шнековый исполнительный орган

Формула изобретения

Шнековый исполнительный орган, включающий цилиндрический корпус и погрузочную лопасть с винтовой поверхностью, на которой установлены резцедержатели с резцами, отличающийся тем, что образующая винтовой поверхности лопасти выполнена криволинейной формы, вогнутая поверхность которой расположена с рабочей стороны лопасти, при этом радиус кривизны должен быть таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности винтовой лопасти и к образующей лопасти в точке их пересечения составлял 40-50°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горным машинам, а именно к шнековым исполнительным органам узкозахватных выемочных машин, используемых в очистных забоях для добычи полезных ископаемых подземным способом.

Известен исполнительный орган очистного комбайна /1, стр.160, рис.2.44/, выполненный в виде барабана с вертикальной осью вращения, на котором закреплены режущие инструменты (резцы). Недостатком этого исполнительного органа является плохая погрузочная способность отбитого полезного ископаемого на забойный конвейер. Для эффективной погрузочной способности исполнительного органа барабанного типа он снабжается специальным погрузочным щитком.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шнековый исполнительный орган /2/, включающий цилиндрический корпус и погрузочную лопасть (одну или несколько) с винтовой поверхностью, на которой расположены резцедержатели с резцами.

В известном техническом решении образующая винтовой лопасти имеет прямолинейный вид и расположена по радиусу (перпендикулярно) относительно цилиндрического корпуса. Прямолинейность лопасти и радиальное ее расположение в поперечном сечении шнека не обеспечивает возможной максимальной производительности шнека при погрузке отбитого угля на забойный конвейер. Прямолинейное исполнение лопасти при вращении шнекового исполнительного органа создает центробежные силы, которые, воздействуя на отбитый уголь, находящийся между лопостями, стремятся переместить его относительно лопасти наружу от центра к внешней поверхности и прижать уголь к забою, что создает дополнительные сопротивления движению угля вдоль лопасти, так как на забое имеются неровности от воздействия резцов. Вследствие этого снижается скорость потока и производительность шнекового исполнительного органа.

Задачей изобретения является повышение эффективности шнекового исполнительного органа.

Эта задача решается за счет того, что в шнековом исполнительном органе, включающем цилиндрический корпус и погрузочную лопасть с винтовой поверхностью, на которой установлены резцедержатели с резцами, при этом образующая винтовой поверхности выполнена криволинейной формы, вогнутая поверхность которой расположена с рабочей стороны лопасти, а радиус кривизны выполнен таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности винтовой лопасти и к образующей лопасти в точке их пересечения составлял 40-50°.

На фиг.1 изображен шнековый исполнительный орган (главный вид); на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1 и на фиг.3 - схема расположения сил, действующих от угля на шнековую лопасть при ее вращении.

Шнековый исполнительный орган включает цилиндрический корпус 1, погрузочную лопасть 2. По внешней цилиндрической образующей винтовой поверхности погрузочной лопасти размещены линейные резцы 3.

Параметры кривизны лопасти определяются из следующих выводов (см. фиг.3). При вращении шнекового исполнительного органа лопасть воздействует на отбитую массу угля. Под воздействием вращения шнека возникает центробежная сила, стремящаяся переместить уголь от центра к периферии относительно лопасти. Центробежная сила определяется из выражения где m - масса угля, находящегося внутри шнекового исполнительного органа, кг; R - наружный радиус шнекового исполнительного органа, м.; - угловая скорость, рад/с; g=9,81 м/с² - ускорение при свободном падении.

Если образующая лопасть шнека прямолинейна, то с этой силой уголь будет прижиматься к забою и создавать дополнительное сопротивление при движении его вдоль шнекового исполнительного органа. При криволинейной поверхности образующей лопасти центробежная сила F на выходе к внешнему диаметру шнека разлагается на две силы Р и N. P - сила прижатия угля к лопасти, N - сила трения угля о лопасть. Наиболее благоприятные условия для потока, когда сила P=N. Это равенство обеспечивается при угле =45°. Угол определяется между касательной линией к наружной поверхности в конечной точке лопасти и линией продолжения лопасти из этой точки. Пределы этого угла можно ограничить 40-50°. В этом интервале силы Р и N незначительно отличаются друг от друга. Таким образом, радиус изгиба образующей лопасти должен быть таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности шнекового исполнительного органа и к лопасти в точке их пересечения составлял 40-50° (при угле менее 40° снижается сила трения N угля по лопасти и уголь выходит за пределы шнека, касаясь забоя, при угле более 50° сила трения значительно увеличивается, увеличивая тем самым сопротивление движению угля вдоль шнека).

Шнековый исполнительный орган работает следующим образом. Корпус шнека 1 вместе с погрузочной лопастью 2 и резцами 3 вращаются. При движении выемочной машины вдоль забоя резцы 3 разрушают полезное ископаемое, которое распределяется внутри шнека между винтовыми лопастями. Винтовая поверхность лопасти, воздействуя на отбитый уголь, перемещает его вдоль шнека и выбрасывает из зоны своего действия на забойный конвейер. Вместе с тем на массу угля воздействуют и центробежные силы, стремящиеся переместить уголь к наружной поверхности шнека. Однако криволинейность образующей лопасти по высоте способствует удержанию угля в пределах лопасти за счет силы трения N и скручивания потока в пределах лопасти. Это снижает контакт отбитого угля с забоем и снижает сопротивление движению угля вдоль шнека.

Технические преимущества предложенного шнекового исполнительного органа заключаются в повышении эффективности его применения.

Повышение эффективности достигается за счет:

- снижения мощности, затрачиваемой на погрузку угля шнеком в результате устранения контакта угля с забоем при его движении вдоль шнека;

- повышения производительности за счет увеличения скорости движения потока угля вдоль шнека в связи со снижением сопротивления его движения.

Источники информации:

1. Сафохин М.С. Горные машины и оборудование: Учебник для вузов/ М.С.Сафохин, Б.А.Александров, В.И.Нестеров. - М.: Недра, 1995. - 462 с.

2. Патент RU №2149995, 7 Е 21 С 25/04, Е 21 С 25/10, 2000 г.