Исполнительный орган горного комбайна Российский патент 2024 года по МПК E21C25/00 

Область техники изобретения

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород резцами горных комбайнов с планетарными исполнительными органами.

Уровень техники

Проходческо-очистные комбайны бурового действия выпускаются с одним и двумя исполнительными органами с двумя и тремя кинематически не связанными приводами, один из которых предназначен для переносного движения дисков, два других – для относительного вращения. В конструкции привода переносного движения предусмотрена синхронизация переносного вращения двух исполнительных органов, выполненная в виде зубчатой кинематической передачи с устройством ее размыкания.

В качестве прототипа принята механическая компоновка приводов дисков проходческо-очистного комбайна Урал-20Р с двумя исполнительными органами, имеющий превалирующее значение в промышленных условиях [Старков, Л.И. Развитие механизированной разработки калийных руд / Л.И. Старков, А.Н. Земсков, П.И. Кондрашев. – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2007. – 522 с. (с. 217–225)]. Резцы указанного комбайна при работе разрушают забой периодическими, последовательными, расходящимися к периферии забоя резами с переменной глубиной. Существенный недостаток такой схемы разрушения забоя состоит в том, что резы резцовых дисков каждого планетарного исполнительного органа не ориентированы относительно друг друга и занимают произвольное положение.

Отсутствие ориентации резов резцовых дисков планетарного исполнительного органа относительно друг друга объясняется тем, что приводы относительного и переносного движения комплектуются асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Одна из особенностей этих электродвигателей состоит в том, что при изменении действующей нагрузки, варьируется величина скольжения электродвигателя и изменяется частота вращения ротором относительного и переносного движения дисков, соответственно, отношение этих частот и положения резов относительно друг друга на поверхности забоя. Таким образом, резы на поверхности забоя одного диска, относительно резов другого диска будут занимать произвольное положение.

Экспериментальными исследованиями установлено, что разрушение горного массива строго ориентированными шахматными резами по сравнению с последовательными резами позволяет улучшить качество горной массы и снизить энергозатраты на ее отбойку [Харламова Н. А. Влияние глубины и шага резания на энергоемкость разрушения и выход некондиционной мелкой фракции. Горный журнал. Изв. вузов. 1997, №1–2, с. 8–12].

Конструктивный недостаток исполнительных органов серийных горных комбайнов обусловлен сложностью силовых кинематических связей приводов, реализованных посредством цилиндрических и планетарных передач и трех электродвигателей.

При работе комбайна центральная часть забоя разрушается обоими планетарными органами, в каждом из которых в период движения диска в указанной зоне происходит снижение нагрузки и возникновение колебаний с большими амплитудами. Особенно большие динамические нагрузки при повторном ходе комбайна неполным сечением забоя.

Область работы комбайнов по углу наклона проводимых выработок ограничивается тяговой способностью гусеничных органов перемещения.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение эксплуатационных свойств горного комбайна посредством повышения эффективности процесса отбойки горной массы, снижения динамических нагрузок приводов его исполнительных органов.

Для достижения технических результатов необходимо между приводами относительного и переносного движения дисков каждого исполнительного органа установить жесткую кинематическую связь, имеющую постоянное значение отношения частот вращения относительного к переному, и обеспечивающую разрушение забоя шахматно-последовательными резами с расположением последующих резов посередине двух предыдущих. Предложенная компоновка приводов реализуется посредством передачи вращения от приводов относительного движения через зубчатые пары редуктору синхронизации переносного движения дисков и имеет следующие преимущества:

- шахматно-последовательные резы позволяют разрушать забой с большим шагом и, следовательно, меньшим числом резцов на исполнительных органах, вследствие чего снижается реакция забоя на исполнительные органы в направлении движения, а область работы комбайнов без проскальзывания гусениц увеличивается;

- шахматно-последовательные резы являются более эффективными по сравнению с нестабильными резами, возникающими при работе серийных комбайнов, поэтому разрушение массива шахматно-последовательными резами для глубин резания, свойственных комбайновой выемке, позволяет снизить выход мелких фракций в руде и удельный расход энергии на отбойку.

Таким образом, технический результат предложения обеспечивается более эффективными шахматно-последовательными резами горного массива, снижением динамических эксплуатационных нагрузок и расширение области работы горных комбайнов без проскальзывания гусениц.

Признаки заявляемого технического решения, отличные от признаков известных устройств и способов разрушения горного массива состоят в использовании дополнительной жесткой кинематической связи между приводами относительного и переносного движения дисков исполнительных органов горных комбайнов, реализованной посредством зубчатых пар, позволяющую разрушать горный массив шахматно-последовательными резами.

Описание чертежей

На фиг. 1 – схема компоновки исполнительного органа горного комбайна.

На фиг. 2 – кинематическая схема приводов исполнительных органов комбайна.

На фиг. 3 – схема шахматно-последовательных резов при разрушении забоя планетарным исполнительным органом.

Осуществление изобретения

Исполнительный орган горного комбайна, включающий два планетарных исполнительных органа 1, 2 (фиг. 1). Каждый из упомянутых исполнительных органов оснащён резцовыми дисками 4, которые, в свою очередь, закреплены на выходных валах раздаточных редукторов 3 и получают относительное вращение от электродвигателей 7, 8 через редукторы 5, 6. Редукторы 5, 6 также оснащены зубчатыми колесами 26, 22 (фиг. 2), установленными на полных валах 27, 23 для передачи переносного вращения исполнительным органам 1 и 2 (фиг. 1) соответственно. Редуктор переносного движения 9 в данной компоновке обеспечивает синхронизацию переносного движения и жесткую кинематическую связь привода относительного движения дисков с переносным движением. Редуктор переносного вращения, обеспечивающий жесткую кинематическую связь, через зубчатые пары 14-15-16-17-18-19 (фиг. 2) совместно с механизмом синхронизации переносного движения резцовых дисков 25-24-20-21, обеспечивают реализацию шахматно-последовательных резов при разрушении горного массива. (Схема передачи движения описана только для исполнительного органа 2. Для исполнительного органа 1 схема передачи движения будет аналогичной.)

Такая жесткая кинематическая связь редукторов относительного вращения 5, 6 (фиг. 1) и редуктора переносного движения 9 позволяет установить постоянное значение отношения частот вращения относительного и переносного движения, не зависящее от действующей нагрузки на электродвигателях 7, 8 и, соответственно, от величины изменения скольжения электродвигателей 7, 8.

Схема разрушения забоя шахматно-последовательными резами для одного исполнительного органа приведена на фиг. 3. Посередине между последовательными резами одного резцового диска 28 располагаются последовательные резы второго диска 29, обеспечивая таким образом разрушение горного массива шахматно-последовательными резами.

Основным расчетным параметром осуществления шахматно-последовательного разрушения горного массива является отношение относительной частоты вращения дисков к переносной частоте. При выборе оптимального значения отношения скоростей вращения дисков эффективность резов повышается.

Заявляемое изобретение может найти широкое применение в горной промышленности, в частности, в горных комбайнах бурового действия с планетарными исполнительными органами.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород резцами горных комбайнов с планетарными исполнительными органами. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных свойств горного комбайна посредством повышения эффективности процесса отбойки горной массы и снижения динамических нагрузок приводов его исполнительных органов. Заявлена компоновка исполнительных органов горного комбайна, включающая два планетарных исполнительных органа, содержащих резцовые диски с приводами относительного и переносного движения и механизм синхронизации переносного движения планетарных исполнительных органов. При этом приводы относительного движения дисков соединены с приводом переносного движения и механизмом синхронизации переносного движения посредством редукторов относительного движения. Привод переносного движения с механизмом синхронизации переносного движения выполнен в виде редуктора переносного движения с жесткой кинематической связью, имеющей постоянное значение отношения частот вращения относительного и переносного движения. Зубчатые пары редуктора переносного движения связаны с зубчатыми парами редукторов относительного движения и выполнены с возможностью обеспечения разрушения горного массива шахматно-последовательными резами с расположением последующих резов между двумя предыдущими. 3 ил.

Компоновка исполнительных органов горного комбайна, включающая два планетарных исполнительных органа, содержащих резцовые диски с приводами относительного и переносного движения и механизм синхронизации переносного движения планетарных исполнительных органов, отличающаяся тем, что приводы относительного движения дисков соединены с приводом переносного движения и механизмом синхронизации переносного движения посредством редукторов относительного движения, при этом привод переносного движения с механизмом синхронизации переносного движения выполнен в виде редуктора переносного движения с жесткой кинематической связью, имеющей постоянное значение отношения частот вращения относительного и переносного движения, зубчатые пары которого связаны с зубчатыми парами редукторов относительного движения и выполнены с возможностью обеспечения разрушения горного массива шахматно-последовательными резами с расположением последующих резов между двумя предыдущими.