Исполнительный орган тоннелепроходческой машины

 

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 нородоразрушаюц.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 нанравлением 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

i5D4 Е 21 С 27 24

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ!ТИЙ (21) 4048983/22-03 (22) 01.04.86 (46) 15.05.88. Бюл. ¹ 18 (71) Ясиноватский филиал по проходческому оборудованию Института «Гипромашобо ащение > (72) А. В. Ивиченко, В. Б. Татаринский, И. Д. Фишман, В. Г. Нестеренко, Н. И. Яроцкий, Г. Г. Алексеев, К. М. Зенин и f;. Д. Ходыкин (53) 624.19! .6 (088.8) (56) Патеплг ФРГ 3313435, кл. E 2! D 9/10, онублик. !984.

Авторское сви,l,åòå tüñònî СССР № 1025893, кл. F 21 D 9/06, 1981. (54) ИСПОЛ НИТЕЛЬНБ)И ОРГАH ТОННЕЛ ЕГ1РОХОДЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к горному машиностроению, в частности к испытательным органам тоннелепроходческих машин (ТГ1М)

Цель -- снижение энергоемкости процесса разрушения горных пород. Исполнительный орган ТГ!М вклкхчает стрелу, шарнирно уста„„SU„„1395825 А 1 новленную в корпусе ТПМ, На конце стре Ihl ста новлен породоразр ш акнций и нлруменг, в корпусе 6 которого в опорах 7, 8 установлена державка 10. Последняя установлена с возможностью вращения вокруг продольной оси 9 и имеет породоразрушаюгций инструмент в виде симметричнои пластины (П) 1! с замкнутой режущей кромкой 12. Закреплена П 1! на державке 10 с эксцентриситетом е. Ось 13 симметрии П 11 пересекается с осью 9 вращения, точка пересечення которых смещена относительно П 11 в направлении шарнира 4 соединения породоразрушающего инструмента со стрелой. При работе исполнительного органа TI1M ось 9 вращения оказывается впереди оси 13 симметрии П 11 по ходу движения, и свободная поверхносгь П 11 образует угол с направлен к м П 11. Наличие угла обеспечивает эффективное разрушение горных пород.

Предложен вариант выполнения Г1 1 в виде диска. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

1395825

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

Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса разрушения горных пород.

На фиг. 1 изображена тоннелепроходческая машина, вид сбоку", на фиг. 2 породоразруц ающий инструмент, продольный разрез; на фиг. 3 — вариант выполнения породоразрушающего инструмента, продольный разрез; на фиг. 4 — разрез

Л вЂ” -Л на фиг. 2; на фиг. 5 — разрез

5- — 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 тоннелепроходческой машины включает стрелу 1, шарнирно установленную в корпусе 2 тоннелепроход- 20 чсской машины и соединенную с ним гидроцилиндрами 3. На свободном конце стрелы посредством шарнира 4 установлены породоразрушающий инструмент 5. Породоразрушакцций инструмент 5 содержит корпус 6, опорах 7, 8 KQTopoIо постыл вращения вокруг продольной оси 9 установлена державка 10 с закрепленной на ней ножевой пластиной !1. Последняя с замкнутой режущей кромкой 12 выполнены симметричной и закреплена на державке 10 З0 с эксцентриситетом е. Ось 13 симметрии пластины 11 пересекается с осью 9 вращения, при этом точка 8 пересечения осей 13 и 9 смещена в направлении шарнира 4 соединения породоразрушающего инструмента 5 со стрелой !. Пластина 11 закреплена па державке !О с эксцентриси тетом е не менее 0,21) — — наиболыпего размера пластины ll, а угол а между осями 13 и 9 равен 5 — 20". Корпус 6 породоразрушающего инструмента 5 связан со стрелой 1 гидроцилиндром 14.

Ножевая пластина 11 может быть выполнена в виде диска !5. Свободная поверхность 16 диска 15 выполнена конической.

Вершина конуса обращена к шарниру 4 соединения породоразрушающего инстру- 4< мента 5 со стрелой 1. Угол Р между основанием 17 конуса и его образующей по величине не менее угла я наклона оси 13 симметрии пластины 11, выполненной в виде диска 15, к оси 9 вращения.

Диск 15 соединен с державкой 10 пос- g0 редством оси 18, закрепленной в теле 10 державкн, и полу колец 19, установленных в проточке оси !8. Полукольца 19 удерживаются от вынадания крышкой 20, закрепленной на диске 15, болтами 21. От проворота диск 15 зафиксирован штифтом 22. закрепленным в теле 10 державки и входящим в одно из отверстий 23, выполненных в теле диска 15.

В нижней части корпуса 2 тоннелепроходческой машины установлены погрузочное устройство 24 и наклонный конвейер

25, обеспечивающие удаление из забоя разрушенной породы.

Исполнительный орган тоннелепроходческой машины 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 зависящие от прочности пород, а также глубины и ширины срезаемой стружки.

Равнодействующая реактивных усилий при резании пород симметричной пластиной

11 проходит через ее ось 13 симметрии и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения ножевой пластины 11. Так как пластина 1! закреплена на державке 10 эксцентрично, то на нее при этом действует вращающий момент.

B результате державка 10 с закрепленной на ней пластиной !1 поворачивается в опорах 7, 8 корпуса 6 породоразрушающего инструмента 5 до тех flop, пока врагцающий момент не станет минимальным и равным моменту трения державиа 10 в опорах 7, 8 корпуса 6 породоразрушающего инструмента 5. При этом ось 9 вращения оказывается впереди оси 13 симметрии пластины 11 Io ходу движения, а свободная поверхность пластины 1 образует угол а с направлением движения пластины 11. Наличие этого угла а (заднего угла) обеспечивает эффективное разрушение горных пород.

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

После врезания породоразрушающего инструмента 5 в породу стрела с установленным на ней породоразрушающим инструментом 5 псремегцается гидроцилиндрами 3, например,;ри этом ножевая пластина 11 подрезает грунт, а дсржавка 10 разрушает снятую стружку.

Порода обрушается вниз, где захватывается погрузочным устройством 24 и грузится на конвейер 25.

При достижении породоразрушающим инструментом 5 нижней части забоя стрела !

1395825 поворачивается гидроцилиндрами 3 в горизонтальном направлении и породоразрушающий инструмент 5 врезается в породу на ширину ножевой пластины 11. После этого стрела 1 с породоразрушающим инструментом 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 вертикальными, так и горизонтальными и наклонными стружками. Это позволяет в тех случаях, когда порода залегает слоями, разрабатывать 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. породоразрушающий инструмент 5 имеет некоторую зону нечувствительности к изменениям направления движения.

Поскольку пластина 11 закреплена на державке 10 с эксцентриситетом е не менее 0,2 D — наибольшего размера пластины 11, 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 горных 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. Поскольку 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 нак5

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

Кроме того, выполнение диска 1о коническим повышает его жесткость. Поэтому породоразрушающий инструмент 5 с ножевой пластиной ll в виде диска 15 наиболее целесообразно использовать для разрушения более крепких горных пород, когда нужно создавать повышенные усилия резания.

Так как породоразрушающий инструмент

5 в процессе работы самоустанавливается, то участок режугцей кромки 12, наиболее близкий к оси 9 вращения, истирается быстрее других участков режущей кромки 12.

Если ножевая пластина ll выполнена в виде диска 15, то при затуплении этого участка режущей 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 породоразрушающего инструмента с возможностью вращения и закрепление ножевой пластины на державке с эксцентриситетом обеспечивают самоустановку породоразрушающего 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 разрушения горных пород.

Установка пластины с эксцентриситетом не менее 0,2 максимального размера пластины практически исключает влияние трения в опорах корпуса породоразрушающего 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.

1395Я25

Формула изобретения

1. Исполнительный орган тоннелепроходческой машины, включаюший стрелу с шарнирно установленным на ее свободном конце породоразрушаюшим инструментом, выполненным в виде симметричной пластины с замкнутой режушей кромкой, закрепленной на державке, которая соединена с корпусом стрелы, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса разрушения горных пород, корпус стрелы выполнен с отверстием под державку, которая установлена в нем с- возможностью вращения вокруг продольной оси державки, а пластина закреплена на державке эксцентрично 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 породоразрушающего инструмента со стрелой.

2. Исполнительный орган по и. 1, отличающий ся тем, что пластина выполнена в виде полого диска с конической поверхностью, при этом вершина конуса обрашена к шарниру соединения породоразрушающего инструмента со Còðåëoé, а угол между основанием конуса и его образующей не менее угла наклона оси симметрии диска к продольной осн державки.

1395825

/д (. 0 ("Г;1 B It) ((t t i . f(0 t I 0 I I 0 8 t) ! <; i ). 0 ! . (..", )(): i . I ); : 1 ., (;!)(,(!!. В(!)«с К 0 !) !) " I(T 0 f) (! < ()< »

) <.

f.fit ) ), 3<)(IiI);I. /(i:)(), (1<10 I(i