Исполнительный орган горного комбайна Российский патент 2022 года по МПК E21C27/24 

Область техники изобретения

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в проходческо-очистных комбайнах для разрушения горного массива рабочим инструментом исполнительных органов.

Уровень техники

Известны способы разрушения горного массива пересекающимися резцами с использованием планетарно-дисковых и роторных исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов [1, 2, 3].

В известных способах разрушение горного массива осуществляется тангенциальными и радиальными резами роторных исполнительных органов, либо циклоидально-радиальными резами планетарно-дисковых органов.

Общий недостаток, снижающий эффективность использования известных способов разрушения горного массива, обусловлен большим количеством резцов, установленных на обоих исполнительных органах. На основании экспериментальных исследований выявлено, что шаг резания, при котором удельный расход энергии на разрушение горного массива перекрестными резами минимален, составляет около 3 см [4]. Большое количество резцов, находящихся в контакте с горным массивом, приводит к росту реакции забоя на исполнительный орган в направлении, противоположном перемещению комбайна и ограничению области работы комбайна без проскальзывания гусениц. Для устранения проскальзывания гусениц необходимо увеличивать тяговую способность гусениц, либо использовать органы разрушения, имеющие меньшее количество резцов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является планетарный наклонно-дисковый исполнительный орган проходческо-очистного комбайна, реализующий способ разрушения горного массива перекрестными резами. Вращающиеся в противоположные стороны относительно продольной оси исполнительного органа диски, установленные под углом к плоскости, образованной продольной осью органа разрушения и радиальным направлением относительно оси, и разрушают массив последовательными, пересекающимися резами радиально-тангенциального и тангенциально-радиального направлений [5]. Данное устройство органа разрушения принято в качестве прототипа.

К общим недостаткам прототипа относится суммирование вращающихся моментов, возникающих при разнонаправленном вращении резцовых дисков. Так при движении взаимодействующих с забоем установленных на дисках резцов вниз, силы реакции забоя на резцы будут направлены вверх, это приводит к снижению тяговой способности гусениц, вызывает периодическое проскальзывание гусениц комбайна, а также приводит к возникновению динамических нагрузок в приводах и снижению курсовой устойчивости комбайна. Второй недостаток этого устройства обусловлен тем, что траектории движения резцов (для одного резцового диска - расходящиеся, а для другого - сходящиеся) имеют участки, на которых разрушение горного массива происходит блокированными резами, характеризующимися повышенными удельным расходом энергии и выходом мелких фракций в отбитой руде. Блокированным является рез, у которого отсутствует влияние на соседние резы.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационных качеств комбайна, обусловленных снижением выхода мелких фракций в руде, снижением расхода энергии на разрушение массива и увеличением тяговой способности гусеничного органа перемещения комбайна.

Для достижения технического результата при осуществлении изобретения необходимо разрушать горный массив перекрестными, периодическими, расходяще-сходящими резами циклоидально-радиального направления с равной глубиной в местах их пересечения. Резцовые диски установлены под углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси движения комбайна. При такой компоновке исполнительного органа забой разрушается резами передней части одного диска (передняя по ходу переносного движения диска кромка диска) и резцами задней части другого диска (задняя кромка). Центральная часть исполнительного органа оснащена роторным забурником, который разрушает центральную часть забоя с неэффективной зоной перекрестного резания.

Технический результат достигается тем, что в изобретении у расходяще-сходящихся, циклоидально-радиальных резов, по сравнению с резами прототипа, между глубиной и шагом резов существует однозначная зависимость, т.е. в первой половине поворота резцового диска шаг и глубина резов увеличивается, а во второй половине - уменьшается. При однозначной зависимости параметров резов снижается удельный расход энергии на разрушение и содержание мелких фракций в отбитой руде.

При движении резцовых дисков 1, 2 (фиг. 1) вниз, а забойных резцов 3 диска вверх реакция забоя на резцы направлена вниз, что увеличивает силу сцепления и тяговую способность гусениц с почвой. Движение резцовых дисков вверх происходит в общей зоне разрушения забоя обоими исполнительными органами, поэтому снижение тяговой способности в этот период значительно меньше по сравнению с его увеличением при движении вверх резцовых дисков, а суммарная реакция забоя на оба диска, в отличие от прототипа, увеличивает тяговую способность гусениц. Увеличению тяговой способности гусениц также способствует отсутствие вертикальной составляющей реакции забоя в зоне, разрушаемой забурником.

Перемещение резцовых дисков с задней режущей кромкой вверх сопровождается заполнением пространства между диском и забоем отбитой горной массой, ее переизмельчением и дополнительными потерями энергии в приводах относительного и переносного движения. Для устранения заполнением пространства между диском и забоем отбитой горной массой, ее переизмельчением и дополнительными потерями энергии необходимо использовать резцовые диски с отверстиями между ступицей 11 и ободом 12 (фиг. 1), на котором крепятся резцедержатели.

Описание чертежей

На фиг. 1 показана схема компоновки исполнительного органа проходческо-очистного комбайна;

на фиг. 2 - схема перекрестных резов исполнительного органа проходческо-очистного комбайна.

Осуществление изобретения

Исполнительный орган проходческо-очистного комбайна (фиг. 1) включает два планетарных наклонно-дисковых исполнительных органа, каждый из которых состоит из двух резцовых дисков 1, 2, на которых закреплены забойные резцы 3 с резцедержателями 4, кутковые резцы 5 с резцедержателями 6, роторного забурника 7 с такими же забойными 8 и кутковыми 9 резцами и рукояти 10. Резцовые диски выполнены с отверстиями между ступицей 11 и ободом 12, на котором крепятся резцедержатели 4, 6. Ступица 11 и обод 12 соединены лучами 13.

Изобретение работает следующим образом.

При рабочем ходе комбайна разрушение центральной части забоя происходит резами 16 (фиг. 2) роторного забурника 7 (фиг. 1), установленного на рукояти 10 (фиг. 1), забойными 8 и кутковыми 9 резцами (фиг. 1). Резцовые диски 1 и 2 (фиг. 1) реализуют относительное движение по направлению ω_О, в то же время рукоять 10 (фиг. 1) совершает переносное движение по направлению ω_П (фиг. 1). Наклон резцовых дисков под углом λ обеспечивает разрушение забоя передней по ходу движения рукояти частью режущей кромки диска 1 (фиг. 1) и задней по ходу движения рукояти частью режущей кромки диска 2 (фиг. 1), преимущественно с помощью забойных резцов 3 (фиг. 1), установленных в резцедержателях 4 (фиг. 1). Это позволяет отрабатывать массив перекрестными, периодическими, расходяще-сходящимися резами 14, 15 (фиг. 2) циклоидально-радиального направления с одинаковой глубиной реза в местах их пересечения. При изменении направления движения (поворотах) комбайна горный массив разрушается забойными резцами 3, 8 (фиг. 1) и кутковыми резцами 5, 9 (фиг. 1) резцовых дисков и роторного забурника.

Установленные на резцовых дисках кутковые резцы 5 (фиг. 1) в периоды прямолинейного движения комбайна имеют незначительную нагрузку, увеличивающуюся при выполнении маневровых операций.

Заявляемое изобретение может найти широкое применение в горной промышленности, в частности, проходческо-очистных комбайнов бурового действия, используемых при добыче полезных ископаемых подземным способом.

Литература

1. Патент РФ №2375571 от 10.12.2009.

2. Патент РФ №2460882 от 10.09.2012.

3. Патент РФ №2465458 от 27.10.2012.

4. Исследование схемы перекрестного резания / Старков Л.И. [и др.] // Горный журнал. Изв. Вузов. - 1997. - № 8 - С. 121-123.

5. Патент РФ №2522111 от 10.07.2014.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в проходческо-очистных комбайнах для разрушения горного массива рабочим инструментом исполнительных органов. Исполнительный орган проходческо-очистного комбайна включает два планетарных наклонно-режущих исполнительных органа с вращающимися резцовыми дисками, установленными на рукоятях, осуществляющих переносное движение. При этом резцовые диски упомянутых планетарных наклонно-режущих исполнительных органов установлены под углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси движения комбайна, для обеспечения возможности разрушения забоя резцами передней и задней по ходу движения рукоятей кромками резцовых дисков разных планетарных наклонно-режущих исполнительных органов перекрестными, периодическими, расходяще-сходящимися резами циклоидально-радиального направления с равной глубиной в местах их пересечения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении эксплуатационных качеств комбайна, обусловленных снижением выхода мелких фракций в руде, снижением расхода энергии на разрушение массива и увеличением тяговой способности гусеничного органа перемещения комбайна. 2 ил.

Исполнительный орган проходческо-очистного комбайна, включающий два планетарных наклонно-режущих исполнительных органа с вращающимися резцовыми дисками, установленными на рукоятях, осуществляющих переносное движение, отличающийся тем, что резцовые диски упомянутых планетарных наклонно-режущих исполнительных органов установлены под углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси движения комбайна, для обеспечения возможности разрушения забоя резцами передней и задней по ходу движения рукоятей кромками резцовых дисков разных планетарных наклонно-режущих исполнительных органов перекрестными, периодическими, расходяще-сходящимися резами циклоидально-радиального направления с равной глубиной в местах их пересечения.