горный комбайн

Формула изобретения

ГОРНЫЙ КОМБАЙН, включающий ходовую часть, погрузочный орган и исполнительный орган планетарного или роторного типа, выполненный в виде корпуса и водила с фланцем и приводом и радиальными лучами с режущими инструментами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, долговечности и расширения области применения, он снабжен эксцентричной втулкой с приводом, установленной в корпусе исполнительного органа с возможностью вращения, при этом водило установлено во втулке, а приводы водила и втулки выполнены с жесткой кинематической связью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для горно-рудной промышленности и может быть применено в проходческих и очистных комбайнах.

Известен горный комбайн, содержащий ходовую часть, погрузочный орган, планетарный исполнительный орган с режущими инструментами, размещенными на дисках на разных расстояниях от оси их вращения. Выходные валы приводов переносного и относительного вращений кинематически соединены между собой зубчатыми передачами с целочисленным передаточным отношением [1]. Недостатком этого комбайна является целочисленное отношение между частотой вращения фрезерного диска в относительном и переносном движениях. Так, например, при прямоугольной форме сечения выработки необходимо, чтобы фрезерный диск в относительном движении вращался в 4 раза большей частотой, чем в переносном. Это обстоятельство затрудняет широко варьировать параметрами резания, поскольку не обеспечивается возможность получения оптимального соотношения между частотами относительного и переносного вращения. Кроме того, существенным недостатком следует признать и высокую динамичность исполнительного органа, поскольку реализуемый на фрезерном диске крутящий момент из-за расположения режущего инструмента на разных расстояниях от оси вращения, изменяется в пределах одного оборота в широком диапазоне, т.е. скачкообразно.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является горный комбайн для проходки выработок различных форм, содержащий ходовую часть, погрузочный орган с рамой, исполнительный орган планетарного или роторного типа, включающий корпус, водило с фланцем и радиальные лучи, при этом корпус установлен на раме посредством шарового шарнира, а фланец выполнен в виде треугольника равной ширины, установленного в квадратном шаблоне [2]. К недостаткам такого комбайна следует отнести наличие шаблона и специального фланца водила. Если форму сечения выработки необходимо получить близкую к расчетной, т. е. без искажений, то шаблон требуется располагать ближе к забою (исполнительному органу), а это по компоновочным требованиям не всегда возможно. Кроме этого, в этом случае шаблон получается соизмеримым с размерами исполнительного органа, т.е. очень громоздким, что приводит к усложнению конструкции. Соответствует по размерам шаблону и фланец водила. В шаблоне фланец вращается со скольжением, что резко снижает надежность и долговечность устройства и комбайна в целом. Если на фланце устанавливаются ролики (снижающие отрицательный эффект трения скольжения), то снижается точность получения контура сечения выработки, поскольку фланец должен при вращении касаться всех четырех сторон шаблона, а это при наличии роликов, которые устанавливаются с определенным шагом, практически невозможно (т.е. в некоторые моменты один или часть роликов теряют контакт со стенками шаблона, а это приводит к неопределенности положения исполнительного органа в пространстве). Необходимость иметь на каждое конкретное сечение выработки конкретный типоразмер шаблона и фланца резко снижает область применения комбайна.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение надежности, долговечности и расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что в горном комбайне для проходки выработок различных форм, содержащем ходовую часть, погрузочный орган; исполнительный орган роторного или планетарного типа, включающий корпус, водило с приводом и радиальными лучами, оснащенными режущим инструментом, или радиальными лучами, оснащенными фрезерными дисками с режущим инструментом, водило установлено в эксцентричной втулке, а втулка смонтирована с возможностью вращения в корпусе и снабжена приводом, при этом между приводами водила и эксцентричной втулки установлена жесткая кинематическая связь, которая обеспечивает противонаправленное вращение водила и втулки, а их относительную частоту вращения соответственно в следующем соотношении: 1:1; 1: 2; 1:3; 1:4 и т.д. соответственно при форме сечения выработки - эллипсной, треугольной, четырехугольной, пятиугольной и т.д. Начало отсчета - от вертикальной плоскости. Эксцентричная втулка, внутри которой установлено водило с радиальными лучами позволяет исключить из конструкции комбайна громоздкий и сложный шаблон и специальной формы фланец водила. Шаблон и фланец взаимодействуют между собой с элементами трения скольжения или трения качения в сочетании с трением скольжения. Поэтому их исключение позволит поднять надежность и долговечность конструкции комбайна в целом. Наличие шаблона и специального фланца, вращающегося внутри шаблона, сужает область применения комбайна, поскольку на каждое конкретное сечение выработки устанавливается только свой шаблон и фланец, которые не позволяют получать выработки других размеров. Наличие же в конструкции комбайна эксцентричной втулки, эксцентриситет которой может оперативно меняться в широком диапазоне, позволяет получать выработки различных размеров и форм. Этим самым расширяется область применения комбайна. Эксцентриситет втулки для каждого конкретного размера и формы сечения выработки выбирается из следующих выражений:

е = e= - для эллипсной формы;

е = 0,089 А - для треугольной формы;

е = 0,077 А - для четырехугольной формы;

е = 0,076 А - для пятиугольной формы где е - эксцентриситет втулки;

а и b - соответственно большая и малая полуоси эллипса;

А - сторона многоугольника.

Таким образом, каждый признак в отдельности является необходимым, а в совокупности достаточным для достижения поставленной цели.

Сопоставительный анализ показывает, что заявленное техническое решение отличается от прототипа по всем существенным признакам. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Новизна" и "существенные отличия".

На фиг.1 дан общий вид комбайна роторного типа; на фиг.2 - то же, планетарного типа; на фиг.3а - вариант исполнения эксцентричной втулки, при е = max; на фиг.3б - вариант при е = 0; на фиг.4 - вид спереди на исполнительный орган роторного типа с тремя лучами; на фиг.5 - то же, на исполнительный орган планетарного типа; на фиг.6 - то же, на исполнительный орган роторного типа с двумя лучами; на фиг.7 - контуры сечений выработки при различной длине лучей.

Горный комбайн (фиг.1,2) содержит ходовую часть 1, погрузочный орган 2, включающий шнековый питатель 3 и раму 4, исполнительный орган роторного 5 или планетарного типа 6. Исполнительный орган содержит установленный на раме грузчика корпус 7, эксцентричную втулку 8, установленную в корпусе с возможностью вращения, водило 9, установленное с возможностью вращения в эксцентричной втулке. На водиле установлены радиальные лучи 10, на которых установлены режущие инструменты 11 или фрезерные диски 12 с режущими инструментами. Эксцентричная втулка и водило снабжены приводами 12 и 13 с жесткой кинематической связью. Параметры приводов подобраны таким образом, что обеспечивается противонаправленное вращение водила и эксцентричной втулки, при этом относительные частоты их вращения выбраны из следующих соотношений: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и т.д. соответственно при форме сечения выработки - эллипсной, треугольной, четырехугольной, пятиугольной и т.д. Начало отсчета идет от вертикальной плоскости. Для уплотнения редукторной группы привода водила в корпусе установлена свободновращающаяся вместе с водилом втулка 14. Фрезерные диски снабжены приводом 15, включающим редуктор. Входная ступень 16 редуктора может быть в зависимости от величины эксцентриситета выполнена, например, по трем вариантам I, II, III на фиг.2.

Величину эксцентриситета выбирают исходя из параметров сечения выработки, по следующим выражениям:

е = e= - для эллипсной формы;

е = 0,089 А - для треугольной формы;

е = 0,077 А - для четырехугольной формы;

е = 0,076 А - для пятиугольной формы, где е - эксцентриситет втулки;

а, b - соответственно большая и малая полуось эллипса;

А - сторона многоугольника сечения выработки.

В тех случаях, когда необходимо периодически менять параметры выработки, предусмотрена установка дополнительной эксцентричной втулки 17, комбинируя установкой которой по отношению к основной эксцентричной втулки 8, можно изменять эксцентриситет от нуля до максимальной величины, фиг.3а, 3б). Если требуется, чтобы каждый из радиальных лучей участвовал в формировании контура выработки, то их количество должно быть на единицу меньше числа сторон контура выработки (фиг.4,5). При другом числе радиальных лучей контур выработки формирует только один из радиальных лучей (фиг.6). Длину L радиальных лучей, формирующих контур выработки, например четырехугольной, определяют суммой двух величин - половиной высоты выработки и эксцентриситета втулки (фиг.4). Если рекомендуемый эксцентриситет втулки распространить на выработки с другими параметрами, то форма контура выработки будет такой же, но радиусы скруглений в углах многоугольника будут другими (фиг. 7). При выполнении комбайна с двумя и более исполнительными органами можно посредством различных комбинаций, увеличить число возможных вариантов сечений выработок.

Комбайн работает следующим образом. Комбайн ходовой частью 1 подается на забой. Отбитая исполнительным органом 5 или 6 горная масса погрузочным органом 2 транспортируется к его хвостовой части и затем перегружается в доставочные средства. Посредством привода 12 придается вращение эксцентричной втулке 8, которая плоскопараллельным движением перемещает водило 9 в пространстве по радиусу, равному эксцентриситету втулки. Жесткая кинематическая связь между приводами 12 и 13 эксцентричной втулки 8 и водила 9 обеспечивает относительное вращение водила таким образом, что в каждый момент периферийные резцы 11 радиальных лучей 10 находятся на контуре сечения выработки. Режущие инструменты 11, вращаясь вместе с водилом и лучами, разрушают массив, получая при этом заданную форму сечения выработки. Фрезерные диски вращение получают от привода 15, включающего разветвленную кинематическую связь (зубчатые элементы).

Использование предлагаемого устройства в конструкциях горных комбайнов позволяет повысить надежность, долговечность и расширить область применения.