Исполнительный орган тоннелепроходческой машины Советский патент 1988 года по МПК E21C27/24 

со со

ел 00 ГчЭ СП

Изобретение относится к горному машиностроению, в частности к исполнительным органам тоннелепроходческих машин, и может использоваться при сооружении тоннелей в мягких нородах.

Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса разрушения горных нород.

На фиг. 1 изображена тоннеленроход- ческая машина, вид сбоку; на фиг. 2 - породоразрушаюндий инструмент, продоль- ный разрез; на фиг. 3 - вариант выполнения породоразрушающего инструмента, продольный разрез; на фи 4 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - испол- нительный орган при движении вниз, вид сбоку; на фиг. 7 -- то же, при движении вверх, вид сбоку.

Исполнительный орган тоннелепроходчес- кой машины включает стрелу 1, шарнирно установленную в корпусе 2 тоннелепроход- ческой машины и соединенную с ним гидроцилиндрами 3. На свободном конце стрелы 1 посредством ц арнира 4 установлены по- родоразрушающий инструмент 5. Нородораз- руп1аюший инструмент 5 содержит корпус 6, в опорах 7, 8 которого с возможностью вращения вокруг продольной оси 9 установлена державка 10 с закрепленной на ней ножевой пластиной 1. Последняя с замкнутой режущей кромкой 12 выполнена симметричной и закреплена на державке 10 с эксцентриситетом е. Ось 13 симметрии пластины 1 пересекается с осью 9 вращения, при этом точка В пересечения осей 13 и 9 смещена в направлении шарнира 4 соединения породоразрушающего инструмента 5 со стрелой 1. Пластина 11 закреплена па державке 10 с эксцентриситетом е не менее 0,21) - наибольшего размера пластины 11, а угол а между осями 13 и 9 равен 5-20°. Корпус б породоразрушающего инструмента 5 связан со стрелой 1 гидроцилиндром 14.

Ножевая пластина 11 может быть выполнена в виде диска 15. Свободная поверхность 16 диска 15 выполнена конической. Вершина конуса обращена к щарниру 4 соединения породоразруц ающего инстру- мента 5 со стрелой 1. Угол р между основанием 17 конуса и его образуюихей по величине не менее угла а наклона оси 13 симметрии пластины 11, выполненной в виде диска 15, к оси 9 вращения.

Диск 15 соединен с державкой 10 пос- редством оси 18, закрепленной в Te:ie 10 державки, и полуколец 19, установленных в проточке оси 18. Полукольца 19 удерживаются от выпадания крЕяшкой 20, закреп- ленпой на диске 15, болтами 21. От нрово- рота диск 15 зафиксирован штифтом 22., закреплепным в теле 10 державки и входящим в одно из отверстий 23, выполненных в Tejic диска 15.

В нижней части корпуса 2 тоннеле- проходческой машины установлены погрузочное устройство 24 и наклонный конвейер 25, обеспечивающие удаление из забоя разрушенной породы.

Исполнительный орган тоннелепроход- ческой мащины работает следующим образом.

Стрела 1 поворачивается гидроцилиндрами 3, при этом породоразрушающий инструмент 5 перемещается в заранее выбранную точку забоя. Затем гидроцилиндром 14 породоразрушающий инструмент 5 поворачивается вокруг шарнира 4 и ножевая пластина 11 врезается в породу. Так как режущая кромка 12 пластины 11 выполнена замкнутой, то врезание в породу производится независимо от положения ножевой пластины 11. При этом на пластину 11 со стороны породы действуют реактивные усилия, равные по величине усилиям резания и зависян ие от прочности пород, а также глубины и ширины срезаемой стружки.

Равнодействуюш.ая реактивных усилий при резании пород симметричной пластиной 11 проходит через ее ось 13 симметрии и направлена в сторону, противоположную направлению пере.мещепия ножевой пластины П. Так как пластина 11 закреплена па державке 10 эксцентрично, то на нее при этом действует вращающий момент. В результате державка 10 с закрепленной на ней пластиной 1I поворачивается в опорах 7, 8 корпуса 6 породоразрушающего инструмента 5 до тех пор, пока вращающий момент не станет минимальным и равным моменту трения державки 10 в опорах 7, 8 корпуса 6 породоразрущающего инструмента 5. При этом ось 9 вращения оказывается впереди оси 13 симметрии пластины 11 по ходу движения, а свободная поверхность пластины 11 образует угол а с направление.м движения пластины 11. Наличие этого угла а (заднего угла) обеспечивает эффективное разрушение горных пород.

Наиболее эффективно разрушение пластичных горных пород (глины и т. п.) происходит при величине заднего угла а в пределах от 5 до 20°, поэтому пластина установлена именно с таки.м наклоном.

После врезания породоразрущающего инструмента 5 в породу стрела 1 с установленным на породоразрушающим инструментом 5 перемещается гидроцилиндрами 3, например, сверху вниз. При этом ножевая кпастина 11 подрезает грунт, а державка 10 разрушает снятую стружку. Порода обрушается вниз, где захватывается погрузочным устройством 24 и грузится на конвейер 25.

При достиже1ши породоразрущающим инструментом 5 нижней части забоя стрела 1

поворачивается гидроцилиндрами 3 в горизонтальном направлении и породоразрушаю- щий инструмент 5 врезается в породу на ширину ножевой пластины 11. После этого стрела 1 с породоразрушающим ин- струментом 5 гидроцилиндрами 3 перемещается снизу вверх, производя при этом разрушение следующей стружки породы. Таким образом последовательно обрабатывается вся площадь забоя.

При каждом изменении направления движения породоразрушающего инструмента 5 (обычно на 90°) в начальный момент движения вновь появляется вращающий момент, поворачивающий державку 10 с закрепленной на ней пластиной 11 до тех пор, пока момент не станет минимальным и вновь не обеспечится рациональное положение пластины 11 по отношению к направлению движения, при котором обеспечивается наличие заднего угла и эффективное разрушение горных пород. В результате наличие заднего угла и эффективность разрушения горных пород обеспечиваются независимо от направления движения породоразрушающего инструмента 5 и разработка забоя может осуществляться как верти- кальными, так и горизонтальными и наклонными стружками. Это позволяет в тех случаях, когда порода залегает слоями, раз- р.абатывать забой послойно, с минимальными энергозатратами, вследствие чего значительно повышается эффективность разрушения горных пород.

При отсутствии трения в опорвх 7, 8 корпуса 6 державка 10 с закрепленной на ней пластиной 11 поворачивается до тех пор, пока вращающий момент не станет равным нулю. Но так как в опорах 7, 8 создается некоторый момент трения, то при вращающем моменте трения, пластина 11 не поворачивается, т. е. породоразрущающий инструмент 5 имеет некоторую зону нечувст- вительности к изменениям направления движения.

Поскольку пластина 11 закреплена на державке 10 с эксцентриситетом е не менее 0,2 D - наибольшего размера пластины И, то влиянием трения в опорах 7, 8 корпуса 6 на работу исполнительного органа можно практически пренебречь.

В том случае, когда пластина 11 выполнена в виде диска 15, работа исполнительного органа осуществляется таким же образом, но эффективность разрушения гор- ных пород еще более увеличивается. Так как диск 15 закреплен наклонно, то режущая кромка 12 в этом случае криволинейна, что приводит к уменьшению энергоемкости разрушения горных пород. Пос- кольку свободная поверхность 16 диска 15 выполнена конической с углом р между основанием 17 конуса и его образующей и угол р по величине больше угла а нак

0

5 5

5 0

5

0

лона оси 13 симметрии диска 15 к оси 9 вращения, то исключается возможность взаимодействия свободной поверхности 16 с породой при врезании породоразрущающего инструмента 5 в забой независимо от положения диска 15 по отнощению к направлению врезания.

Кроме того, выполнение диска 15 коническим повышает его жесткость. Поэтому породоразрущающий инструмент 5 с ножевой пластиной 11 в виде диска 15 наиболее целесообразно использовать для разрущения более крепких горных пород, когда нужно создавать повышенные усилия резания.

Так как породоразрушающий инструмент 5-в процессе работы самоустанавливается, то участок режущей кромки 12, наиболее близкий к оси 9 вращения, истирается быстрее других участков режущей кромки 12. Если ножевая пластина 11 выполнена в виде диска 15, то при затуплении этого участка режуцдей кромки 12 диск 15 снимают. Для этого снимается крышка 20 и удаляются полукольца 19. Затем диск 15 поворачивается относительно державки 10 таким образом, чтобы штифт 22 вошел в следующее отверстие 23, выполненное в теле диска 15, снова устанавливаются полукольца 19 в проточку на оси 18 и устанавливается крышка 20. В результате затупленный участок режущей кромки 12 смещается, а его место занимает участок, практически не затупленный. Такое выполнение породоразрушающего инструмента 5 позволяет использовать всю длину замкнутой режущей кромки 12 и увеличивать срок службы режущего диска 15 примерно в 3 раза.

Таким образом, установка державки в корпусе породоразрущающего инструмента с возможностью вращения и закрепление, ножевой пластины на державке с эксцентриситетом обеспечивают самоустановку породоразрущающего инструмента во время работы при движении в любом направлении. Так как ось симметрии пластины наклонена к оси вращения, то при этом автоматически обеспечивается наличие заднего угла при разрушении горных пород, в результате чего повышается эффективность разрущения горных пород.

Установка пластины с эксцентриситетом не менее 0,2 максимального размера пластины практически исключает влияние трения в опорах корпуса породоразрущающего инструмента на его работу и обеспечивает самоустановку инструмента при разрушении любых пород.

Установка ножевой пластины под углом 5-20° создает оптимальные условия для разрушения пластинчатых горных пород, в результате чего эффективность разрушения горных пород увеличивается.

Формула изобретения

1. Исполнительный орган тоннелепроход- ческой машины, включающий стрелу с шар- нирно установленным на ее свободном конце породоразрушающим инструментом, выполненным в виде симметричной пластины с замкнутой режущей кромкой, закрепленной на державке, которая соединена с корпусом стрелы, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса разрущения горных пород, корпус стрелы выполнен с отверстием под ,аГержавку, которая установлена в нем с- возможностью вращения вокруг продольной оси державки, а пластина закреплена на державке эксцен

трично продольной оси державки и наклонена к ней, при этом точка пересечения оси симметрии пластины и продольной оси державки смещена относительно пластины в направлении шарнира соединения породо- разрущающего инструмента со стрелой.

2. Исполнительный орган по п. 1, отличающийся тем, что пластина выполнена в виде полого диска с конической поверхностью, при этом вершина конуса обращена к шарниру соединения породоразрушаю- щего инструмента со стрелой, а угол между основанием конуса и его образующей не менее угла наклона оси симметрии диска к продольной оси державки.

Изобретение относится к горному ма- 1ниностроению, в частности к иснытательным органам тоннеленроходческих машин (ТПМ) Цель - снижение энергоемкости процесса разрушения горны.х пород. Исполнительный орган ТГ1М включает стрелу, шарнирно установленную в корпусе ТПМ. На конце стрелы установлен нородоразрун1аюни1н инструмент, в корпусе 6 которого в опорах 7, 8 установлена державка 10. Последняя установлена с воз.можностью врашения вокруг продольной оси 9 ц имеет нородоразру- шаюц.1ий инструмент в виде симметричной пластины (П) 1 1 с замкнутой режущей кромкой 12. Закреплена П И на державке 10 с эксцентриситетом е. Ось 13 симметрии П 11 нересекается с осью 9 врашения, точка пересечения которых смешена относительно П 11 в направленпп шарнира 4 соединения породоразрушаюшего инструмента со стрелой. При работе исполнительного органа ТГ1Л1 ось 9 врашения оказывается впереди оси 13 симметрии П 11 по ходу движения, а свободная поверхность Г1 11 образует угол с нанравле- нием П 11. Наличие угла обеспечивает эффективное разрушение горных пород. Предложен вариант выполнения П 11 в виде диека. 1 3. п. ф-лы, 7 ил. сл

/// /// /// /У/ /// /// /// /// /// /// /// ///

2 25

г/ /// /// /// /// /// X// /// //7/7, фиг.1

16 77

W

1/3

12

11

Фаг. ч

фиг.З

Б-Б

12

15

(Pus.5

/7 1

4 /

сриг.в

V