Отбойно-погрузочное устройство горного комбайна Российский патент 2024 года по МПК E21C35/00 E21D9/10 F16D1/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к горным комбайнам непрерывного действия, и предназначено для повышения надежности работы горных комбайнов, используемых при проведении горных выработок, а также исключение нарушения геометрии сечения горной выработки, при добыче полезных ископаемых подземным способом.

Уровень техники

В горной промышленности известно большое количество горных комбайнов с нижним отбойно-погрузочным устройством.

Известен удлиняемый режущий барабан для горного комбайна роторного типа (Патент США №2770448). Он содержит опоры, привод, центральную и концевые части режущего барабана, выполненные с возможностью удлинения. Недостатком аналога является телескопический принцип установки концевых частей режущего барабана в центральную. Это негативно сказывается на работоспособности всего режущего барабана при внезапных нагрузках на концевые части геологическими включениями высокой плотности, которые могут привести к заклиниванию вращения режущего барабана.

Также известен раздвижной фрезерный барабан для бурильной машины (Патент РФ №2422634). Он состоит из нижней балки, правой секции концевого барабана, секции центрального барабана, секции левого концевого барабана, приводного узла, промежуточного вала и удлинителей левого и правого концевых барабанов. Данное устройство принято за прототип. Недостатком прототипа, также, как и аналога является невозможность конструкции адаптивно реагировать на геологические включения высокой твердости, что приводит к нарушению геометрии сечения выработки и повышению риска обвалов боковых стен выработки и/или обрушению кровли.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности работы горного комбайна в целом и нижнего отбойно-погрузочного устройства в частности, а также исключение нарушения геометрии сечения выработки в процессе проходки и безаварийность работы приводов отбойно-погрузочного устройства.

Указанные выше технические результаты достигаются тем, что отбойно-погрузочное устройство горного комбайна содержит два режущих узла, каждый из которых включает привод с редуктором, на одном выходном валу которого установлен наружный режущий барабан, а другой посредством муфты соединен с внутренним режущим барабаном, упомянутые внутренние режущие барабаны установлены на общем центрирующем валу, упомянутая муфта имеет приводной элемент и опорный элемент, упомянутый приводной элемент выполнен с возможностью передачи вращения от выходного вала редуктора внутреннему режущему барабану, а упомянутый опорный элемент содержит сферическую опорную поверхность для установки упомянутого центрирующего вала.

Указанные выше технические результаты достигаются также тем, что муфта выполнена как одно целое и имеет шлицевую внутреннюю часть для установки на выходном валу редуктора.

Указанные выше технические результаты достигаются также тем, что муфта выполнена из конструкционной углеродистой стали подвергаемой закалке, сферическая опорная поверхность выполнена с радиусом не менее 100мм и твердостью не менее 47HRC.

Указанные выше технические результаты достигаются также тем, что приводной элемент муфты выполнен в форме прямоугольной призмы.

Сопоставление заявляемого горного комбайна с существующими на сегодняшний день техническими решениями, позволяет сделать вывод об отсутствии в последних - признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого изобретения.

Также изобретение не следует явным образом из уровня техники, поэтому авторы считают, что объект является новым и имеет изобретательский уровень, поскольку при отсутствии вышеуказанных технических решений, не представляется возможным обеспечить повышение надежности работы горного комбайна в целом и нижнего отбойно-погрузочного устройства в частности, а также исключить нарушения геометрии сечения выработки в процессе проходки и добиться безаварийной работы приводов отбойно-погрузочного устройства горного комбайна, а, следовательно, исчезает и технический результат.

Описание чертежей

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где изображено:

Фиг. 1 - Отбойно-погрузочное устройство горного комбайна. Общий вид;

Фиг. 2 -Установка опорно-приводного вала в центрирующем валу. Разрез.

Осуществление изобретения

Отбойно-погрузочное устройство горного комбайна содержит два режущих узла 1, каждый из которых содержит привод 2, редуктор 3, наружный режущий барабан 4, внутренний режущий барабан 5. Внутренние режущие барабаны режущих узлов установлены на центрирующем валу 6. Редуктор 3 содержит выходной вал 7, зубчатые колеса 8 и опорно-приводной вал 9. Опорно-приводной вал 9 содержит концевую часть 10, выполненную с возможностью передачи вращения, приводную часть квадратной формы 11 и опорную часть сферической формы 12.

Добыча твердых полезных ископаемых методом проходки включает в себя ряд сложных технологических процессов, таких как, разрушение горной породы, формирование необходимой геометрии (профиля) выработки, удаление отбитой породы из зоны обработки, транспортировка отбитой породы и т.д. Горные комбайны предназначены для выполнения все этих процессов.

Одной из актуальных задач в этой области является поиск решений по обеспечению стабильной работы режущих узлов горного комбайна на породах различной твердости.

Добываемые горные породы имеют значительный разброс механических, физических и геологических свойств. И прочность горных пород - является одним из важнейших параметров. Это свойство горных пород в определенных условиях, не разрушаясь, воспринимать воздействия механических нагрузок. Чем выше прочность горной породы, тем выше силы резания, которые необходимо приложить для ее разрушения и тем большие нагрузки действуют на узлы и агрегаты горного комбайна.

Изобретение работает следующим образом: Горный комбайн, оборудованный отбойно-погрузочным устройством в соответствии с настоящим изобретением, движется по горной выработке до соприкосновения с поверхностью забоя. Режущие узлы 1 начинают разрушать забой. В каждом из них от привода 2, посредством зубчатых колес 8, установленных в редукторе 3 начинают вращение наружный режущий барабан 4, установленный на выходном валу 7 редуктора 3 и внутренний режущий барабан 5. Вращение внутреннему режущему барабану 5 передается от зубчатых колес 8 редуктора 3 посредством опорно-приводного вала 9. Концевая часть 10 опорно-приводного вала 9, выполненная с возможностью передачи вращения (например, в виде зубчатого колеса или вал-шестерни), входит в зацепление с зубчатыми колесами 8, передавая вращение на приводную часть квадратной формы 11 опорно-приводного вала 9, установленную с зазорами в пазу внутреннего режущего барабана 5. Внутренние режущие барабаны 5 режущих узлов 1, в свою очередь, установлены на центрирующем валу 6, опирающемуся на опорные части сферической формы 12 опорно-приводных валов 9.

В процессе выполнении комбайном своей основной функции по разрушению забоя, при контакте внутренних режущих барабанов 5 с геологическими включениями в виде крепких пород, возникает повышенная радиальная нагрузка от забоя на какой-либо из внутренних режущих барабанов 5 установленных на общий центрирующий вал 6. В результате чего из-за смещения оси вращения режущего барабана 5 встретившегося с крепкой породой относительно оси вращения опорно-приводного вала 9 возникают упругие деформации, при которых происходит жесткое замыкание кинематической связи между центрирующим валом 6 и внутренними режущими барабанами 5. Смещение оси вращения режущего барабана 5 происходит за счет наличия зазора между стенками паза и приводной частью квадратной формы 11 опорно-приводного вала 9, а также за счет скольжения внутренней поверхности центрирующего вала 6 вокруг опорной части сферической формы 12 опорно-приводного вала 9 . Соответственно путем передачи крутящего момента от одного режущего барабана 5 через центрирующий вал 6, к другому режущему барабану 5 осуществляется дополнительный подвод мощности от второго привода 2, что не позволит выйти из строя первому приводу 2 из-за повышенных нагрузок на него и обеспечит безаварийность работы. Кроме того, благодаря смещению оси вращения режущего барабана 5 встретившегося с крепкой породой относительно оси вращения опорно-приводного вала 9 не произойдет подъема и крена горного комбайна в ту или иную сторону, что позволит продолжать проходку без нарушения геометрии сечения выработки.

Следует отметить, что приведенная конфигурация горного комбайна и ее элементы являются частным случаем и могут быть исполнены по-другому. Например, опорно-приводной вал 9 может иметь как цельную конструкцию, так и составную. При этом, его сборка может быть осуществлена посредством множества общеизвестных способов (шпоночные соединения, шлицевые соединения, сварные соединения и т.п.). Центрирующий вал 6 может быть выполнен, как в виде полнотелого стержня, так и в виде полой трубы.

Существенными являются сами возможности, которые такая конфигурация дает и которые, тем не менее, могут быть достигнуты рядом других конструктивных решений.

Также для заявленного отбойного устройства горного комбайна в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, существует возможность его изготовления и применения с помощью известных до даты подачи заявки средств и методов.

Заявляемое изобретение может найти широкое применение в горной промышленности для проведения горных выработок, в частности проходческими комбайнами непрерывного действия, используемыми при добыче полезных ископаемых подземным способом.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к отбойно-погрузочному устройству горного комбайна. Технический результат заключается в повышении надежности работы горного комбайна в целом и нижнего отбойно-погрузочного устройства в частности, а также в исключении нарушения геометрии сечения выработки в процессе проходки и в безаварийности работы приводов отбойно-погрузочного устройства. Отбойно-погрузочное устройство горного комбайна содержит два режущих узла, каждый из которых включает привод с редуктором, на одном выходном валу которого установлен наружный режущий барабан, а другой посредством муфты соединен с внутренним режущим барабаном. Упомянутые внутренние режущие барабаны установлены на общем центрирующем валу. Упомянутая муфта имеет приводной элемент и опорный элемент. Упомянутый приводной элемент выполнен с возможностью передачи вращения от выходного вала редуктора внутреннему режущему барабану, а упомянутый опорный элемент содержит сферическую опорную поверхность для установки упомянутого центрирующего вала. Центрирующий вал выполнен с внутренней поверхностью, опирающейся на сферическую опорную поверхность упомянутого опорного элемента. Внутренняя поверхность центрирующего вала выполнена с возможностью скольжения вокруг сферической опорной поверхности упомянутого опорного элемента. Муфта имеет шлицевую внутреннюю часть для установки на выходном валу редуктора. Упомянутый приводной элемент муфты выполнен в форме прямоугольной призмы. Упомянутый приводной элемент муфты в форме прямоугольной призмы установлен с зазорами между стенками паза внутреннего режущего барабана и стенками упомянутого приводного элемента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Отбойно-погрузочное устройство горного комбайна, содержащее два режущих узла, каждый из которых включает привод с редуктором, на одном выходном валу которого установлен наружный режущий барабан, а другой посредством муфты соединен с внутренним режущим барабаном, упомянутые внутренние режущие барабаны установлены на общем центрирующем валу, упомянутая муфта имеет приводной элемент и опорный элемент, упомянутый приводной элемент выполнен с возможностью передачи вращения от выходного вала редуктора внутреннему режущему барабану, а упомянутый опорный элемент содержит сферическую опорную поверхность для установки упомянутого центрирующего вала, центрирующий вал выполнен с внутренней поверхностью, опирающейся на сферическую опорную поверхность упомянутого опорного элемента, при этом внутренняя поверхность центрирующего вала выполнена с возможностью скольжения вокруг сферической опорной поверхности упомянутого опорного элемента, муфта имеет шлицевую внутреннюю часть для установки на выходном валу редуктора, упомянутый приводной элемент муфты выполнен в форме прямоугольной призмы, при этом упомянутый приводной элемент муфты в форме прямоугольной призмы установлен с зазорами между стенками паза внутреннего режущего барабана и стенками упомянутого приводного элемента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что муфта выполнена в виде единой детали.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что муфта выполнена из конструкционной углеродистой стали, подвергаемой закалке, а ее сферическая опорная поверхность выполнена с радиусом не менее 100 мм и твердостью не менее 47HRC.