Горная машина

 

Изобретение относится к горной технике для разрушения горного массива ударнорежущим способом и служит для уменьшения энергоемкости процесса и снизить уровень пылеобразованил за реализации широкого спектра заданных режимов разрушения ударно-режущим способом с траекториями режущих кромок инструментов в виде отрезков гипотрохоид. Конструкция органа состоит из двух половин водила 2А и 2Б генератора волн с закрепленными на них роликами 1, звездочки 3 жесткого .элемента и ленты гибкого эле

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

8 П

2А

° иай

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861882/03 (22) 22.08.90 (46) 15.04.93. Бюл. hh 14 (75) И,К. Кривоконев (56) Авторское свидетельство СССР

N 255156, кл. Е 21 С 25/24, 1966. (54) ГОРНАЯ МАШИНА (57) Изобретение относится к горной технике для разрушения горного массива ударнорежущим способом и служит для.Я2» 18И ОЗУ А1 (si>s Е 21 С 27/00, 27/02 уменьшения энергоемкости процесса и снизить уровень пылеобразования эа счет реализации широкого спектра заданных режимов разрушения ударно-режущим способом с траекториями режущих кромок инструментов в виде отрезков гипотрохоид, . Конструкция органа состоит из двух половин водила 2А и 2Б генератора волн с закрепленными на них роликами 1, звездочки

3 жесткого, элемента и ленты гибкого эле1809037

5, 10

30

40 соб разрушения

45 органом разрушения, мента 4, режущей цепи. с закрепленными на ней инструментами 5. Кольцо контура из ленты гибкого элемента 4 плотно охватывает выступающие зубья звездочки 3 и все ролики 1 генератора волн, Половины водила

2А и 2Б генератора волн имеют, например, обособленный привод. состоящий из двигателя 6 и системы трансмиссии из шестерен

16, 13, 17, 19, 20 и 21. осей 14 и валов 9, 10, и 18. Звездочка 3 также имеет, к примеру, Изобретение относится к.области техники, занимающейся вопросами механического резания и разрушения в основном хрупких монолитов, материалов и массивов, а более конкретно, к рабочим органам, предназначенным для осуществления разрушения пород ударнорежущим способом в условиях применения таких устройств в отрасли горнодобывающей промышленности, Целью разработки рабочего органа нового типа для очистного комбайна является снижение энергоемкости процесса разрушения горного массива и уменьшение уровня пылеобразования за счет, использования в таком органе ударно-режущего способа разрушения, Предлагаемый рабочий орган по принципиальным конструктивным элементам повторяет прототип, которым является плоский баровый рабочий орган врубовой машины.

Принципиальной отличительной особенностью нового органа является наличие дополнительного привода, расположенного соосно с ведущей звездочкой для привода режущей цепи бара. На выходной вал этого дополнительного привода закрепляется корпус бара, Корпус бара, в нашем случае, освобождается от других связей с корпусом машины с тем условием, чтобы весь бар мог совершать бесп репятственное вращение вокруг оси ведущей звездочки бара в направлении встречном направлению вращения этой звездочки.

Работа по разрушению массива в предложенном органе отличается от работы бара. В таком органе разрушение массива должны производить только активные инструменты, т.е. те, которые находятся на звеньях режущей цепи, в момент работы по разрушению опертых об окружность обводного элемента, ролика. Пассивные инструменты, т.е. те инструменты, звенья которых находятся на прямолинейном участке движения режущей цепи и на ведущей звездочсвой обособленный привод. состоящий иэ двигателя 7 и системы трансмиссии из шестерен 12, 13 и 15, осей 14 и вала 8. Нужные параметры режимов работы органа, толщину и направление снятия элементарной стружки, получаем целенаправленным выбором соотношения векторов угловых частот вращения водила 2А-2Б и звездочки 3, учитывая при этом конструкцию и геометрические размеры элементов органа разрушения. 2 ил. ке, в работе по разрушени1о массива участвовать не.должны. Иными словами, работа по разрушению в предложенном органе подобна работе барового органа инструментами находящимися на участке обводного элемента, ролика, в процессе вырубки.

Внимательное рассмотрение кинематической схемы механизма предложенного органа позволяет заключить, что это типичный дифференциально-волновой механизм с внешним расположением гибкого элемента.

В механизме предложенного органа укороченный корпус бара выполняет роль водила генератора волн волновой передачи.

Увеличенная ведущая звездочка для привода цепи бара выполняет роль жесткого элемента, в данном случае — вращаемого, Гибким элементом механизма является режущая цепь бара, Уменьшенный обводной элемент бара (пассивная звездочка, ролик или иное подобное устройство) выполняет функцию ролика генератора волн.

Работает орган следующим образом.

При одновременном встречном вращении звездочки жесткого элемента и водила генератора волн, ролик генератора перемещает волну гибкого элемента, режущей цепи, вокруг оси вращения устройства.

Волновое движение гибкого элемента заставляет режущие кромки инструментов, опертых о поверхность ролика генератора волн совершать сложное движение по траекториям гипотрохоид некоторого вида.

Эти кривые расположены в плоскости вращения элементов органа. При таком движении массив разрушается изнутри цилиндра последовательно отдельными выемками, расположенными по дуге окружности. реализуя экономичный ударно-режущий споПредложенный орган по своей конструкции и функциям является дифференциально-волновым и далее в описании будет именоваться дифференциально-волновым

1803037

20

Орган, созданный на основе бара врубовой машины, будет неуравновешенным, поэтому предлагается сделать орган в принципе подобный двухлучевому или даже трехлучевому бару,.ведущая звездочка которого находится на оси центра вращаемых масс устройства, а лента гибкого элемента охватывает одновременно выступающие зубья звездочки жесткого элемента и все ролики генератора волн. Такая компоновка конструкции подобна волновой передаче, имеющей двух- или трехволновой генератор волн, Для получения пространственного органа может набираться стопа из плоских дифференциально-волновых органов разрушения.

Конструктивно дифференциально-волновой орган разрушения может быть выполнен компактно, т.е. с роликами, оси которых расположены в пределах контура жесткого элемента.

Предлагаемый орган разрушения позволяет задавать нужный режим разрушения путем изменения размеров элементов устройства и {или) выбором соотношения векторов частот вращения водила генератора волн и жесткого элемента, Если жесткий элемент дифференциально-волнового органа разрушения затормозить или закрепить к корпусу машины, то в этом случае получим простейший орган разрушения — планетарно-волновой, который кинематически повторяет обычную волновую передачу. При закреплении на каждом звене цепи гибкого элемента по одному инструменту, количество выемок от отдельных инструментов на окружности обработки при работе такбго органа, определяется количеством зубьев на жестком элементе, т.е. на звездочке, и, в конечном результате, равно этому количеству, т.к. очередное, снятое с ведущей звездочки волной (роликом генератора волн), звено цепи с пассивным инструментом, позволяет коснуться и обработать поверхность забоя другому, очередному активному инструменту, находящемуся в зоне разрушения, Отсюда можно заключить, что толщина стружки, снимаемой соседним следующим инструментом, зависит от количества зубьев на жестком элементе. Следовательно, выбор режимов разрушения ограничен и возможен только путем изменения геометрических размеров элементов устройства, из которых легко изменяется только вылет стойки инструмента.

В органе разрушения с вращаемым жестким элементом, у которого на каждом звене цепи гибкого элемента закреплено по одному инструменту, количество выемок на окружности обработки и отсюда толщина элементарной стружки будет зависеть от количества зубьев на жестком элементе и от значения соотношения векторов частот вращения водила генератора волн и жесткого элемента — звездочки.

Т.о. предложенный дифференциальноволновой орган разрушения позволяет осуществить принудительное регулирование режимов разрушения. как изменением геометрических размеров элементов, что ограничивает универсализм регулирования, так и путем целенаправленного выбора соотношения и направления угловых частот водила генератора волн и, освобох<денного от связи с корпусом устройства, жесткого элемента, что является более широким, более доступным способом регулирования режимов разрушения массива, Расположение режущих (отбойных) инструментов на шаге звена цепи гибкого элемента следует выбирать ближе к переднему, по ходу водила, шарниру, т.к. в этом случае процесс внедрения инструмента в массив происходит с меньшими усилиями, а при выходе — наблюдаются более интенсивные разрушения. Подобный эффект известен из теории работы гусеницы гусеничного трактора, но в гусеничном движителе такое явление стремятся не допускать, ослабить его влияние.

Установка нескольких инструментов на каждом звене цепи гибкого элемента, в том числе и на вынесенной вперед по ходу водила консоли звена, позволит производить более полное разрушение за меньшее количество проходов роликов генератора волн и с меньшими энергозатратами.

На фиг, 1 показана схема устройства дифференциально-волнового органа разрушения с принудительным регулированием рех<имов разрушения; на фиг. 2 — схема устройства компактного дифференциально-волнового органа разрушения с принудительным регулированием режимов разрушения барабанного типа, имеющего трехволновой генератор волн, Ролик.1 генератора волн закреплен на водиле 2. Звездочку 3 жесткого элемента и ролик 1 генератора волн охватывает контур гибкого элемента 4. На внешней стороне гибкого элемента 4 закреплены режущие (отбойные) инструменты 5. Вращение водила 2 генератора волн осуществляется от привода 6, Вращение звездочки = кесткого элемента осуществляется от привода 7, Во время работы органа при вращении водила 2 генератора волн, его ролик 1 перемещает волну гибкого элемента 4 вокруг оси вращения элементов устройства, заставляя

1809037

20 кромки инструментов 5 двигаться по траекториям гипотрохоид некоторого вида. При таком движении массив разрушается последовательно отдельными выемками; расположенными по дуге окружности. Одновременное вращение звездочки 3 жесткого элемента, путем целенаправленного выбора частоты и направления вращения, дает возможность корректировать траектории режущих кромок инструментов, а также количество выемок на окружности обработки. обеспечивая нужный режим разрушения.

Орган разрушения состоит из жесткого элемента — звездочки 3, закрепленной на среднем полом валу 8. По торцам звездочки

3 расположены половины водила 2А и 2Б трехволнового генератора волн, из которых половина 2А закреплена на внутреннем сплошном валу 9, а половина 2Б на внешнем полом валу 10. На каждом луче каждой половины водила генератора волн закреплены оси 11, на которые одеты ролики 1 генератора волн. Лучи половин водила генератора волн 2А и 2Б должны располагаться таким образом, чтобы соответствующие оси 11 роликов 1 генератора волн, были на одной линии, Наружные поверхности роликов 1 и выступающие зубья звездочки 3 жесткого элемента плотно охватывает контур ленты гибкого. элемента 4. Лента гибкого элемента

4 может быть выполнена в виде многорядной цепи или гусеницы, Снаружи звеньев цепи (гусеницы) закреплены режущие (отбойные) инструменты 5.

Привод звездочки 3 осуществляется от двигателя 7 посредством ведущей шестерни 12, закрепленной на выходном валу двигателя 7, ряд паразитных шестерен 13, одетых на оси 14 и далее через ведомую шестерню 15, которая закреплена на другом конце среднего полого вала 8.

Привод половин водила 2А и 2Б генератора волн осуществляется от двигателя 6 посредством ведущей шестерни 16, которая закреплена на выходном валу двигателя 6, ряд паразитных шестерен 13, одетых на оси

14 и далее через ведомую шестерню 17, которая закреплена на другом конце наружного полого вала 10. Синхронное вращение половины водила 2А генератора волн осуществляется от ведомой шестерни 17 через вал-замыкатель 18 посредством шестерен

19, 20 и 21, из которых шестерни 19 и 20 закреплены на валу-замыкателе 18, а шестерня 21 — на другом конце внутреннего сплошного вала 9.

Работает устройство следующим образом, При одновременном встречном вращении звездочки 3 жесткого элемента и водила

2А-2Б генератора волн органа разрушения. его ролики 1 перемещают волны гибкого элемента 4 вокруг оси вращения устройства, Волновое движение гибкого элемента 4 заставляет режущие кромки инструментов 5. звенья которых оперты о поверхность роликов 1 генератора волн, совершать сложное движение по траекториям гипотрохоид, форма которых зависит от соотношения векторов частот вращения звездочки 3 жесткого элемента и водила 2А — 2Б генератора волн. Иными словами, соответствующие частоты вращения двигателей 6 и 7, а также передаточные отношения шестерен 12-15 привода звездочки 3 жесткого элемента и, соответственно, пары шестерен 16-17 привода водила генератора волн 2А-2Б, с учетом соотношений геометрических размеров элементов органа разрушения, обеспечивают заданные параметры режимов разрушения, 8 принципе, регулируемым можно выбрать любой привод или оба одновременно.

Можно применить также однодвигательный привод с соответствующими кинематическими связями посредством сменных шестерен, т,к. размер и форма элементарной стружки определяется соотношением векторов угловых частот вращения элементов.

Предлагаемый орган разрушения, в сравнении со шнековым и барабанным органами разрушения, а также режущим баром, где используется способ скалывания, позволяет ожидать увеличения скорости резания и повышения надежности инструмента из-за прерывистой его работы, а также существенного снижения энергозатоат, идущих на разрушение, за счет использования ударно-режущего способа разрушения, реализующего физику криволинейных зависимостей ускорения по законам тригонометрических функций и обеспечивающего снятие стружки в сторону ранее полученного обнажения.

Дифференциально-волновой орган разрушения с принудительным регулированием режимов разрушения может иметь высокую степень безопасности, т.к, в нем, без потери рабочих качеств, можно использовать очень малую круговую скорость гибкого элемента и, соответственно, инструментов. Эта особенность резко ограничивает воэможность травм работников при захвате одежды или частей тела движущимся инстурментом, что нередко наблюдается при работе режущего барабана или шнека.

Применение данного типа органа в отрасли горно-добывающей промышленности для разрушения пластов полезного ископаемого при его выемке, кроме названных вы1809037

10 ше показателей, позволяет ожидать относительно более крупный скол. что должно снизить пылеобразование, улучшить санитарные условия труда, Существующие органы разрушения, использующие способ скалывания, 5 являются источниками большого количества мелкодисперсной пыли.

Кроме названной отрасли, данный тип органа разрушения может быть применен в строительстве на машинах по разрушению 10 и утрамбовке грунта, в сельскохозяйствен. ной технике на машинах по обработке почвы или на посадочных машинах для пропашных культур. в коммунальном хозяйстве на машинах по разрушению корки льда 15 или слежавшегося снега на тротуарах, дорогах, взлетно-посадочных полосах аэродромов, в машиностроении при обычной или профильной обработке материалов и, возможно, в оптике при изготовлении линз 20 сложного асферического профиля, т.к. нужную кривизну и шаг выемок, в принципе, легко пслучить, изменяя размеры лементов устройства и (или) угловые частоты водила генератора волн и жесткого элемента.

Формула изобретения

Горная машина, включающая корпус, в котором расположен двигатель, связанный зубчатой передачей с установленной на выходном валу последней приводной звездочкой барового рабочего органа, имеющего корпус с обводным элементом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса разрушения горного массива, он снабжен дополнительным регулируемым двигателем, связанным посредством дополнительной зубчатой передачи с корпусом барового рабочего органа, выполненным в виде двух полуводил, установлен-. ных посредством выходных валов дополнительной зубчатой передачи, причем выходные валы двух полуводил и приводной звездочки установлены концентрично.