Проходческий комбайн Советский патент 1981 года по МПК E21C27/24 

(54) ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН

Изобретение относится к горному машиностроению,а именно к проходческим машинам, оборудованным высокоэне гетическим исполнительным органам ударного действия, позволяющим проходить выработки по крепким породам без распора в стеНки выработки. Известен проходческий комбайн с ударным органом для крепких пород, включающий основание, погрузочный ор ган, раму с опорньми злементами, рас пираемую в стенки выработки, гидроци линдры подачи рамы и поворота исполнительного органа Til. Недостатками этого комбайна являются малая маневренность и значитель ная масса распорных конструкций. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является проходческий комбайн, включахяций основание с погрузочным органом, опо но-поворотное устройство, стрелу, за крепленную на опорно-поворотном устройстве, кронштейн с ударным органом, установленный на конце стрелы на горизонтальной оси, гидроцилиндры подъема и подачи ударного органа, причем стрела размещена на первой каретке, перемещающейся по основанию, ударный орган - на второй каретке, перемещающейся по стреле, а ось креп ления кронштейна расположена ниже продольной оси ударного органа f2}. Однако известный комбайн не может быть применен для крепления пород при высокоэнергетическом ударном органе, так как в случае ударов по наклонной поверхности с отскоком в вертикальной плоскости возникают большие ударные нагрузки, передающиеся по цепочке от ударного органа до основания проходческого комбайна, т.е. все узлы испытывают динамические нагрузки, это снижает надежность конструкции. Особенно неблагопрятным является случай, когда кронштейн упирается на основание стрелы, а отскок в вертикальной плоскости направлен вверх. 3 В этом случае происходит отскок удар ного органа совместно с кронштейном и стрелой, что вызывает большие динамические нагрузки на бойке и корпу се ударного органа в момент отскока так как момент инерции последнего велик вследствие значительного расстояния центра тяжести ударного орга на от оси вращения стрелы. Кроме того, при отскоках в вертикальной плоскости возможен увод на значительное,расстояние ударного органа от исходной точки за счет срабатывания предохранительных клапанов цилиндров поворота кронштейна с ударным органом относительно стрелы. После каждого такого отскока не обходим возврат ударного органа с кронштейном в исходнзто точку. Это пр водит к увеличению вспомогательного времени, затрачиваемого на манипулирование, и уменьшение основного времени, затрачиваемого на разрушениегорного массива, производительность проходческого комбайна снижается. В случае ударов по наклонной поверхности с отскоком в горизонтальной плоскости возникнут большие удар ные нагрузки, также передающиеся по цепочке до основания комбайна. При срабатывании предохранительных клапанов цилиндров поворота опорно-пово ротного устройства и цилиндров враще ния стрелы происходит увод ударного органа от исходной точки. Это также приводит к снижению надежности и уме ньшению производительности комбайна Консольное закрепление ударного органа высокой энергии на кронштейне усложняет конструкцию исполнительног органа и кронштейна и приводит к воз никновению значительных ударных нагрузок в случаях холостого хода, ког да ударник исполнительного .органа не встречает препятствий на своем пу ти, например, из-за пустот в породно массиве и вывалов и т.д. Такое выполнение, кроме того, не обеспечивает демпфирование усилий, возникающих при отскоках в горизонтальной плоскости. Это также приведе к снижению надежности комбайна. Расположение консольно закрепленного кронштейна с ударньм органом над стрелой приводит к увеличению момента, действующего на опорно-поверхностное устройство при холостых ходах и ударах по наклонной поверх84ности с отскоком в вертикальной плоскости. Закрепление ударного органа на кронштейне с возможностью скольжения по ней приводит к изменению положения центра тяжести ударного органа относительно оси вращения стрелы, что будет сопровождаться изменением момента инерции его относительно указанной оси. Момент инерции ударного органа прямо пропорционален квадрату расстояния от его центра масс до оси вращения, следовательно с увеличением указанного расстояния момент инерции существенно будет увеличиваться, что приведет к резкому возрастанию динамических нагрузок и отрицательно скажется на надежности комбайна. Цель изобретения - повьш1ение надежности работы комбайна в крепких породах. Указанная цель достигается тем, что конец стрелы комбайна выполнен в виде вилки, в которой размещены кронштейн с ударным органом, закрепленным на вертикальной оси с возможностью поворота и снабженным боковыми упорами, при этом ось закрепления ударного органа совмещена с его центром тяжести и вынесена вперед относительно горизонтальной оси кронштейна, которая установлена на стреле вьщ1е центра тяжести ударного органа. Кроме того, кронштейн связан с гидроцилиндр 1ми подъема ударного органа посредством одной пары амортизаторов , а боковые упоры ударного органа соединены с кронштейном посредством другой пары амортизаторов, размещенных на кронштейне. На фиг, 1 изображен проходческий комбайн, вид сбоку; на фиг, 2 - то же, разрез А-А на фиг, I; на фиг, 3 проходческий комбайн, вид в плане; на фиг, 4 - вариант проходческого комбайна с щитом, вид сбоку; на фиг. 5 - то же, вид спереди. Проходческий комбайн (фиг, 1) имеет подвижное основание 1, погрузочный орган 2, опорно-поворотное устройство 3, стрелу 4 с цилиндрами 5 поворота вокруг вертикальной оси 6, закрепленную одним концом на опорноповоротном устройстве 3 с возможностью вращения вокруг вертикалзьнйй оси 6 (фиг, З), кронштейн, с цилиндрами 8 поворота. Кронштейн 7 расположен на Другом конце стрелы 4 и закреплен 5 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 9. На кронштейне 7 закреплен ударный орган 10, который имеет возможность вращения в горизонтальной плоскости вокруг ве тикальной оси 11. Ось закрепления 11 ударного органа .10 на кронштейне 7 отнесена вперед относительно гори зонтальной оси 9 крепления кронштейна 7 к стреле 4, при этом ось 9 крепления расположена вьш1е продольной оси ударного органа 10. Ударный орган 10 снабжен баковыми упорами I2, которые расположены в плоскости его горизонтального ара щения. Упоры 12 взаимодействуют со шток ми амортизаторов 13 горизонтального вращения ударного органа 10, которы расположены в боковых стенках кронштейна 7 , последние имеют окна 14 для размещения упоров 12 ударного о гана 10. Цилиндры 8 поворота взаимодейству ют с кронштейном 7 через щтоки амортизаторов 15 вертикального вращения кронштейна (фиг. 2). Стрела 4 выполнена в виде вилки (фиг. 3), ширина внутреннего контура которой достаточна для обеспечения поворота хвостовой части ударного органа 10 в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Перемещение ударного органа IО в пространстве с целью его установки в любой точке забоя обеспечивается подачей рабочей жидкости в цилиндры 8 поворота кронштейна 7 в вертикальной плоскости вокруг оси 9 и цилиндры 5 поворота стрелы 4 в горизонтальной плоскости вокруг оси 6. В каждой позиции обе гидравлические полости цилиндров 5 и 8 замкнуты с помощью гидрозамков (не показаны), что обеспечивает точную фиксацию ударного органа 10 в каждой позиции. При нанесении по забою прямого удара вся энергия ударного органа 10 передается породному массиву. ДИ намические нагрузки, возиикак ьдие в , этом случае, направлены вдоль оси ударного органа 10, малы по величине растянуты во времени и легко воспринимаются жесткими конструктивными элементами проходческого комбайн В случае косого удара по наклонно плоскости ударный орган 10, помимо осевого движения на забой, приобретает вращательное движение в боковом 86 иаправлении под действием реакции со стороны забоя. Реакция, возникающая на бойке ударного оргаиа 10 при ударе в забой, и, следовательно, ее боковая составляющая при ударе по иаклонной плоскости, имеет большую величину. Вследствие этого энергия бокового вращения, которую приобретает ударный орган 10 при боковом отскоке, также велика. Испытаниями установлено, что величина бокового вращения ударного органа 10 может составлять I0% и более полной энергии удариика. Поглощение этой энергии жесткими элементами комбайна сопровождается возникновением чрезмерных динамических напряжений в конструкции по причине малой податливости указаиных элементов. Чтобы снизить возникающие динамические нагрузки до допустимых величин необходимо упругую деформацию системы при боковых ударах увеличить в несколько десИтков раз. Это достигается установкой амортизаторов вертикального вращения 15 и амортизаторов горизонтального вращения 13. Этой же цели служит закрепление ударного органа 10 на кронштейне 7 с возможностью вращений вокруг оси 11 и закрепление кронштейна 7 на стреле 4 с возможностью вращения вокруг оси 9. При этом простраист- во внутреннего коитура стреле 4, выполненной в виде вилки, выбрано достаточным для обеспечения иеобходимого отклонения ударного органа 10 в гориэонтальиой и вертикальной плоскостях с целью передачи боковой энергии удара амортизаторам 13 и 15. Демпфирование боковых динамических иагрузок происходит следукнцим образом. В случае возникновения на бойке чударника боковой иагрузки, лежащей в горизонтальной плоскости вращения ударного органа 10, возникает вращающий момент относительно вертикальной оси I1, стремящийся повернуть ударый орган 0 в горизонтальной плос ости. Вследствие этого в контакте пора 12 и штока амортизатора 13 возг икает реакция, направленная по оси мортизатора 13. В поршневом пространстве амортизаора 13 установлен упругий элемент, апример пружина, сжатый воздух, ре7зина и т.п. с заданным начальным уси лием сжатия. Поршень амортизатора 13 в исходном состоянии фиксирован жестким упо ром. Когда величина реакции в контак те упора 12 и штока амортизатора 13 достигнет величины усилия начального сжатия упругого элемента амортизатора 13, шток последнего придет в движение, сжимая упругий элемент и поглощая энергию бокового отскока, вследствие чего вращение ударного органа 10 в горизонтальной плоскости затормаживается на заданном пути и после сжатия упругого элемента пре кращается. За счет потенциальной эне гии, накопленной сжатым упругим элементом амортизатора 13, происходит возврат ударного органа в исходную точку до упора. В случае появления на бойке ударника боковой нагрузки в вертикальной плоскости возникает вращающий момент относительно оси 9, который стремится повернуть кронштейн 7 с за крепленным на ней ударным органом 10 вокруг оси 9, под действием указанного момента на штоке амортизатора 15 возникает реакция, направленна вдоль его оси. Под действием этой реакции шток амортизатора 15 приходи в движение, сжимая упругий элемент в поршневом пространстве, поглощая энергию бокового отскока в вертикаль ной плоскости и тем самым затормаживая вращение кронштейна 7 на заданном пути. После поглощения энергии бокового отскока сжатый упругий элемент амортизатора 15 расправляется, возвращая кронштейн 7 с ударным орга ном 10 в исходное положение до удара Благодаря тому, что продольная ось ударного органа 10 расположена ниже оси 9 закрепления кронштейна 7 на переднем конце стрелы 4, появляет ся возможность уменьшения динамичес ких нагрузок, действующих на машину в момент холостого хода. В случае холостого хода со сторон ударного органа 10 на кронштейн 7 де ствует усилие холостого хода, направленное вдоль оси ударного органа 10. Под действием указанного усилия возникает вращающий момент вокруг оси 9, который также как описано выше, приводит к возникновению осевой силы на штоке амортизатора 15, благо даря чему поглощается кинетическая 88 энергия ударного органа 10 во время холостого хода. Величина боковых усилий на бойке органа 10, возникающих во время удара по наклонной плоскости, прямо пропорциональна моменту инерции системы, через которую энергия бокового отскока передается амортизатору 15. Для повышения долговечности инструмента ударного органа величину боковых нагрузок на нем необходимо ограничивать. Для этого ударный орган 10 на кронштейне 7 и кронштейн 7 на балке 4 закрепляются таким образом, чтобы момент инерции системы был минимальным. Это достигается тем, что ось 1 1 крепления ударного органа IО на кронштейне 7 проходит через центр тяжести последнего. Смещение оси 11 крепления ударного органа 10 на кронштейне 7 вперед относительно оси 9 крепления кронштейна 7 на стреле 4 обеспечивает такую траекторию вращения ударного органа в вертикальной плоскости, которая допускает пропуск отбитой породы в любом заданном положении исполнительного органа при минимальной высоте проходческого комбайна, что так же положительно сказывается на надежности конструкции при работе. Кроме того, в предлагаемой-конструкции амортизаторы 3 и 15 установлены таким образом, что количество элементов в отличие от известного устройства, одновременно участвующих в передаче энергии бокового отскока и холостого хода от ударного органа 10, является минимальным. Энергия бокового отскока в горизонтальной плоскости поглощается благодаря вращению исполнительного органа вокруг оси 11. Энергия холостого хода и бокового отскока в вертикальной плоскости поглощается благодаря вращению ударного органа с кронштейном вокруг оси 9. При этом остальные элементы комбайна неподвижны. В результате суммарный момент инерции системы, передающей динамические нагрузки от ударного органа IО на корпус комбайна, и следовательно боковые динамические нагрузки на ударнике малы, что благоприятно сказывается на надежность конструкции. Формула изобретения I. Проходческий комбайн, включаю щий основание с погрузочным органом опорно-поворотное устройство, стрелу, закрепленную на опорно-поворотном устройстве, кронштейн с ударным органом, установленный на конце стр лы на горизонтальной оси, гидроцилиндры подъема ударного органа, отличающийся тем, что, целью повьппения надежности работы комбайна в крепких породах, койец стрелы выполнен в виде вилки в которой размещены кронштейн с ударньм органом, закрепленным на вертикальной оси с возможностью поворота и снабженным боковыми упорами, при этом ось закрепления ударного органа совмещена с его центром тяжес810ти и вынесена вперед относительно горизонтальной оси кронпГгейна, которая установлена на стреле выше центра тяжести ударного органа. 2. Комбайн по п. I, отличающийся тем, что кронштейн связан с гидроцилиндрами подъема ударного органа посредством одной пары амортизаторов а боковые упоры ударного органа соединены с кронштейном посредством другой пары амортизаторов, размещенных на кронштейне . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции 9 2207241, кл. Е 21 С 27/00, опублик. 1974. 2.Патент Франции 2193138, кл. Е 21 С 35/06, опублик. 1974 (прототип),

Д-А