомое колесо;

2с - ось;

3 - приводной шарнирный параллелограмм;

3а - коромысло;

3b - шатун;

3с - привод;

3d - шток;

3е - коромысло;

4 - поперечная балка;

4а - гидродомкрат;

5 - поворотно-захватное устройство;

6 - устройство бурения и анкерования;

7 - исполнительный орган;

8 - телескопический вал;

9 - забой;

10 - манипулятор;

11 - верхний шарнирный параллелограмм;

11а - шатун;

11b - коромысло;

11с - коромысло;

12 - тяга.

12а - гидродомкрат.

Промышленная применимость

Осуществление технического решения показано на примерах (фиг. 1-6), которые не являются исключительными, но наглядно демонстрируют возможность достижения заявленного технического результата.

Горнопроходческая машина с анкероустановщиком включает раму (1), к которой вдоль продольной оси (X) прикреплен исполнительный орган (7), а слева и справа присоединены ходовые тележки (2). К ходовым тележкам (2) с наружной стороны машины в плоскостях (V), параллельных продольной оси (X) машины, присоединяют манипуляторы (10), каждый из которых включает в состав приводной шарнирный параллелограмм (3) с приводом (3с), выполненным в виде гидродомкрата, который шарнирно связан с рамой (1) и, по меньшей мере, с одним из коромысел (3а) (фиг. 1, 2, 3).

В качестве неподвижного основания каждого приводного шарнирного параллелограмма (3) используют неподвижную часть соответствующей ходовой тележки (2) горнопроходческой машины. Как пример, неподвижную часть выполняют в виде выступающей наружу на величину (L) оси (2а) ее ведомого колеса (2b), на которой шарнирно размещают одно из коромысел (3а) (фиг. 4). Второе коромысло (3е) устанавливают на дополнительно введенной в конструкцию оси (2с), неподвижно закрепленной снаружи соответствующей ходовой тележки горнопроходческой машины (фиг. 5). Оба коромысла (3а и 3е), кинематически связывают шатуном (3b), образуя приводной шарнирный параллелограмм (3) (фиг. 1, 2).

Для достижения заявленного технического результата в конструкцию каждого манипулятора (10) дополнительно вводят верхний шарнирный параллелограмм (11). Шатуны (11а) верхних шарнирных параллелограммов (11) закрепляют на поперечной балке (4) с двух сторон машины, а пару коромысел (11b и 11с) каждого верхнего шарнирного параллелограмма (11) кинематически связывают с шатуном (3b) соответствующего приводного шарнирного параллелограмма (3) с возможностью плоскопараллельного перемещения обоих шатунов (11а и 3b) приводного (3) и верхнего (11) шарнирных параллелограммов.

С каждой стороны горнопроходческой машины к одному из коромысел (11b) верхнего шарнирного параллелограмма (11) шарнирно присоединяют тягу (12), кинематически связанную противоположным концом с одним из коромысел (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3), которая обеспечивает плоскопараллельное перемещение шатуна (11а) верхнего шарнирного параллелограмма (11), закрепленного на поперечной балке (4), на которой установлен телескопический вал (8) с поворотно-захватным устройством (5) на конце со стороны забоя (9), которое оснащено устройством бурения и анкерования (6). Телескопический вал (8) в примере закреплен снизу поперечной балки (4) с возможностью перемещаться вдоль нее, т.е. поперек выработки, приводом при этом служит, например, гидродомкрат (4а) (фиг. 3). Поворотно-захватное устройство (5) обеспечивает вращение относительно оси телескопического вала (8) кинематически связанного с ним устройства бурения и анкерования (6), обеспечивая спектр работ как в борта выработки, так и в грудь забоя (9).

На фиг. 6 показан возможный вариант исполнения тяги (12а) в виде гидродомкрата, который одной проушиной закрепляют на одном из коромысел (3е) приводного шарнирного параллелограмма (3), а проушиной штока шарнирно связывают с одним из коромысел (11b) верхнего шарнирного параллелограмма (11).

Работает горнопроходческая машина с анкероустановщиком следующим образом. Перед подачей устройства бурения и анкерования (6) в рабочую зону работы горнопроходческой машины по извлечению горной массы прекращают, а исполнительный орган (7) опускают на грунт выработки вдоль продольной оси (X) горнопроходческой машины.

Затем включают приводы (3с) в виде гидродомкратов по сторонам горнопроходческой машины, каждый из которых одним концом шарнирно связан с рамой (1), а противоположным - с коромыслом (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3). Выдвигают шток (3d) гидродомкрата, который начинает поворачивать соответствующее коромысло (3а) (фиг. 1, 2). Во время движения коромысла (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3), кинематически связанная с ним тяга (12) передает усилие на верхний шарнирный параллелограмм (11) и обеспечивает плоскопараллельное перемещение шатуна (11а) верхнего шарнирного параллелограмма (11). Так как, находящиеся с двух сторон горнопроходческой машины шатуны (11а), конструктивно связаны между собой поперечной балкой, то они приводят в движение и подают в сторону забоя (9) установленное на поперечной балке (4) поворотно-захватное устройство (5) с устройством бурения и анкерования (6). При необходимости дополнительная подача в сторону забоя (9) также осуществляется за счет раздвижки телескопического вала (8). Регулировку положения устройства бурения и анкерования (6) по ширине выработки осуществляют перемещением поворотно-захватного устройства (5) вдоль поперечной балки (4) гидродомкратом (4а). Таким образом комплексно обеспечивают необходимое положение устройства бурения и анкерования (6) перед исполнительным органом (7). Далее вращая и наклоняя относительно оси (Y) поворотно-захватное устройство (5) с устройством бурения и анкерования (6) устанавливают устройство бурения и анкерования (6) в необходимое положение, и в процессе работы перемещают его по сечению выработки в нужные точки, обеспечивая бурение и анкерование в любую точку по периметру выработки и в грудь забоя (9).

Заявляемую горнопроходческую машину с анкероустановщиком можно изготовить известными средствами с использование современных технологий, поэтому техническое решение является промышленно применимым и обеспечивает заявленный технический результат.

Источники информации

1. Патент Украины №123138 от 12.02.2018 г., опубликовано 12.02.2018, бюл. №3/2018.

Изобретение относится к горному машиностроению и используется в горнопроходческих машинах для проведения горных выработок комбайновым способом с установкой анкерной крепи. Технический результат - создание более гибкого механизма доставки устройства бурения и анкерования в рабочую зону перед исполнительным органом горнопроходческой машины, который в момент складывания/раскладывания анкероустанавливающей конструкции машины позволит вписываться в выработку меньшего сечения. Горнопроходческая машина с анкероустановщиком включает раму, к которой вдоль продольной оси (X) машины прикреплен исполнительный орган, а слева и справа присоединены ходовые тележки, поперечную балку с телескопическим валом, установленным с возможностью раздвижки вдоль продольной оси (X) машины и возможностью перемещения вдоль поперечной балки, связанные с поперечной балкой манипуляторы. Манипуляторы установлены в плоскостях (V), параллельных продольной оси (X) машины, каждый из которых включает приводной шарнирный параллелограмм, установленный снаружи соответствующей ходовой тележки, коромысла которого одним из концов закреплены на последней, а противоположными концами соединены с шатуном. Установленное на конце телескопического вала со стороны забоя поворотно-захватное устройство с возможностью вращения и наклона относительно оси (Y) телескопического вала и кинематически связанное с ним устройство бурения и анкерования. В конструкцию каждого манипулятора дополнительно введен верхний шарнирный параллелограмм, шатун которого закреплен на поперечной балке, а коромысла кинематически связаны с шатуном приводного шарнирного параллелограмма с возможностью плоско-параллельного перемещения обоих шатунов. При этом в одном из коромысел верхнего шарнирного параллелограмма выполнен дополнительный шарнирный узел, сопряженный с тягой, кинематически связанной с одним из коромысел приводного шарнирного параллелограмма. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Горнопроходческая машина с анкероустановщиком, которая включает раму (1), к которой вдоль продольной оси (X) машины прикреплен исполнительный орган (7), а слева и справа присоединены ходовые тележки (2), поперечную балку (4) с телескопическим валом (8), установленным с возможностью раздвижки вдоль продольной оси (X) машины и возможностью перемещения вдоль поперечной балки (4), связанные с поперечной балкой (4) манипуляторы (10), установленные в плоскостях (V), параллельных продольной оси (X) машины, каждый из которых включает приводной шарнирный параллелограмм (3), установленный снаружи соответствующей ходовой тележки (2), коромысла (3а и 3е) которого одним из концов закреплены на последней, а противоположными концами соединены с шатуном (3b), установленное на конце телескопического вала (8) со стороны забоя (9) поворотно-захватное устройство (5) с возможностью вращения и наклона относительно оси (Y) телескопического вала (8) и кинематически связанное с ним устройство бурения и анкерования (6), отличающаяся тем, что в конструкцию каждого манипулятора (10) дополнительно введен верхний шарнирный параллелограмм (11), шатун (11а) которого закреплен на поперечной балке (4), а коромысла (11b и 11с) кинематически связаны с шатуном (3b) приводного шарнирного параллелограмма (3) с возможностью плоско-параллельного перемещения обоих шатунов (11а и 3b), при этом в одном из коромысел (11b) верхнего шарнирного параллелограмма (11) выполнен дополнительный шарнирный узел, сопряженный с тягой (12), кинематически связанной с одним из коромысел (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3).

2. Горнопроходческая машина с анкероустановщиком по п. 1, отличающаяся тем, что приводной шарнирный параллелограмм (3) снабжен приводом в виде гидродомкрата (3с), который шарнирно связан с рамой (1) и, по меньшей мере, с одним коромыслом (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3).

3. Горнопроходческая машина с анкероустановщиком по п. 1, отличающаяся тем, что коромысла (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3) установлены снаружи соответствующей ходовой тележки (2) на осях, одна из которых является продолжением оси (2а) ведомого колеса (2b) ходовой тележки (2), а вторая ось (2с) дополнительно введена в конструкцию ходовой тележки (2).

4. Горнопроходческая машина с анкероустановщиком по п. 1, отличающаяся тем, что телескопический вал (8) закреплен снизу поперечной балки (4) с возможностью движения вдоль нее приводом, выполненным в виде гидродомкрата (4а).

5. Горнопроходческая машина с анкероустановщиком по п. 1, отличающаяся тем, что тяга (12) выполнена в виде жесткого рычага.

6. Горнопроходческая машина с анкероустановщиком по п. 1, отличающаяся тем, что тяга (12) выполнена в виде гидродомкрата (12а).