ГОРНАЯ МАШИНА С ШАРНИРНО-СОЧЛЕНЕННОЙ СТРЕЛОЙ И НЕЗАВИСИМОЙ СИСТЕМОЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МАТЕРИАЛА Российский патент 2021 года по МПК E21C25/16 E21C25/18 E21C27/12 E21C27/22 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[01] Данная заявка испрашивает приоритет находящихся на одновременном рассмотрении поданных ранее предварительных патентных заявок США 62/377,150, поданной 19 августа 2016 г., и 62/398,834, поданной 23 сентября 2016 г. Полное содержание этих документов включено в данный документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] Настоящее изобретение относится к машинам для проходки или выемки горной породы и, в частности, к режущему устройству для машины для проходки или выемки горной породы.

[03] Проходка или выемка твердой горной породы обычно требует передачи большой энергии на участок плоскости забоя для раскалывания горной породы. Одна обычная методика включает в себя применение режущей головки, имеющей многочисленные разрушающие породу зубки. Вследствие твердости горной породы зубки требуют частой замены, что приводит к продолжительным простоям машины и перерывам в горных работах. Другая методика включает в себя бурение многочисленных шпуров в плоскость забоя, закладку взрывных устройств в шпуры и подрыв устройств. Силы взрыва раскалывают горную породу, обломки горной породы затем удаляют и плоскость забоя готовят для другой операции бурения. Данная методика является затратной по времени и подвергает операторов значительному риску травм вследствие применения взрывчатых веществ (ВВ) и ослаблению окружающей структуры породы. В другой методике применяют шарошку (шарошки), которая перекатывается или вращается вокруг оси параллельной плоскости забоя, передавая большие силы на горную породу для обеспечения раскалывания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[04] В одном аспекте режущий узел для машины для выемки горной породы, имеющей раму, включает в себя стрелу, установленную на раме, и режущее устройство. Стрела включает в себя первую часть и вторую часть. Первая часть включает в себя первую конструкцию и вторую конструкцию, которая может скользить относительно первой конструкции. Вторая часть включает в себя первый элемент, соединенный с возможностью поворота c второй конструкцией, и второй элемент, соединенный с возможностью поворота c первым элементом. Режущее устройство установлено на втором элементе.

[05] В другом аспекте режущий узел для машины для выемки горной породы, имеющей раму, включает в себя стрелу и режущее устройство. Стрела включает в себя первый конец, установленный на раме, и второй конец. Стрела дополнительно включает в себя первую часть смежную с первым концом и вторую часть смежную с вторым концом. Вторая часть установлена с возможностью перемещения относительно первого конца телескопическим соединением и поворота относительно первой части вокруг некоторой оси. Режущее устройство установлено на втором конце стрелы.

[06] В другом аспекте машина для выемки горной породы включает в себя шасси, стрелу, установленную на шасси, режущее устройство, установленное на стреле, и устройство перемещения материала, установленное на шасси независимо от стрелы. По меньшей мере часть стрелы может перемещаться относительно шасси между убранным положением и выдвинутым положением. Устройство перемещения материала может перемещаться относительно шасси между убранным положением и выдвинутым положением независимо от стрелы.

[07] Другие аспекты должны стать понятны из подробного описания и прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[08] На фиг. 1 показана в изометрии горная машина.

[09] На фиг. 2 показан вид сбоку горной машины фиг. 1.

[10] На фиг. 3 показан вид сверху горной машины фиг. 1.

[11] На фиг. 4 показан вид сверху горной машины фиг. 1 со стрелой в повернутом положении.

[12] На фиг. 5 показан вид спереди горной машины фиг. 1.

[13] На фиг. 6 показан вид сбоку части стрелы в убранном положении.

[14] На фиг. 7 показан вид сбоку части стрелы в выдвинутом положении.

[15] На фиг. 8 показано сечение части стрелы фиг. 2 по линии 8-8.

[16] На фиг. 9 показано сечение части стрелы фиг. 2 по линии 9-9.

[17] На фиг. 10 показана с увеличением часть по линии 10-10 сечения фиг. 8.

[18] На фиг. 11 показано сечение части горной машины фиг. 5 по линии 11-11.

[19] На фиг. 12 показан вид сбоку части горной машины со стрелой в нижнем положении.

[20] На фиг. 13 показана в изометрии часть горной машины фиг. 12 со стрелой в нижнем положении.

[21] На фиг. 14 показан вид сбоку части горной машины со стрелой в верхнем положении.

[22] На фиг. 15 показана в изометрии часть горной машины фиг. 14 со стрелой в верхнем положении.

[23] На фиг. 16 показана с увеличением в изометрии режущая головка.

[24] На фиг. 17 показана с увеличением в изометрии режущая головка фиг. 16 со стрелой в нижнем положении.

[25] На фиг. 18 показан схематичный вид сверху части горной машины фиг. 4 с режущей головкой, взаимодействующей со стенкой горной породы.

[26] На фиг. 19 показано сечение режущей головки фиг. 16 по линии 19-19.

[27] На фиг. 20 показано сечение горной машины фиг. 5 по линии 11--1 с загребающей головкой в убранном положении.

[28] На фиг. 21 показан с увеличением вид сбоку горной машины фиг. 2 с загребающей головкой в убранном положении.

[29] На фиг. 22 показано сечение горной машины фиг. 5 по линии 11--11 с загребающей головкой в выдвинутом положении.

[30] На фиг. 23 показан с увеличением вид сбоку горной машины фиг. 2 с загребающей головкой в выдвинутом положении.

[31] На фиг. 24 показано сечение части горной машины фиг. 1.

[32] Перед подробным описанием любых вариантов осуществления изобретения следует пояснить, что изобретение не ограничено в заявке деталями конструкции и устройством компонентов, изложенными в следующем описании или проиллюстрированными на прилагаемых чертежах. Изобретение предполагает возможность других вариантов осуществления, а также реализацию на практике различными путями. Также следует понимать, что фразеология и терминология, применяемая в данном документе, служит для описания и не должна считаться ограничивающей. Применение терминов ʺвключающий в себяʺ, ʺсодержащийʺ и ʺимеющийʺ, а также их вариаций в данном документе охватывает позиции, перечисленные ниже в данном документе и их эквиваленты, а также дополнительные позиции. Термины ʺсмонтированныйʺ, ʺсоединенныйʺ и ʺсцепленныйʺ, а также их вариации применены в широком смысле и заключают в себе как варианты прямого, так и непрямого монтажа, соединения и сцепления. Кроме того, ʺсоединенныйʺ, ʺсцепленныйʺ не ограничены физическими или механическими соединениями или сцеплениями и могут включать в себя электрические или гидравлические соединения или сцепления. Электронные коммуникации и сообщения могут также быть выполнены с применением любых известных средств, в том числе прямых соединений, беспроводных соединений и т.д.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[33] На фиг. 1-4 показана горная машина 10 (например, машина для проходки штрека), содержащая шасси 14, стрелу 18, режущую головку 22 для взаимодействия с плоскостью 30 забоя (фиг. 18) и систему 34 перемещения материала. В показанном варианте осуществления, шасси 14 установлено на гусеничном механизме 42 для перемещения относительно пола (не показано). Шасси 14 включает в себя первый или передний конец и второй или задний конец, и продольная ось 50 шасси проходит между передним концом и задним концом. Стрела 18 установлена на шасси 14 с помощью поворотной платформы или вертлюжного соединения 54. Вертлюжное соединение 54 (фиг. 2) может поворачиваться вокруг оси 58 вертлюга перпендикулярной оси 50 шасси (например, вертикальной оси перпендикулярной несущей поверхности) для поворота стрелы 18 в плоскости в общем параллельной оси 50 шасси (например, горизонтальной плоскости параллельной несущей поверхности). В показанном варианте осуществления, шасси 14 включает в себя поворотные исполнительные механизмы или цилиндры 66 для поворота вертлюжного соединения 54 и стрелы 18 вбок вокруг оси 58 вертлюга.

[34] Как показано на фиг. 2-4, машина 10 также включает в себя несущий элемент обслуживания или мост 68 проходящий между шасси 10 и стрелой 18. В показанном варианте осуществления, мост 68 включает в себя первую часть 68a, соединенную c шасси 14, вторую часть 68b, соединенную c стрелой 18, и промежуточную часть 68c, соединенную между первым участком 68a и вторым участком 68c. Вторая часть 68b является, по существу, совмещенной с осью 58 вертлюга, но не вращается со стрелой 18. В некоторых вариантах осуществления подшипник (не показано) обеспечивает скользящее перемещение между вторым участком 68b и стрелой 18. Промежуточная часть 68c может быть жестко прикреплена на каждом конце к первому участку 68a и второму участку 68b, соответственно, или соединение (например, сферический шарнир) может обеспечивать некоторое относительное перемещение. Мост 68 несет и/или направляет различные линии обслуживания (например, трубы, кабели, провода, шланги и трубки - не показано), проходящие между шасси 14 и стрелой 18. Линии обслуживания могут включать в себя токосъемные контактные кольца, поворотные патрубки или манифольды в точках соединения.

[35] Как показано на фиг. 2, стрела 18 включает в себя первую или базовую часть 70 и вторую или запястную часть 74, несущую режущую головку 22. На фиг. 6 и 7 в показанном варианте осуществления, запястная часть 74 соединена с возможностью поворота c базовой частью 70 шарнирным соединением 78. Базовая часть 70 включает в себя первую или стационарную конструкцию 86, прикрепленную к вертлюжному соединению 54, и вторую или подвижную конструкцию 90. Стационарная конструкция 86 может поворачиваться с вертлюжным соединением 54 и включает в себя отверстие 94 (фиг. 8), принимающее подвижную конструкцию 90. Подвижная конструкция 90 может перемещаться относительно стационарной конструкции 86 телескопически вдоль базовой оси 98. Линейные исполнительные механизмы или скользящие исполнительные механизмы 102 (например, гидроцилиндры) могут быть соединены между стационарной конструкцией 86 и подвижной конструкцией 90 для перемещения подвижной конструкции 90 между убранным положением (фиг. 6) и выдвинутым положением (фиг. 7). Скользящие исполнительные механизмы 102 могут быть соединены c наружными поверхностями стационарной конструкции 86 и подвижной конструкции 90. В некоторых вариантах осуществления датчик (например, измерительный преобразователь - не показано) измеряет ход или положение скользящих исполнительных механизмов 102.

[36] Как показано на фиг. 8, подвижная конструкция 90 поддерживается относительно стационарной конструкции 86 подшипниковыми узлами 110. В показанном варианте осуществления, шесть подшипниковых узлов 110 расположены в общей плоскости нормальной базовой оси 98, при этом два подшипниковых узла 110 упираются в верхнюю и нижнюю поверхности подвижной конструкции 90 и один подшипниковый узел 110 упирается в каждую боковую поверхность подвижной конструкции 90.

[37] Как показано на фиг. 9, дополнительный комплект подшипниковых узлов 110 может быть установлен во второй плоскости нормальной к базовой оси 98 и смещенной в осевом направлении от плоскости, показанной на фиг. 8. В показанном варианте осуществления, второй комплект включает в себя четыре подшипниковых узла 110, где один подшипниковый узел 110 упирается в каждую поверхность подвижной конструкции 90. В других вариантах осуществления базовая часть 70 может включать в себя меньше или больше подшипниковых узлов 110, и подшипниковые узлы 110 могут быть установлены в дополнительных плоскостях по длине вдоль базовой оси 98. Подшипниковые узлы 110 могут быть установлены в отличающейся конфигурации. В показанном варианте осуществления, подшипниковые узлы 110 доступны с наружной поверхности стрелы 18; в других вариантах осуществления подшипниковые узлы 110 могут быть доступны только с внутренней части стрелы 18.

[38] Как показано на фиг. 10, каждый подшипниковый узел 110 включает в себя главную опору 118, прикрепленную к базовой части 70, и подушку 122, упирающуюся в поверхность подвижной конструкции 90. В дополнение, сферический подшипниковый элемент 126 соединен c главной опорой 118 для обеспечения поворота подушки 122 относительно главной опоры 118. Подушка 122 включает в себя один или несколько карманов или камер или продольных каналов 130, выполненных в поверхности подушки 122 смежно с подвижной конструкцией 90. Главная опора 118 включает в себя окно 134 и проход 138, обеспечивающий сообщение между окном 134 и продольными каналами 130. Окно 134 может принимать смазочный материал (например, консистентную смазку), через систему с ручной или автоматической подачей смазки, и смазочный материал может быть подан в продольные каналы 130 для смазки стыка между подушкой 122 и подвижной конструкцией 90. В дополнение, в показанном варианте осуществления, твердая, с низким трением рабочая поверхность 146 подшипника прикреплена к наружной поверхности подвижной конструкции 90. Рабочая поверхность 146 подшипника может быть съемно прикреплена к подвижной конструкции 90 (например, крепежными элементами) или прикреплена наплавлением (например, сваркой). Подшипниковые узлы 110 обеспечивают стык с низким трением и обладают функциональными возможностями передачи больших усилий, обусловленных операцией резания.

[39] В дополнение, набор 150 подкладок может быть установлен между главной опорой 118 и стационарной конструкцией 86 для регулирования положения главной опоры 118. Набор пружин (не показано) может быть установлен между главной опорой 118 и сферическим подшипниковым элементом 126 для обеспечения начальной нагрузки или предварительной нагрузки для обеспечения поддержания подушкой 122 плотного контакта с подвижной конструкцией 90 во время работы. В других вариантах осуществления можно применять подшипниковые узлы других типов.

[40] Как показано на фиг. 11, запястная часть 74 может поворачиваться относительно базовой части 70, благодаря работе одного или нескольких гидравлических исполнительных механизмов (например, гидравлического цилиндра) или исполнительных механизмов 162 перемещения в горизонтальной плоскости. В показанном варианте осуществления, выдвижение и уборка исполнительных механизмов 162 перемещения в горизонтальной плоскости обеспечивает поворот запястной части 74 вокруг поперечной оси 166 перпендикулярной базовой оси 98. Запястная часть 74 может быть повернута между первым или нижним положением (фиг. 12 и 13) и вторым или верхним положением (фиг. 14 и 15), или промежуточным положением между нижним положением и верхним положением. Иначе говоря, исполнительных механизмы 162 перемещения в горизонтальной плоскости приводят в действие запястную часть 74 для поворота в плоскости параллельной базовой оси 98, и плоскость в общем проходит между верхним концом машины 10 и нижним концом машины 10.

[41] В показанном варианте осуществления, каждый исполнительный механизм 162 перемещения в горизонтальной плоскости включает в себя первый конец и второй конец, причем первый конец соединен c подвижной конструкцией 90 базовой части 70, и второй конец соединен c запястной частью 74. Каждый исполнительный механизм 162 проходит через базовую часть 70 стрелы 18, так что исполнительные механизмы 162 установлены в подвижной конструкции 90. Также, поперечная ось 166 может быть смещена от базовой оси 98 так, что поперечная ось 166 и базовая ось 98 не пересекаются. В показанном варианте осуществления, машина 10 включает в себя два цилиндра 162 перемещения в горизонтальной плоскости; в других вариантах осуществления машина 10 может включать в себя меньше или больше исполнительных механизмов 162.

[42] Как показано на фиг. 16 и 17, запястная часть 74 включает в себя первый элемент 174 вблизи первого конца 178 и второй элемент 182 вблизи второго конца 186, и запястная ось 190 проходит между первым концом 178 и вторым концом 186. Первый конец 178 запястной части 74 соединен c подвижной конструкцией 90 базовой части 70, и поэтому запястная часть 74 поступательно или телескопически перемещается с подвижной конструкцией 90 в некотором направлении параллельно базовой оси 98. Режущая головка 22 (фиг. 16) установлена смежно с вторым концом 186 запястной части 74.

[43] Режущая головка 22 установлена смежно с дальним концом стрелы 18. Как показано на фиг. 16, в варианте осуществления режущая головка 22 включает в себя режущий элемент или долото или режущий диск 202, имеющий периферийную кромку 206, и множество режущих долот 210 (фиг. 19) установлены вдоль периферийной кромки 206. Периферийная кромка 206 может иметь круглый (например, кольцевой) профиль, режущие долота 210 могут быть установлены в общей плоскости, образующей плоскость 214 резания (фиг. 18). Режущий диск 202 может вращаться вокруг оси 218 режущего элемента в общем перпендикулярной плоскости 214 резания. В показанном варианте осуществления, ось 218 режущего элемента соосна с запястной осью 190 (фиг. 18).

[44] Как показано на фиг. 18, запястная часть 74 включает в себя универсальный шарнир или карданный шарнир 226, соединяющий первый элемент 174 и второй элемент 182. В частности, первый элемент 174 включает в себя пару параллельных первых проушин 234, и второй элемент 182 включает в себя пару параллельных вторых проушин 238. Первый вал 242 проходит между первыми проушинами 234, и второй вал 246 проходит между вторыми проушинами 238 и соединен c первым валом 242. В некоторых вариантах осуществления второй вал 246 жестко соединен c первым валом 242. Первый вал 242 образует первую ось 250, по существу, перпендикулярную запястной оси 190, и второй вал 246 образует вторую ось 254. Вторая ось 254 может быть, по существу, перпендикулярной оси 218 режущего элемента (фиг. 16). Первая ось 250 и вторая ось 254 ориентированы перпендикулярно друг другу. Универсальный шарнир 226 обеспечивает поворот второго элемента 182 относительно первого элемента 174 вокруг первой оси 250 и второй оси 254. Другие аспекты универсальных шарниров понятны специалисту в данной области техники и не рассмотрены подробно. Среди прочего, включение в состав универсального шарнира 226 обеспечивает режущей головке 22 прецессию вокруг осей 250, 254 универсального шарнира 226, и шарнир 226 обладает функциональными возможностями передачи боковой нагрузки и крутящего момента.

[45] Режущая головка 22 взаимодействует с плоскостью 30 забоя, подрубая плоскость 30 забоя. Режущий диск 202 проходит поперек отрезка длины плоскости 30 забоя в направлении 266 резания. Ведущий участок режущего диска 202 взаимодействует с плоскостью 30 забоя на контактной точке и ориентирован под углом 262 относительно касательной к плоскости 30 забоя на контактной точке. Режущий диск 202 ориентирован под острым углом 262 относительно касательной к плоскости 30 забоя, так что задний участок режущего диска 202 (т.e. участок диска 202, установленный за ведущим участком относительно направления 266 резания) отнесен от плоскости 30. Угол 262 обеспечивает просвет между плоскостью 30 забоя и задним участком режущего диска 202.

[46] В некоторых вариантах осуществления угол 262 имеет величину между приблизительно 0 градусов и приблизительно 25 градусов. В некоторых вариантах осуществления угол 262 имеет величину между приблизительно 1 градус и приблизительно 10 градусов. В некоторых вариантах осуществления угол 262 имеет величину между приблизительно 3 градуса и приблизительно 7 градусов. В некоторых вариантах осуществления угол 262 имеет величину приблизительно 5 градусов.

[47] Как также показано на фиг. 16 и 17, запястная часть 74 дополнительно включает в себя систему подвески для управления перемещением второго элемента 182 относительно первого элемента 174. В показанном варианте осуществления, система подвески включает в себя многочисленные исполнительные механизмы 270 подвески (например, гидравлические цилиндры). Работой исполнительных механизмов 270 подвески можно независимо управлять для поддержания требуемого угла 274 смещения (фиг. 18) между первым элементом 174 и вторым элементом 182. В дополнение, исполнительные механизмы 270 подвески могут быть заполнены текучей средой и действовать одинаково с пружинами для противодействия реактивным силам, передаваемым на режущую головку 22 от плоскости 30 забоя.

[48] В показанном варианте осуществления, система подвески включает в себя четыре гидроцилиндра 270 отнесенных друг от друга вокруг запястной оси 190 на угловой интервал приблизительно 90 градусов. Цилиндры 270 проходят в некотором направлении в общем параллельно запястной оси 190, но цилиндры 270 установлены вблизи конца каждого из первого вала 242 и второго вала 246 универсального шарнира 226. Каждый гидравлический цилиндр 270 включает в себя первый конец, соединенный c первым элементом 174, и второй конец, соединенный c вторым элементом 182. Концы каждого цилиндра 270 могут быть соединены с первым элементом 174 и вторым элементом 182 сферическими соединительными муфтами для обеспечения поворота. Система подвески передает режущую силу, как момент, по универсальному шарниру 226, и управляет жесткостью между первым элементом 174 и вторым элементом 182.

[49] В других вариантах осуществления система подвески может включать в себя меньше или больше исполнительных механизмов 270 подвески. Исполнительные механизмы 270 подвески могут быть установлены в отличающейся конфигурации между первым элементом 174 и вторым элементом 182. В других вариантах осуществления система подвески может включать в состав одну или несколько механических пружинных элементов вместо или в дополнение к гидравлическим цилиндрам 270. Также в некоторых вариантах осуществления манифольд 184 текучей среды (например, манифольд многослойной конструкции - фиг. 16 и 17) может быть установлен между первым элементом 174 и универсальным шарниром 226 для обеспечeния сообщения текучей средой с исполнительными механизмами 270 подвески.

[50] Как показано на фиг. 19, режущая головка 22 установлена смежно с вторым концом 186 запястной части 74 (фиг. 16). Режущий диск 202 жестко соединен c несущим элементом 282, который установлен на валу 286 для вращения (например, с помощью подшипников 288 с цилиндрическими или коническими роликами) вокруг оси 218 режущего элемента. Режущая головка 22 дополнительно включает в себя кожух 290. В показанном варианте осуществления, кожух 290 установлен между вторым концом 186 запястной части 74 и валом 286, и кожух 290 выполнен, как отдельная конструкция, съемно соединенная c вторым концом 186 запястной части 74 (например, крепежными элементами) и съемно соединенная c валом 286 (например, крепежными элементами). В некоторых вариантах осуществления кожух 290 выполнен, как многочисленные отдельные части, соединенные вместе.

[51] Кожух 290 несет элемент 302 создания вынужденных колебаний. Элемент 302 создания вынужденных колебаний включает в себя вал 306 вибратора и эксцентричную массу 310, установленную на валу 306 вибратора. Вал 306 вибратора приводится во вращение двигателем 314 и поддерживается для вращения (например, с помощью подшипников 316 с цилиндрическими или коническими роликами) относительно кожуха 290. Вращение эксцентричной массы 310 создает эксцентрические колебания в кожухе 290, на валу 286 и в режущем диске 202. Элемент 302 создания вынужденных колебаний и режущая головка 22 могут быть одинаковыми с элементом вибратора и режущим долотом, описанным публикации заявки на патент США 2014/0077578, поданной 20 марта 2014 г., в целом включена в виде ссылки в данном документе. В показанном варианте осуществления, режущий диск 202 поддерживается для свободного вращения относительно вала 286; то есть, вращение режущего диска 202 не предотвращается и диск принудительно не приводится во вращение ничем, кроме колебаний, наведенных элементом 302 создания вынужденных колебаний и/или реактивных сил, действующих на режущий диск 202 от плоскости 30 забоя.

[52] Как показано на фиг. 20, система 34 перемещения материала включает в себя загребающую головку 316 и конвейер 318. Загребающая головка 316 включает в себя лоток или платформу 322 и вращающиеся рукояти 326 (фиг. 5). Когда машина 10 продвигается вперед, вырубленный материал надвигается на платформу 322, и вращающиеся рукояти 326 перемещают вырубленный материал на конвейер 318 для транспортировки материала к заднему концу машины 10. Конвейер 318 может быть цепным конвейером, приводимым в движение одной или несколькими звездочками 330. В показанном варианте осуществления, конвейер 318 соединен c загребающей головкой 316 шарнирным соединением 334 и установлен с возможностью перемещения относительно шасси 14 с помощью ролика 338 (фиг. 24). В других вариантах осуществления рукояти могут скользить или смещаться поперек участка платформы 322 (а не вращаться) для направления вырубленного материала на конвейер 318. Кроме того, в других вариантах осуществления система 34 перемещения материала может также включать в себя пару шарнирно-сочлененных рукоятей, каждая из которых несет ковш для удаления материала с площади впереди машины 10 и направления материала на платформу 322.

[53] Как показано на фиг. 21, загребающая головка 316 и конвейер 318 соединены вместе и установлены с возможностью перемещения относительно шасси 14. Конкретно, загребающая головка 316 и конвейер 318 соединены c шасси 14 связующим звеном 350 и внедряющим исполнительным механизмом 354. Хотя только одно связующее звено 350 и внедряющий исполнительный механизм 354 показаны на фиг. 20, понятно, что машина 10 может включать в себя аналогичное связующее звено 350 и внедряющий исполнительный механизм 354 с каждой стороны машины 10.

[54] В показанном варианте осуществления, первый конец связующего звена 350 соединен с возможностью поворота c шасси 14 (например, вблизи верхнего конца передней части шасси 14), и второй конец связующего звена 350 соединен с возможностью поворота c загребающей головкой 316. Внедряющий исполнительный механизм 354 соединен между шасси 14 и связующим звеном 350 так, что при работе внедряющий исполнительный механизм 354 перемещает загребающую головку 316 и конвейер 318 относительно шасси 14 (перемещение, обычно называют «внедрение»). Загребающая головка 316 и шасси 14 могут перемещаться между убранным положением (фиг. 20 и 21) и выдвинутым положением (фиг. 22 и 23), и в любое промежуточное положение между убранным положением и выдвинутым положением. Ход внедряющих исполнительных механизмов 354 можно измерять датчиком (например, внутренним измерительным преобразователем - не показано). В некоторых вариантах осуществления внедряющие исполнительные механизмы 354 включают в себя плавающие поршни для удержания передней кромки платформы 322 прижатой к грунту.

[55] В общем, соединение между запястной частью 74 и базовой частью 70 установлено впереди (т.е. дальним) относительно телескопического соединения между стационарной конструкцией 86 и подвижной конструкцией 90. В результате, шарнирно-сочлененная часть стрелы 18 является более компактной, при этом уменьшается площадь между режущей головкой 22 и передней кромкой загребающей головки 316. Также система 34 перемещения материала соединена c шасси 14 независимо от стрелы 18. В результате, систему 34 перемещения материала можно выдвигать и убирать независимо от стрелы 18. Например, стрелу 18 можно выдвигать относительно шасси 14, и систему 34 перемещения материала можно выдвигать на расстояние, которое больше, меньше, или равно выдвижению стрелы 18. Данное обеспечивает гибкое управление операциями резки и подбора. В некоторых вариантах осуществления систему 34 перемещения материала можно выдвигать и убирать в пределах линейного расстояния приблизительно 500 мм, и стрелу 18 можно выдвигать и убирать в пределах того же расстояния.

[56] Хотя режущая головка 22 описана выше для горной машины (например, машины для проходки штрека), понятно, что один или несколько независимых аспектов стрелы 18, режущей головки 22, системы 34 перемещения материала и/или другие компоненты можно встроить в машины другого типа и/или можно устанавливать на стреле машины другого типа. Примеры машин другого типа могут включать в себя (но без ограничения этим) буровые станки, проходческие комбайны, туннелепроходческие или буровые машины, машины непрерывной выемки, машины для разработки длинными очистными забоями и экскаваторы.

[57] Хотя различные аспекты описаны подробно со ссылками на некоторые варианты осуществления, существуют вариации и модификации в объеме и сущности одного или нескольких описанных независимых аспектов. Различные признаки и преимущества изложены ниже в формуле изобретения.

Группа изобретений относится к режущим узлам машины для выемки горной породы и к самой машине для выемки горной породы. Режущий узел содержит стрелу и режущее устройство. Стрела, установленная на раме, содержит первую и вторую части. Первая часть содержит первую и вторую конструкции с возможностью скольжения относительно друг друга. Вторая часть содержит первый элемент, соединенный с возможностью поворота со второй конструкцией, и второй элемент, соединенный с возможностью поворота c первым элементом универсальным шарниром. Вторая часть дополнительно содержит множество смещающих элементов, соединенных между первым элементом и вторым элементом. Стрела дополнительно содержит первый гидравлический исполнительный механизм для поворота первого элемента относительно первой части и второй гидравлический исполнительный механизм для приведения в скользящее перемещение второго элемента относительно первой части. Режущее устройство установлено на втором элементе. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения горной породы. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 24 ил.

1. Режущий узел для машины для выемки горной породы, содержащей раму, причем режущий узел содержит:

стрелу, установленную на раме, причем стрела содержит первую часть и вторую часть, первая часть содержит первую конструкцию и вторую конструкцию, которая может скользить относительно первой конструкции, вторая часть содержит первый элемент, соединенный с возможностью поворота со второй конструкцией, и второй элемент, соединенный с возможностью поворота c первым элементом универсальным шарниром, причем вторая часть дополнительно содержит множество смещающих элементов, соединенных между первым элементом и вторым элементом, при этом стрела дополнительно содержит первый гидравлический исполнительный механизм для поворота первого элемента относительно первой части и второй гидравлический исполнительный механизм для приведения в скользящее перемещение второго элемента относительно первой части; и

режущее устройство, установленное на втором элементе.

2. Режущий узел по п. 1, в котором первая часть установлена на поворотной платформе с возможностью поворота вбок относительно шасси вокруг оси поворота, при этом вторая часть может поворачиваться относительно первой части вокруг поперечной оси, ориентированной перпендикулярно оси поворота.

3. Режущий узел по п. 2, в котором скользящее перемещение второй конструкции перемещает вторую часть к оси поворота и от нее.

4. Режущий узел по п. 1, в котором режущее устройство содержит режущий диск, имеющий режущую кромку, установленную в плоскости резания, причем плоскость резания ориентирована в направлении перпендикулярно продольной оси второй части стрелы.

5. Режущий узел по п. 1, в котором режущее устройство содержит режущий диск и средство создания вынужденных колебаний, причем средство создания вынужденных колебаний содержит эксцентричную массу, закрепленную для эксцентричного вращения и установленную вблизи режущего диска, при этом вращение эксцентричной массы создает колебания режущего устройства.

6. Режущий узел для машины для выемки горной породы, содержащей раму, причем режущий узел содержит:

стрелу, содержащую первый конец, установленный на раме, и второй конец, причем стрела содержит первую часть, смежную с первым концом, и вторую часть, смежную со вторым концом, причем вторая часть установлена с возможностью перемещения относительно первого конца телескопическим соединением и может поворачиваться относительно первой части вокруг оси, причем вторая часть содержит первый элемент и второй элемент, причем первый элемент непосредственно соединен с первой частью, второй элемент соединен с возможностью поворота c первым элементом и расположен смежно второму концу, при этом стрела дополнительно содержит по меньшей мере один гидравлический исполнительный механизм для поворота первого элемента относительно первой части, причем по меньшей мере один гидравлический исполнительный механизм расположен в телескопическом соединении, при этом стрела дополнительно содержит по меньшей мере один смещающий элемент, соединенный между первым элементом и вторым элементом; и

режущее устройство, установленное на втором конце стрелы.

7. Режущий узел по п. 6, в которой телескопическое соединение установлено между первым концом стрелы и осью.

8. Режущий узел по п. 6, в котором второй элемент несет режущее устройство, причем второй элемент соединен с возможностью поворота c первым элементом универсальным шарниром.

9. Режущий узел по п. 6, в котором вторая часть может поворачиваться в первой плоскости между поднятым положением и опущенным положением, при этом первый конец установлен с возможностью поворота вбок относительно рамы во второй плоскости, ориентированной перпендикулярно первой плоскости.

10. Машина для выемки горной породы, содержащая:

шасси;

стрелу, установленную на шасси, причем по меньшей мере часть стрелы может перемещаться относительно шасси между убранным положением и выдвинутым положением;

режущее устройство, установленное на стреле; и

устройство перемещения материала, установленное на шасси независимо от стрелы, причем устройство перемещения материала может перемещаться относительно шасси между убранным положением и выдвинутым положением независимо от стрелы.

11. Машина для выемки горной породы по п. 10, в которой стрела содержит первую часть, соединенную c шасси, и вторую часть соединенную с возможностью поворота c первой частью, причем вторая часть может поворачиваться вокруг поперечной оси между верхней частью и нижним положением.

12. Машина для выемки горной породы по п. 11, в которой устройство перемещения материала содержит лопату, имеющую переднюю кромку, причем устройство перемещения материала может перемещаться независимо от стрелы для установки передней кромки смежно с режущим устройством, когда стрела занимает нижнее положение.

13. Машина для выемки горной породы по п. 11, в которой устройство перемещения материала содержит лопату, имеющую переднюю кромку, причем устройство перемещения материала может перемещаться независимо от стрелы для установки передней кромки на одинаковом расстоянии от конца шасси с режущим устройством.

14. Машина для выемки горной породы по п. 10, в которой устройство системы перемещения материала содержит лопату, по меньшей мере одну рукоять и конвейер, причем лопата имеет переднюю кромку для приема материала, по меньшей мере одна рукоять взаимодействует с материалом и продвигает материал к конвейеру, конвейер переносит материал к заднему концу шасси.

15. Машина для выемки горной породы по п. 10, в которой шасси содержит поворотную платформу, несущую стрелу, для поворота вокруг оси поворота, при этом стрела содержит первую конструкцию и вторую конструкцию, которая может скользить относительно первой конструкции, для перемещения режущего устройства к поворотной платформе и от нее.

16. Машина для выемки горной породы по п. 10, в которой устройство перемещения материала соединено со связующим звеном, соединенным с возможностью поворота c шасси, при этом связующее звено поворачивается относительно шасси гидравлическим исполнительным механизмом для перемещения устройства перемещения материала между убранным положением и выдвинутым положением.

17. Машина для выемки горной породы по п. 10, в которой шасси содержит поворотную платформу, несущую стрелу, для поворота вокруг оси поворота, и дополнительно содержащую несущий элемент обслуживания для несения рабочих линий, причем несущий элемент обслуживания проходит между шасси и стрелой.

18. Машина для выемки горной породы по п. 10, в которой режущее устройство содержит режущий диск и средство создания вынужденных колебаний, причем средство создания вынужденных колебаний содержит эксцентричную массу, закрепленную для эксцентричного вращения и установленную вблизи режущего диска, при этом вращение эксцентричной массы создает колебания режущего устройства.