выемочная машина

Формула изобретения

ВЫЕМОЧНАЯ МАШИНА, имеющая базу в виде конвейера для перемещения ее вдоль забоя и включающая корпус, вынесенный привод подачи с тяговой цепью, концы которой закреплены на корпусе машины, дисковые исполнительные органы с автономным механизмом их вращения и отжимные клинья, отличающаяся тем, что механизм вращения дисковых исполнительных органов установлен на одном из концов базы и снабжен приводными звездами, отклоняющими звездами и замкнутой тяговой цепью с возможностью движения ее ведущей ветви встречно ведущей ветви цепи привода подачи и охвата размещенных на корпусе жестко связанных с дисковыми исполнительными органами приводных звезд и независимо установленных отклоняющих звезд, причем корпус машины выполнен в виде двух расположенных вертикально вдоль забойной стороны конвейера порталов, жестко закрепленных на плитах, опирающихся на почву, взаимодействующих с днищем конвейера и шарнирно соединенных между собой, с подшипниковыми узлами отклоняющих звезд и дисковых исполнительных органов, установленными в верхней части проема каждого портала, и встроенными погрузочными лемехами, а отжимной клин установлен концентрично ступице каждого дискового исполнительного органа со стороны корпуса и выполнен в виде разрезного кольца с разведенными краями, между которыми под углом к плоскости диска установлен кулак с зубком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для механизации подземной выемки угля.

Известен угольный комбайн с цепной реверсивной передачей, включающий вынесенные приводы, тяговую цепь, приводные звездочки исполнительных органов, отклоняющие звездочки, соединенные через редукторы с гидронасосами, напорная магистраль которых снабжена регулируемыми подпорными клапанами, при этом отклоняющие звездочки имеют неподвижные оси вращения [1]. Для регулирования скорости подачи данного комбайна вдоль забоя необходимо осуществлять торможение вращения его исполнительных органов.

Недостатками данного решения являются неизбежная потеря энергии на торможение и необходимость сопровождать комбайн для осуществления регулировки его скорости подачи, которая находится в прямой зависимости от скорости перемещения машиниста комбайна по лаве, а это ограничивает производительность выемочной машины.

Известна выемочная машина с механизмом подачи в виде закрепленных на ее корпусе колес и закрепленной на ставе конвейера рейки и вынесенным приводом, снабженным замкнутой тяговой цепью, взаимодействующей с приводными и отклоняющими звездочками, кинематически связанными как с колесами механизма подачи, так и с исполнительными органами [2].

Недостатком данной машины является громоздкость кинематической схемы, что способствует низкой надежности в работе.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является выемочная машина, включающая корпус, вынесенный привод подачи, тяговую цепь, закрепленную по концам корпуса машины, дисковые исполнительные органы, приводимые во вращение от автономного электромеханического привода, установленного на корпусе машины, и отжимающие уголь клинья [3].

Недостатком указанной выемочной машины является невозможность получения высоких показателей по производительности, что обусловлено следующим: загроможденностью погрузочных проемов из-за расположения привода дисковых исполнительных органов непосредственно на корпусе машины; необходимостью подачи электроэнергии к движущейся по лаве машине, что требует применения кабелеукладчиков, надежность работы которых на высоких скоростях подачи не может быть обеспечена; необходимостью постоянного сопровождения машинистом выемочной машины для регулирования процесса выемки угля, что не позволяет реализовать высокие скорости подачи из-за ограниченных возможностей человека быстро перемещаться по лаве, особенно на тонких пластах.

Оперативное регулирование скорости подачи выемочной машины в данном случае необходимо по следующим причинам. В случаях внедрения дисковых исполнительных органов в зону твердых включений угольного массива происходит рост сопротивления его резанию и, соответственно, рост сопротивления перемещению машины вдоль забоя. Увеличение сопротивлений резанию на величину, например, Т_рез требует соответствующего увеличения тягового усилия подачи на значительно меньшую величину Т_п = (0,35...0,5)Т_рез [4]. Таким образом, в случае роста сопротивлений резанию электродвигатель привода исполнительных органов указанной машины, не имеющий больших запасов мощности из-за ограничений по габаритам, развивает более высокий крутящий момент с неизбежной потерей скорости вращения, а электродвигатель привода подачи свои параметры изменяет в значительно меньшей степени и подача осуществляется с меньшей потерей скорости. Это способствует большему заглублению зубков дискового исполнительного органа в массив угля и прогрессирующей потере скорости резания, что может привести к опрокидыванию электродвигателя привода исполнительных органов.

Цель изобретения - повышение производительности выемочной машины путем достижения высоких скоростей подачи при обеспечении автоматического регулирования тягового усилия и скорости подачи машины, адекватного изменению сопротивления резанию разрушаемого массива угля, а также за счет обеспечения более интенсивного отжима угля от массива и его эффективной погрузки на главный конвейер.

Поставленная цель достигается тем, что в известной выемочной машине, имеющей базу для перемещения ее вдоль забоя в виде конвейера и включающей корпус, вынесенный привод подачи с тяговой цепью, концы которой закреплены на корпусе машины, дисковые исполнительные органы с автономным механизмом их вращения и отжимные клинья, механизм вращения дисковых исполнительных органов выполнен в виде привода, установленного на одном из краев базы и снабженного замкнутой тяговой цепью с возможностью движения ее ведущей ветви встречно ведущей ветви цепи привода подачи и охвата размещенных на корпусе жестко связанных с дисковыми исполнительными органами приводных звезд и независимо установленных отклоняющих звезд. Корпус машины выполнен в виде двух расположенных вертикально вдоль забойной стороны конвейера порталов, жестко закрепленных на плитах, опирающихся на почву, взаимодействующих с днищем конвейера и шарнирно соединенных между собой, с подшипниковыми узлами отклоняющих звезд и дисковых исполнительных органов, установленными в верхней части проема каждого портала, и встроенными лемехами. Отжимной клин установлен концентрично ступице каждого дискового исполнительного органа со стороны корпуса и выполнен в виде разрезного кольца с разведенными краями, между которыми под углом к плоскости диска установлен кулак с зубком.

В сравнении с известным уровнем техники изобретение позволит получить выемочную машину, кинематическая схема механизмов подачи и вращения исполнительных органов которой обеспечит автоматическое регулирование скорости и усилия подачи в зависимости от сопротивления угольного массива резанию без участия в этом машиниста. Предложенная конструкция корпуса машины и снабжение ее приводом обеспечат максимально возможную не загроможденную механизмами площадь погрузочных проемов. Конструкция отжимных клиньев и их установка непосредственно на дисковых исполнительных органах обеспечит эффективный отжим угля от массива с одновременным разрушением негабаритов. Отсутствие необходимости подавать электроэнергию к движущейся вдоль забоя машине освобождает от применения и оперативного обслуживания технически несовершенного кабелеукладчика. В комплексе эти преимущества позволят реализовать высокие скорости подачи и добиться значительного роста производительности выемочной машины.

На фиг.1 изображена выемочная машина, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - кинематическая схема привода машины; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - разрез В-В на фиг. 4.

Выемочная машина включает базу 1 в виде конвейера, привод подачи 2 с тяговой цепью 3, закрепленной своими концами на корпусе, выполненном в виде двух порталов 4, жестко закрепленных с забойной стороны вдоль конвейера на двух шарнирно связанных и взаимодействующих с днищем конвейера опорных плитах 5. В верхней части проема каждого из порталов 4 установлены подшипниковые узлы 6 дисковых исполнительных органов 7 и жестко связанные с ними приводные звезды 8, а также подшипниковые узлы 9 независимо установленных отклоняющих звезд 10. Привод механизма вращения 11 исполнительных органов 7 установлен на краю базы 1 и снабжен замкнутой тяговой цепью 12, взаимодействующей с приводными и отклоняющими звездами 8 и 10 с возможностью движения ее ведущей ветви встречно ведущей ветви цепи 3 привода подачи 2.

Отжимные клинья выполнены в виде разрезных колец 13, установленных на дисковых исполнительных органах концентрично их ступицам со стороны корпуса выемочной машины. Концы разрезных колец 13 разведены, а в промежутке между разведенными концами установлены под углом к плоскости диска кулаки 14 с зубками 15. Выемочная машина снабжена также зачистными ножами 16 по почве, ножам 17 по кровле, погрузочными лемехами 18, являющимися частью корпуса, и направляющими лыжами 19.

Выемочная машина, согласно изобретению, осуществляет разрушение массива угля и погрузку его на конвейер при движении вдоль забоя в обе стороны. На фиг. 2 показано положение забоя при движении вправо, а на фиг.3 стрелками показано направление движения при этом ведущих тяговых цепей. При движении выемочной машины влево направление движения ведущих тяговых цепей противоположно. Выемочная машина опирается на почву посредством плит 5 и перемещается вдоль забоя, используя базу 1 (конвейер) как направляющую. Величина захвата машины устанавливается выдвижкой лыж 19 в нужное положение.

Выемочная машина работает следующим образом. При включении привода 11 крутящий момент посредством замкнутой тяговой цепи 12 передается приводным звездам 8 и жестко связанным с ними дисковым исполнительным органам 7. При включении привода 2 тяговое усилие на корпус машины передается посредством цепи 3 и она перемещается в направлении подачи. Один из дисковых исполнительных органов 7 прорезает в массиве щель, параллельную забою, а клин в виде разрезного кольца 13 отжимает уголь на шаг его разводки за каждый оборот диска. При этом установленный между разведенными краями кольца 13 зубок 15 разрушает негабаритные куски угля, а его кулак 14, находясь под прикрытием одного из краев кольца 13, защищен полностью от износа. Уголь попадает на почву, затем на зачистной нож 16 и с помощью лемеха 18 подается на конвейер 1. Зачистку кровли производит зачистной нож 17.

После снятия стружки угля вдоль лавы приводы 2 и 11 реверсируются и направление движения цепей 3 и 12 изменяется на противоположное. Выемочная машина начинает двигаться в обратном направлении. При этом, вступает в работу второй дисковый исполнительный орган и процесс разрушения и погрузки угля повторяется.

Предложенная схема подачи и механизма вращения исполнительных органов выемочной машины с регламентированным встречным направлением движения ведущих ветвей тяговых цепей 3 и 12, несмотря на автономность приводов 2 и 11, обеспечивает их кинематическую связь таким образом, что окружная скорость на делительных диаметрах приводных звезд 8 (V_зв) равна сумме линейных скоростей тяговой цепи 12 (V_{цепи.исп.орг}) и тяговой цепи 3 (V_{цепи подачи}): V_зв = V_{цепи исп.орг} + V_{цепи подачи}.

Окружное усилие на длительном диаметре приводной звезды 8 (Т_зв) формируется за счет сопротивления массива угля резанию, обеспечивается крутящими моментами, развиваемыми приводами 2 и 11, и равно сумме тягового усилия цепи 12 (Т_{цепи исп.орг}) и части тягового усилия цепи 3 (Т_{1 цепи подачи}), т. е. Т_зв.= = Т_{цепи исп.орг} + Т_{1 цепи подачи}.

Указанные соотношения параметров обеспечивают автоматическое регулирование скорости и усилия подачи выемочной машины в зависимости от величины сопротивления массива резанию при незначительных запасах мощности приводов.

В случае, если привод 11 исполнительных органов 7 имеет меньший запас мощности, чем привод подачи 2, внедрение исполнительных органов 7 в зону твердых включений угольного массива не приведет к потере скорости резания, так как привод подачи 2, реализуя свой запас мощности, компенсирует возросшее усилие резания за счет увеличения части тягового усилия подачи, используемого на резание - Т_{1 цепи подачи} и выемочная машина успешно преодолеет зону твердых включений.

В случае, например, если оба привода 2 и 11 имеют в равной мере незначительные запасы по мощности, рост сопротивления резанию вынудит оба привода реализовать свои перегрузочные способности для увеличения тяговых усилий Т_{цепи ис.орг} и Т_{1 цепи подачи}, что приведет к адекватной потере скоростей резания и подачи. Выемочная машина с меньшей производительностью, но без необходимости в ручной регулировке скорости подачи, преодолеет зону твердых включений.

Предложенная форма корпуса выемочной машины в виде порталов, расположенных вертикально с забойной стороны базы-конвейера и жестко установленных на шарнирно соединенных между собой опорных плитах, позволяет решить задачу компоновки элементов выемочной машины - подшипниковых узлов и лемехов, сохраняя максимально открытыми погрузочные проемы. Расположение автономного привода механизма вращения исполнительных органов на краю базы позволяет эти проемы не загромождать.

Таким образом, реализация изобретения позволит решить поставленную задачу - повысить производительность выемочной машины путем обеспечения высоких скоростей подачи при обеспечении автоматического регулирования параметров подачи в зависимости от изменения сопротивлений резанию без участия в этом процессе машиниста, а также за счет более эффективного отжима угля от массива и его погрузки на конвейер.