Планетарный исполнительный орган проходческого комбайна Советский патент 1993 года по МПК E21C27/24 

Фиг. 3

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности, к конструкции планетарных исполнительных органов, например, для проходческих комбайнов при прохождении выработок по крепким породам.

Цель изобретения - повышение эф-, фективности разрушения крепких пород и надежности, а следовательно, и долговечности комбайнов.

Режущий инструмент с зубками на коронках совершает одинаковый цикл движения, т.е. осуществляет резание без постоянного контакта с забоем, участвуя в переносном движении вокруг центрального вала и в относительном - вокруг общей оси пар коронок. За один оборот коронки каждый зубок находится в зоне разрушения (резания) не более 1/15 части ее оборота. Упругие элементы, которыми снабжены коронки, позволяют предохранить узлы и детали и исполнительного органа от разрушения динамическими нагрузками в процессе работы, а режущий инструмент, выполненный в виде ударных молотков, шарнирно закрепленных на коронках с возможностью вращения в плоскости.вращения коронок и взаимодействия с упругими элементами, увеличивает энергию удара за счет возрастания скорости приложения нагрузки в месте контакта зубка с породой. Все это дает возможность повысить эффективность разрушения крепких пород и надежность горных комбайнов,

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый планетарный исполнительный орган отличается тем, что коронки снабжены размещенными на их рабочей поверхности упругими элементами, а режущий инструмент выполнен в виде ударных молотков, шарнирно закрепленных на коронках с возможностью вращения в плоскости вращения коронок и взаимодействия с упругими элементами.

На фиг.1 схематически изображен планетарный исполнительный орган проходческого комбайна; на фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг,4 - разрез Б-Б на фиг.2.

Планетарный исполнительный орган проходческого комбайна включает привод 1, водило 2, центральный вал 3, планетарную передачу 4, пары коронок 5 и 6, установленные на водиле 2 на его конце, общую ось коронок 7, упругие элементы 8, размещенные на рабочей поверхности коронок, режущий инструмент в виде ударных молотков 9 .С зубками 10. Ударные молотки шарнирно закреплены на коронках деталями 12,11,13 с возможностью вращения в плоскости вра

5

0

0

щения коронок и взаимодействия с упругими элементами. Вместо втулки (деталь поз.12), если позволяют габаритные размеры, можно установить подшипники качения

(например, сферические подшипники). Упругие элементы представляют собой, чаще всего, пакеты пружин. Пакеты пружин изготавливаются из отдельных пластин, может быть, различной толщины, для того чтобы

0 напряжения во всех; пружинах были одинаковыми, Центральный вал 3 через сателлиты 14 связан с общей осью 7. Линиями 1-Х условно обозначены ряды расположения режущего инструмента на коронках. Работа исполнительного органа осуществляется следующим образом.

Водило 2 получает вращение от привода 1 через центральный вал 3 и планетарную передачу 4, Вместе с водилом начинают вращаться пары коронок 5 и 6. Общая ось 7, пары коронок 5 и 6, режущий инструмент в виде ударных молотков 9 с зубками 10 получают переносное движение вокруг центрального вала 3. Одновременно от

5 центрального вала 3 через конические сателлиты 14 вращение передается на общую ось 7, на которой размещены пары коронок 5 и 6, а следовательно, и режущий инструмент получает относительное движение вокруг оси 7. За счет сложения этих двух движений зубки 10 описывают эпициклои- дальные траектории, проходя большую часть пути без контакта с забоем и вступая в контакт с ним лишь на небольших участках

5 траектории. Время контакта зубка с разрушаемой поверхностью составляет менее 15% от времени одного Ъборота коронки. Крепление зубков 10 на ударных молотках 9, шарнирно закрепленных на коронках с возможностью вращения в плоскости вращения коронок, при больших скоростях вращения коронок создает центробежные силы, которые увеличивают импульсное воздействие зубка на забой в момент удара.

5 При определенной частоте ударов в разрушаемой поверхности образуются трещины, которые приводят к разрушеникз обрабатываемой поверхности. Взаимодействие ударных молотков 9 с упругими элементами 8,

0 размещенных на рабочей поверхности коронок, позволяет вибрировать режущему инструменту в момент, когда реакция породы превышает усилие прижатия зубков к разрушаемой поверхности. Крепление зуб5 ков на ударных молотках, шарнирно закреп- ленных на коронках с возможностью взаимодействия с упругими элементами,- обеспечивает работу аналогичную работе лезвий коронок при ударно-вращательном

урении за счет участия зубков в двух дви0

жениях; вращательном движении коронок и колебаний ударных молотков относительно коронок за счет действия на молотки центробежных сил и сил упругости пружин крепления, причем ударные реактивные силы не передаются на привод коронок, так как пружины при этом только разгружаются. Разрушение крепких пород предполагается вести при окружной скорости зубков в 15... 18 м/с с глубиной внедрения каждого зубка 2...3 мм за один оборот коронки. При таких скоростях зубков коронки будут вращаться с частотой вращения 1500...1800 об/мин и центробежная сила, действующая на молотки, будет иметь величину 160.,.200 кг, а средняя сила воздействия зубка на забой может достигать величины 11500...2200 кГ. Скорости зубков лимитируются прочностью кернов из твердого сплава и их ударной стойкостью. При такой скорости ударного приложения сил зубков ожидается достаточная величина выкола под зубком и появ-. ление опережающих трещин, которые, как правило, будут распространяться до границ зерен, а небольшая их часть пойдет и дальше, что повлечет за собой резкое повышение эффективности разрушения, уменьшение энергоемкости разрушения и обеспечит малое усилие подачи, а малое углубление зубка за один оборот водила обеспечит работу зубков. ,- все время по трещйнбватому забою, при этом монолитный слой забоя будет далеко от зоны работы зубков. Это конструктивное решение подходит только для планетарных исполнительных органов с коронками, подвижные оси которых параллельны поверхности забоя., а

центробежные силы способны возвращать ударные молотки в исходное положение за один оборот коронки, что не в состоянии сделать одни силы упругости. Для разруше- 5 ния крепких пород ударом надо иметь скорость соударения резца и породы выше критической, которая находится в пределах 8 м/с, а для получения приемлемого по размерам выкола эту скорость желательно

0 увеличить до двойного размера. Следовательно, на процесс разрушения крепких пород при данной конструкции планетарного исполнительного органа влияет скорость зубков, масса ударных молотков, силы упру5 гости пакета пружин (упругих элементов).

Применение предлагаемого исполнительного органа проходческого комбайна позволяет охватить практически весь диапазон крепостей пород и повысить надеж0 ность, а следовательно, и долговечность горных комбайнов.

Формул а изобретения Планетарный исполнительный орган проходческого комбайна, включающий во5 дило с установленными на его конце коронками, привод вращения водила и режущий инструмент с зубками, закрепленный на коронках, отличаю щи и с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения

0 крепких пород, коронки снабжены размещенными на их рабочей поверхности упругими элементами, а режущий инструмент выполнен в виде ударных молотков, шар- нирно закрепленных на коронках с возмож5 ностью вращения в плоскости вращения, коронок и взаимодействия с упругими эле- . ментами.

1810529

Вид спереди

Использование: горное дело с применением планетарных исполнительных органов проходческих комбайнов. Сущность: коронки водила снабжены упругими элементами 8. Режущий инструмент выполнен в виде ударных молотков 9 с зубками 10, шарнирно закрепленных на коронках с возможностью вращения в плоскости вращения коронок и взаимодействия с упругими элементами 8. При работе устройства повышается эффективность разрушения крепких пород за счет вибрации режущего инструмента. 4 ил.