Шнековый рабочий орган машины непрерывного действия

 

Изобретение относится к горной, строительной и землеройной технике, в частности к рабочим органам землеройных машин. Цель - снижение энергоемкости процесса резания и повышение надежности работы. Шнековый рабочий орган включает закрепленную на консольном ступенчатом валу 1 непрерывную спиральную ленту (СЛ) 2 с постоянным углом подъема, с рабочей и нерабочей поверхностями. На периферии последней размещены держатели с боковыми резцами (Р) 3. Диаметр СЛ 2 и вала 1 выполнены увеличивающимися в направлении от консольного конца. Длина ступеней вала 1 равна соответствующему шагу СЛ 2, а отношение диаметров вала 1 и СЛ 2 на концевых участках рабочего органа равны. Режущие кромки боковых Р 3 параллельны образующим конической поверхности, проведенным через вершины витков СЛ 2. Торцовые Р 5 и частично боковые Р 3 рыхлят грунт, а СЛ 2 транспортирует его. Режущие части Р 3 нависают впереди по ходу вращения транспортирующей поверхности СЛ 2, благодаря чему срезанный ими грунт сразу поступает на транспортирующую поверхность СЛ 2, не перемешиваясь между витками шнека. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5I)5 Е 02 1 5/04

ФЫИВЗИ 1

ВЖЫ T(:.".„(ЧЬ "М

Е.::.Бл 1(") Е -1А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4402354/31-03 (22) 04.04.88 (46) 30.10.90. Бюл. 1(40 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) Э.Г. Чайковский, И,Г. Горбачев и А.Б. Шапирштейн (53) 621.879.41(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 215109, кл..Е 02 F 5/04, 1961.

Авторское свйдетельство СССР

11 - 137763, кл. Е 02 F 3/06, 1986, (54) ШНЕКОВЫЙ РАБОЧИЙ ОРГАН МАШИНЫ

НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) ИзоЬретение относится к горной, строительной и землеройнои технике, . в частности к раЬочим органам землеройных машин. Цель — снижение энергоемкости процесса резания и повышение надежности работы. Шнековый рабочий орган включает закрепленную на кон- сольном ступенчатом валу 1 непрерыв2 ную спиральную ленту (СЛ) 2 с постоянным углом подъема, с раЬочей и нерабочей поверхностями, fa периферии последней размещены держатели с боковыми резцами (Р) 3, Диаметры СЛ 2 и вала 1 выполнены увеличивающимися в направлении от консольного конца. Длина ступеней вала 1 равна соответствующему шагу СЛ 2, а отношение диаметров вала 1 и СЛ 2 на концевых участках рабочего органа равны. Режущие кромки боковых P 3 параллельны образующим конической поверхности, проведенным через вершины витков СЛ 2.

Торцовые Р 5 и частично боковые P 3 рыхлят грунт,а СЛ 2 транспортирует

его. Режущие части Р 3 нависают впереди по ходу вращения транспортирующей поверхности СЛ 2, благодаря чему срезанный ими грунт сразу поступает. на транспортирующую поверхность GlI 2, не перемешиваясь между витками шнека. 4 ил.

1 б02gg 1

Изобретение относится к орной, строительной и землеройной технике, в частности к рабочим органам землеройных машин непрерывного действия для подрезки уступов при гидромеханизированной разработке грунта.

Цель изобретения — снижение энергоемкости процесса резания и повышение надежности работы. 10

На фиг. 1 изображен рабочий орган, общий вид; на фиг ° 2 — то же, развертка по конической Поверхности; на фиг. 3 — процесс подрезки слоя грунтового уступа предлагаемым рабочим 15 органом; на фиг. 4 — шнек предлагаемого рабоче-о органа.

Рабочий орган включает вал 1 переменного сечения, на котором закреплена транспортирующая спиральная лента 2 с постоянным углом подъема о и размещенными по периферии ее нерабочей поверхности держателями с боковыми резцами 3. При этом резцы 3 расположены так, что их режущие кромки 25 параллельны конической поверхности с углом конусности 2, охватывающей шнек; образуют непрерывную ступенчатую линию резания, т.е. конец режущей кромки предыдущего резца 3 и начало режущей кромки последующего находятся на одном радиусе в плоскости, перпендикулярной продольной оси

ОХ рабочего органа.

Кроме того, режущие кромки боковых резцов 3 консольно нависают впереди (по ходу вращения) транспортирующей поверхности спирали 2. Один конец рабочего органа снабжен фланцем 4, а на втором консольном конце 40 размещены торцовые резцы 5.

Диаметры вала 1 и спирали 2 увеличиваются по направлению от консольного конца, а отношение их размеров, измеренных на концах рабочего органа, равны, т.е. конические поверхности, описывающие шнек и ступенчатый вал

1, имеют общие вершину 0 и ось вращения ОХ. Вал 1 выполнен ступенчатым, что упрощает его изготовление. Каждая ступень выполнена из отрезков труб постоянного диаметра, длина которых равна соответствующему шагу спирали, что также упрощает изготовление рабочего органа при закреплении на валу 1 спирали 2, имеющей, в связи с постоянным углом подъема и конусностью 2», переменный ыаг, увеличивающийся в направлении от консольного конца.

Угоп наклона конусности / принят равным углу наклона продольной оси рабочего органа, закрепленного на землеройной машине, в нижнем его рабочем положении относительно почвы забоя.

Спираль 2 в пространстве формируется вращением образующей О„М вокруг оси ОХ с одновременным перемещением точки 0 вдоль этой оси. Таким образом, пространственная конфигурация спирали 2 определяется расстоянием 1 от вершины конической поверхности 0 до текущей точки периферии спирали

М и углом поворота образующей О M относительно нулевого начального положения на консольном конце, шнека соответствующего очке А (фиг. 4).

При этом определяется из выражения.

r (tg К з п P ) где r — радиус спирали на консольном конце шнека.

Это выражение получено из условия постоянства угла подъема спирали а (фиг. 2). При перемещении точки И из положения М в положение M ради1 и

«ус $ поворачивается на угол dg и получает приращение d(. Можно записать

d) = JI ° tg pf cH .

Отсюда, проинтегрировав, получим

Р = 0 ° ехр (tg М (g -(P )) где =(; + (i-1) Ч „,;

i — - номер витка спирали; д — полный угол развертки, рад.

Выразим р через радиальный угол поворота 8 (фиг. 4) образующей спирали ОуМ вокруг продольной оси О» исходя из того, что угол (» на развертке соответствует радиальному углу, 2», отсюда

iio ф„ОА = 2 и r, а ОА =ОА= —.—, л. 1

sing отсюда ф,„= 2 в ° sin(л

5 1602941

Таким образом, (= (3 зъп (. Учитывая это и что при Ч = О, имеем

1 =

= 0a = r/sin (, получим оконча

1 тельное выражение

Постоянство угла подъема спирали выбранного по условиям достижения оптимальной пройзводительности тран5 спортирования отсутствия метания грунта на коническом шнеке, ведет к непостоянству шага спирали 2, увеличивая его в направлении закрепленного конца рабочего органа, что приводит к увеличиванию оЬъемов секций шнека между соседними витками спирали 2 в том же направлении, что и увеличение объема транспортирования из врубовой щели срезанного грунта.

15 Нагрузки, возникающие в процессе работы рабочего органа, (крутящий и изгиьающий моменты) передаются на основной силовой элемент конструкции, которым является вал 1, причем вели20 чина их увеличивается в направлении закрепленного конца. Переменное сечение вала 1 снижает разыщу в напряжениях, возникающих в его материале в разных сечениях, т.е. делает. вал 1 равнопрочным.Выполнение егс из отрезков труб длинами, равными соответствующим шагам спирали 2, упрощает изготовление шнека, так как соединение спирали 2 и вала 1 может выпол30 няться по секциям, имеющим небольшие габариты и вес.

В связи с увеличивающимся объемом транспортируемого из врубовой щели срезанного грунта для пропорционального увеличения оьъемов секций шнека между соседними витками приняты равными отношения диаметров спирали 2 и вала 1, измеренные на концах рабоче го органа. В геометрическом смысле это выражается тем, что конические поверхности, описывающие вал 1 и спи раль 2, имеют оьщую вершину 0 и ось вращения OX.

Режим резания боковых резцов 3

40 полублокированный, так как каждый предыдущий по ходу вращения резец 3 формирует для последующего одну свободную боковую стенку в грунте, благодаря наклонному положению их режу- 4 щих кромок с углом наклона |, т.е. параллельно образующим конической поверхности, охватывающей спираль 2 шнека. Кроме того, такое положение резцов 3 ведет к раЬоте их в режиме косого резания, что также снижает величину силы резания на резце. Режущие части резцов 3 нависают впереди по ходу вращения транспортирующей поверхности спирали 2, благодаря чему срезанный ими грунт сразу поступает на эту поверхность, не перемешиваясь между витками шнека, и выносится из врубовой щели.

r — ехр (tg g sin (P ).

sin (1

Принцип работы предложенного рабочего органа следующий.

Фланцем 4 рабочий орган присоединяется к приводу вращательно-поступательного движения, Затем он приводится во вращение и, совершая перемещение вдоль своей продольной оси, как бур, внедряется в уступ, При этом торцовое 5 и частично боковые 3 резцы рыхлят грунт, а спиральная лента 2, размещенная на валу 1, транспортирует его из скважины. После внедрения на заданную глубину продольная подача прекращается и рабочему органу сообщается поперечная подача, при которои боковыми резцами 3 сообщает— ся поперечная подача, при которой boковыми резцами 3 в грунтовом уступе создается вруЬовая щель трапецеидального сечения. При отрыве подрезанного блока грунта от целика и его оседания верхняя и нижняя плоскости врубовой щели соприкасаются в линии, образуя в сечении незамкнутый треугольник, благодаря чему под действием силы тяжести блок грунта получает. вращательное движение вокруг линии соприкосновения, тем самым оконча-, тельно отрывается от целика и разрушается при ударе о почву.

При подрезке грунтового уступа в его основании рабочий орган сохраняет плоскостность почвы заЬоя, так как его угол наклона конусности g в этом случае равен углу наклона продольной оси (фиг, 3).

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Шнековый раЬочий орган машины непрерывного Действия, включающий закрепленную на консольном валу непрерывную спиральную ленту постоянного угла подъема с рабочей и нерабочей поверхности, держатели с боковыми рез1602941 цами, закрепленные на нерабочей поверхности, и образующие непрерывную линию резания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса резания и повышения надежности работы, вал выполнен ступенчатым, при этом диаметр спиральной ленты и вала выполнены увеличивающимися в направлении от консольного конца, а режущие кромки боковых резцов параллельны образующим конической поверхности проведенным через вершины витков спиральной ленты, причем длина ступеней вала равна соответствующему шагу спирали, а отношение диаметров вала и спирали на концевых участках рабочего органа равны.

1602941

Составитель Л. Котельникова

Т ехр ед Л. Олийнык Корректор, С. ШелкунРедактор М. Товтин

Заказ 33б4 Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101