Привод горного комбайна Советский патент 1991 года по МПК E21C31/00 

о

00

ел со

Изобретение относится к горному оборудованию, а именно к горным комбайнам. Цель - повышение надежности привода горного комбайна за счет снижения динамических нагрузок, формирующихся в его элементах в процессе разрушения горного массива. Привод комбайна включает электродвигатель, соединенный посредством муфты 2 с приводным валом 3 редуктора. На валу 3 размещена несамотормозящаяся винтовая пара, выполненная в виде шестерни (Ш) 11 и винта - втулки 12, имеющих торцовые наклонные выступы и впадины. При этом выступы Ш 11 расположены во впадинах винта - втулки 12 с возможностью относительного перемещения. Между Ш 11 и винтом - втулкой 12 размещен упругий элемент 16, выполненный в виде цилиндрической пружины. При изменении величины крутящего момента вследствие изменения нагрузки на исполнительном органе винт - втулка 12 будет вращаться вместе с валом 3 и одновременно перемещаться относительно Ш 11 в осевом направлении по шлицам вала 3. При этом Ш 11 может проворачиваться относительно вала 3. Возникающая в процессе работы упругого элемента 16 осевая сила через подшипник передается винту - втулке, реализуется на наклонных выступах Ш 11 и винта - втулки 12 и не передается на вал 3 и его опоры. Таким образом снижаются динамические нагрузки. 3 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к горным комбайнам, а также может быть использовано в общем машиностроении и для различного типа землеройных машин.

Цель изобретения - повышение надежности привода горного комбайна за счет снижения динамических нагрузок, формирующихся в его элементах в процессе разрушения горного массива.

На фиг.1 изображен горный комбайн, общий вид; на фиг.2 - конструкция приводного вала; на фиг.З - вид А на фиг.2.

Привод горного комбайна включает электродвигатель. 1, который посредством зубчатой муфты 2 соединен с приводным валом 3 зубчатого редуктора, у которого на выходном валу 4 установлен исполнительный орган 5. Зубчатая муфта 2 установлена на шлицевом участке вала 3 и зафиксирована на нем посредством крышки 6, размещенной на торце вала 3. На валу 3 в корпусе 7 установлены подшипник 8, являющийся одной из его опор и пружинные кольца 9 и 10, предназначенные для осевой фиксации подшипника 8. В ванне редуктора привода на валу 3 размещена несамотормоэящаяся винтовая пара, выполненная в виде шестерни 11, установленной на валу 3 на опоре скольжения по посадке с гарантированным зазором, и винта-втулки 12. Винт-втулка 12 расположен на шлицевом участке вала 3. Шестерня 11 и винт-втулка 12 связаны между собой посредством наклонных выступов 13 и 14 в виде гребенки, принадлежащих шестерне 11 и винту-втулке 12 соответственно, которые контактируют друг с другом. Угол наклона выступов 13 и 14 находится в диапазоне 30-40°, что обуславливает отсутствие торможения в процессе их взаимодействия. В проточке вала 3 установлено пружинное кольцо 15, предназначенное для осевой фиксации шестерни 11 на валу 3. Между шестерней 11 и винтом-втулкой 12 размещен упругий элемент 16, выполненный в виде цилиндрической пружины. Упругий элемент 16 контактирует с одной стороны с фланцем винта-втулки 12 через упорный шарикоподшипник 17, а с другой стороны - с торцом шестерни 11. Для создания предварительного натяга упругого элемента 16 служат болт 18, который размещен в торце вала 3, и втулка 19, контактирующая с фланцем винта-втулки 12, установленная на валу 3. Последний через втулку 19 опирается на подшипник 20, являющийся другой его опорой. При этом подшипник 20 размещен между торцами винта-втулки 12 и крышки 21. Последняя зафиксирована в корпусе 7 редуктора посредством пружинного кольца 22.

Привод горного комбайна работает следующим образом.

Крутящий момент от электродвигателя 1 посредством зубчатой муфты 2 передается

приводному валу 3, далее винту-втулке 12 и ее наклонными выступами 14, наклонным выстуром 13 шестерни 11, а затем через редуктор выходному вачу 4 и исполнительному органу 5. В процессе работы исполни0 тельного органа 5 по выемке полезного ископаемого нагрузка на нем может изменяться в довольно широких пределах. Вследствие этого меняется и величина передаваемого редуктором крутящего момен5 та от электродвигателя 1. Поэтому при изменении величины крутящего момента вследствие изменения нагрузки на исполнительном органе 5 винт-втулка 12 вращается вместе с валом 3 и одновременно

0 перемещается относительно шестерни 11 в осевом направлении по шлицам вала 3. Шестерня 11, выполняющая роль гайки несамо- тормоэящейся винтовой пары, может проворачиваться относительно вала 3 на его

5 опоре скольжения. Осевому перемещению ее относительно вала 3 препятствует пружинное кольцо 15 с одной стороны и бурт вала 3 с другой. Этим достигается постоянство пятна контакта зубьев шестерни 11 с

0 сопрягаемым колесом редуктора. Если нагрузка на исполнительном органе 5 возрастает, то винт-втулка 2 перемещается по шлицам вала 3 шестерни 11, сжимая упругий элемент 16. Если нагрузка уменьшается,

5 то винт-втулка 12 под действием разжимающегося упругого элемента 16 перемещается в обратном направлении. На фиг.З показано начальное положение наклонных выступов 13 шестерни 11 и наклонных выступов 14

0 винта-втулки 12. соответствующее моменту, обусловленному предварительным натягом упругого элемента 16, создаваемого болтом 18 и втулкой 19. Величина этого момента соответствует работе исполнительного ор5 гана 5 без нагрузки. При увеличении передаваемого крутящего момента валу 3 электродвигателем 1 наклонные выступы 14 винта-втулки 12 перемещаются по наклонным выступам 13 шестерни 11 и площадь их

0 контакта увеличивается. Конечное положение наклонных выступов 13 и 14 соответствует заданному максимально возможному значению момента на валу электродвигателя 1, передаваемого редуктором привода.

5 Таким образом, пропорционально величине крутящего момента происходит деформация упругого элемента 16 и перемещения винта-втулки 12 по шлицам вала 3 относительно шестерни 11. При этом происходит проворот шестерни 11 относительно вала 3

на его опоре скольжения, т.е. формируется упругая связь шестерни 11 с валом 3. Конечное положение выступов 13 и 14 соответствует жесткой связи вала 3 и шестерни 11, при этом не происходит их взаимного про- ворота, т.е. ограничиваются максимальные нагрузки упругого элемента 16. Демпфирующая связь шестерни 11 с валом 3 формируется при взаимном перемещении сопрягаемых поверхностей трения (между наклонными выступами 13 и 14. в шлицевом сопряжении винт-втулка 12 - вал 3 и на опоре скольжения шестерни 11 на валу 3), Необходимо отметить, что принятая форма (направление) и угол наклонных выступов 13 и 14 обуславливает сжатие упругого элемента 16 при увеличении нагрузки на испол- нительном органе 5 между торцами шестерни 11 и винта-втулки 12. При уменьшении крутящего момента, соответствующего уменьшению нагрузки на исполнительном органе 5, разжимающийся упругий элемент 16 перемещает винт-втулку 12 по шлицам вала к подшипнику 20. При этом возникающая в процессе работы упругого элемента 16 осевая сила через подшип- ник 17 передается винту-втулке 12, реализуется на наклонных выступах 13 и 14 шестерни 11 и винта-втулки 12 и является внутренней силой, т.е. на вал 3 и его опоры 8 и 20 не передается. Поэтому данная конструкция привода позволяет существенно снижать его динамическую нагруженное™, не нагружая привод значительной по величине осевой силой, обусловленной работой несамотормозящейся винтовой лары. Момент, обусловленный предварительным на- тягом упругого элемента 16, может вызывать появление осевой силы только при отсутствии нагрузки на исполнительном органе 5. Но так как этот момент составляет не более 5-7% от номинального значения передаваемого приводом момента, то величина осевой силы будет весьма малой, не оказывающей влияния на надежность привода.

Таким образом, данная конструкция

5 привода горного комбайна, узлы которого представляют собой упругодемпфирующую связь соединяемых элементов редуктора, позволяет существенно снижать динамические нагрузки, формирующиеся в его эле0 ментах за счет уменьшения коэффициента жесткости механической части привода и эффективного рассеивания энергии крутильных колебаний на поверхности трения. Это позволяет существенно увеличить на5 дежность как самого привода, так и всего горного комбайна в целом. Данный привод не содержит гидравлических элементов - насосов, гидроаккумуляторов, клапанов, гидроцилиндров, уплотнений для жидкости

0 высокого давления и других узлов, имеющих низкую надежность при работе с загрязненной рабочей жидкостью.

Формула изобретения

5 Привод горного комбайна, включающий электродвигатель, соединенный посредством муфты с приводным а «лом редуктора, на котором установлена несамстормозяща- яся винтовая пара, один элемент которой

0 установлен с возможностью проворота, и упругий элемент, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности за счет снижения динамических нагрузок, несамотормозящаяся винтовая пара выполнена в

5 виде шестерни и винта-втулки, имеющих торцовые наклонные выступы и впадины, причем выступы шестерни расположены во впадинах винта-втулки с возможностью относительного перемещения, при этом упру0 гий элемент расположен между шестерней и винтом-втулкой, а последний установлен с возможностью осевого перемещения относительно приводного вала редуктора.

76 г 9 8 Ю 3 11 Ю 15 12 17 2018 21 tl

Фиг. 2

фиа.З