УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ДИСКОВОГО ИНСТРУМЕНТА НА РАБОЧЕМ ОРГАНЕ ГОРНОГО КОМБАЙНА

Предлагаемая полезная модель относится к горной промышленности, а именно к узлам крепления дискового инструмента на рабочем органе горного комбайна и предназначена для повышения эффективности монтажно-демонтажных операций в призабойном пространстве подземной горной выработки при замене узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме.
Известен исполнительный орган проходческого комбайна (патент РФ №2455486, МПК E21C 25/18, E21C 27/24, опубл. 10.07.2012, Бюл. №19), включающий стрелу, раздаточный редуктор и две разрушающе-погрузочные коронки, оси которых параллельны продольной оси стрелы. Корпус каждой из разрушающе-погрузочных коронок выполнен в виде усеченной конической поверхности, либо в виде усеченных многогранных пирамид. На наружных поверхностях корпусов разрушающе-погрузочных коронок установлены трехгранные призмы с узлами крепления дисковых инструментов и осями-цапфами. На каждую ось-цапфу свободно посажен дисковый инструмент, консольно установленный к одной из граней трехгранных призм. Крепежная часть оси-цапфы размещена внутри трехгранной призмы и жестко прикреплена болтами и планкой-замком к перегородке. С обеих сторон дискового инструмента установлены дистанционные торцевые кольца, выполняющие функцию упорных подшипников, воспринимающих осевые нагрузки при разрушении.
Недостатками данного исполнительного органа проходческого комбайна является сложность конструкции узла крепления дискового инструмента внутри трехгранной призмы и трудоемкость производства монтажно-демонтажных работ.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели является узел крепления дискового инструмента в трехгранной призме (патент РФ №128898, МПК E21C 27/00, опубл. 10.06.2013, Бюл. №16), включающий дисковый инструмент, который установлен перед передней гранью трехгранной призмы на жестко закрепленной оси-цапфе с возможностью свободного вращения между двумя дистанционными торцевыми шайбами в виде упорных подшипников. Ось-цапфа выполнена в виде цапфы-втулки жестко прикрепленной к передней грани трехгранной призмы, а внутри нее размещена ось с упорным буртиком с одной стороны и глухим резьбовым отверстием с другой стороны с возможностью осевого перемещения и жесткого закрепления как от поворота через шпонку-фиксатор, так и от осевого смещения крепежным винтом со стопорной шайбой, выступающими в свободное пространство, ограниченное внутренними поверхностями граней трехгранной призмы.
Недостатками данной конструкции узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме является незащищенность внутреннего пространства трехгранной призмы от продуктов разрушения забойного массива и агрессивной шахтной среды, сложность процесса сборки и разборки шпоночного соединения между поверхностями цапфы-втулки и оси с упорным буртиком.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в упрощении конструкции и повышении эффективности операций по монтажу и демонтажу узла крепления дискового инструмента на рабочем органе горного комбайна.
у
р
хц
у
р
хо
р
Указанный технический результат достигается тем, что в узле крепления дискового инструмента на рабочем органе горного комбайна, включающем дисковый инструмент, консольно установленный перед передней гранью трехгранной призмы на жестко закрепленной цапфе-втулке с возможностью свободного вращения между двумя дистанционными торцевыми шайбами, с фиксируемым осевым зазором через внутреннюю торцевую поверхность упорного буртика оси, размещенной внутри цапфы-втулки, согласно полезной модели, цапфа-втулка имеет трехступенчатую внутреннюю поверхность, первая ступень I которой выполнена гладкой, расположена со стороны забойного торца, имеет максимальный диаметр и минимальную длину l, вторая ступень II выполнена резьбовой и сопряжена с торцевой поверхностью, ограничивающей длину первой ступени I и имеет диаметр поверхности меньший диаметра поверхности первой ступени I, а ее длина l превышает длину l поверхности третьей ступени III, выполненной в виде гладкого цилиндрического участка с диаметром меньшим диаметра цилиндрической поверхности второй ступени II, торцевая поверхность которого выходит во внутреннее пространство трехгранной призмы, а ось с упорным буртиком имеет трехступенчатую наружную поверхность конгруэнтную участкам трехступенчатой внутренней поверхности цапфы-втулки на участках длиной l, l, l с возможностью ограниченно-подвижного сопряжения всех трех участков соответственно цапфы-втулки, и оси с упорным буртиком друг с другом в радиальном и осевом направлениях посредствам резьбового соединения на участках l вторых ступеней II.
р
хц
Указанный технический результат достигается также тем, что сопряжение внутреннего резьбового участка l цапфы-втулки второй ступени II с гладким цилиндрическим участком l третьей ступени III осуществляется через проточку под выход инструмента для нарезания резьбы.
по
Указанный технический результат достигается также тем, что на первой ступени I максимального диаметра оси с упорным буртиком выполнена проточка, в которой размещено кольцо-герметизатор из жаропрочного материала, а на гладкой цилиндрической поверхности третьей ступени III меньшего диаметра выполнены две проточки, первая из которых расположена на некотором удалении l от свободного торца оси с упорным буртиком и в ней размещен полуцилиндрический зев опорной седловой стойки-фиксатора трехгранной крышки, а вторая расположена за первой в направлении к упорному буртику оси и в ней размещено кольцо-герметизатор из жаропрочного материала.
р
Указанный технический результат достигается также тем, что сопряжение наружного резьбового участка l оси с упорным буртиком второй ступени II с первой ступенью I выполнено через торцевую проточку под выход инструмента для нарезания резьбы.
Указанный технический результат достигается также тем, что трехгранная крышка внутренними опорными основаниями жестко прикреплена винтами к поверхностям трехгранных бонок с резьбовыми гнездами, расположенными по углам внутреннего пространства трехгранной призмы, так, что ее наружная поверхность не выступает за наружный контур граней трехгранной призмы, а внутренняя поверхность удалена от наружной на толщину b стенки и содержит опорную седловую стойку-фиксатор с полуцилиндрическим зевом, внутренняя поверхность которого максимально заглублена в проточку оси с упорным буртиком без опоры на ее внутреннюю поверхность, одна из торцевых поверхностей зева, с одной стороны сопряжена с наружной поверхностью торца упорного буртика цапфы-втулки, а другая торцевая поверхность сопряжена с торцевой поверхностью проточки оси с упорным буртиком при минимальном зазоре, гарантирующим возможность свободного вращения дискового инструмента с допустимым осевым люфтом.
хц
у
р
Указанный технический результат достигается также тем, что длина l гладкого цилиндрического участка цапфы-втулки третьей ступени III ограниченно-подвижно сопряженного с гладким цилиндрическим участком оси с упорным буртиком третьей ступени III, больше длины l участка ограниченно-подвижного сопряжения на первой ступени I и меньше длины l участка ограниченно-подвижного сопряжения на второй резьбовой ступени II.
Указанный технический результат достигается также тем, что в центральных частях свободных торцевых поверхностей оси с упорным буртиком выполнены шестигранные гнезда под ключ.
Указанный технический результат достигается также тем, что опорная седловая стойка-фиксатор выполнена в виде единой пластины, содержащей конструктивно-сопряженные между собой внутренний полуцилиндрический зев с двумя направляюще-ориентирующими усами из прямоугольных призм, толщина которых меньше ширины проточки оси с упорным буртиком на величину допустимого осевого люфта.
Указанный технический результат достигается также тем, что направляюще-ориентирующие усы в виде прямоугольных призм на опорной седловой стойке-фиксаторе выполнены с четырехсторонними клиновыми торцевыми поверхностями.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан главный вид трехгранной призмы с трехгранной крышкой и узлом крепления дискового инструмента; на фиг. 2. - вид сверху по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3. - вид сбоку по стрелке Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - общий вид трехгранной крышки с опорной седловой стойкой-фиксатором с полуцилиндрическим зевом; на фиг. 6. - вид сбоку по стрелке Г на фиг. 5; на фиг. 7. - вид сверху по стрелке А на фиг. 1 в процессе демонтажа узла крепления дискового инструмента; на фиг. 8 - разрез по Д-Д на фиг. 7; на фиг. 9. - вид сверху по стрелке А на фиг. 1 при полном демонтаже узла крепления дискового инструмента; на фиг. 10 - разрез по Е-Е на фиг. 9.
Узел крепления (фиг. 1-6) дискового инструмента на рабочем органе горного комбайна содержит трехгранную призму 1, жестко закрепленную на наружной поверхности рабочего органа 2 горного комбайна и трехгранную крышку 3 (фиг. 1, 2, 4, 5, 6) со стенкой толщиной b (фиг. 4, 5, 6), конгруэнтно вписанную во внутренний трехгранный конур призмы 1. В средней части стенки толщиной b трехгранной крышки 3 выполнен контурный паз, в котором размещено контурное уплотнительное кольцо 4 (фиг. 4, 5, 6), упруго прижатое к внутренним поверхностям граней трехгранной призмы 1. Со стороны наружной поверхности трехгранной крышки 3 расположены технологические камеры-канавки 5 (фиг. 1, 2, 4, 5, 6) для монтажно-демонтажных работ, сквозные ступенчато-цилиндрические отверстия 6, внутри которых размещены цилиндрические головки винтов 7 (фиг. 1, 2, 4) с шестигранными углублениями под ключ и пружинные шайбы 8. На внутренней поверхности трехгранной крышки 3 выполнены опорные основания 9 (фиг. 4, 5, 6), которые прикреплены к верхним поверхностях трехгранных бонок 10 (фиг. 4) с резьбовыми гнездами, расположенных по углам внутреннего пространства трехгранной призмы 1, винтами 7.
Оболочка трехгранной крышки 3 (фиг. 1, 2, 4, 5, 6) со стенкой толщиной b ограничена боковыми 19, 20 (фиг. 2, 5) и передней 21 (фиг. 2, 5, 6) гранями.
Со стороны передней грани 21, прилегающей к внутренней поверхности передней грани 11 (фиг. 4) трехгранной призмы 1, внутренняя поверхность трехгранной крышки 3 содержит опорную седловую стойку-фиксатор 12 (фиг. 4, 5, 6). Опорная седловая стойка-фиксатор 12 выполнена в виде единой пластины, содержащей конструктивно-сопряженные между собой внутренний полуцилиндрический зев 38 с двумя направляюще-ориентирующими усами 41 из прямоугольных призм, толщина которых меньше ширины проточки 32 оси 30 с упорным буртиком 29 на величину допустимого осевого люфта. Направляюще-ориентирующие усы 41 в виде прямоугольных призм на опорной седловой стойке-фиксаторе 12 выполнены с четырехсторонними клиновыми торцевыми поверхностями 15-18 (фиг. 5, 6).
Конструкция трехгранной призмы 1 со стороны внешнего пространства включает в себя поверхности (фиг. 1-4) двух погрузочно-транспортирующих граней 22, 23 и поверхность передней грани 11 со сквозным цилиндрическим отверстием 24 (фиг. 4).
Цапфа-втулка 25 (фиг. 4) жестко закреплена своей внутренней торцевой поверхностью упорного буртика 26 к внутренней поверхности передней грани 11 трехгранной призмы 1, при этом консольная часть цапфы-втулки 25 проходит через сквозное цилиндрическое отверстие 24 во внешнее пространство.
Дисковый инструмент 27 (фиг. 1-4) консольно установлен перед передней гранью 11 трехгранной призмы 1 на жестко закрепленной цапфе втулке 25 с возможностью свободного вращения между двумя дистанционными торцевыми шайбами 28, с фиксируемым осевым зазором через внутреннюю торцевую поверхность упорного буртика 29 оси 30, размещенной внутри цапфы-втулки 25.
у
Цапфа-втулка 25 (фиг. 4) имеет трехступенчатую внутреннюю поверхность, первая ступень I которой выполнена гладкой, расположена со стороны забойного торца, имеет максимальный диаметр и минимальную длину l.
р
хц
Вторая ступень II выполнена резьбовой и сопряжена с торцевой поверхностью, ограничивающей длину первой ступени I и имеет диаметр поверхности меньший диаметра поверхности первой ступени I, а ее длина l превышает длину l поверхности третьей ступени III, выполненной в виде гладкого цилиндрического участка с диаметром меньшим диаметра цилиндрической поверхности второй ступени II. Торцевая поверхность третьей ступени III выходит во внутреннее пространство трехгранной призмы 1.
у
р
хо
Ось 30 с упорным буртиком 29 имеет трехступенчатую наружную поверхность конгруэнтную участкам трехступенчатой внутренней поверхности цапфы-втулки 25 на участках длиной l, l, l.
р
Все три участка поверхностей соответственно цапфы-втулки 25 и оси 30 с упорным буртиком 29 ограниченно-подвижно сопряжены друг с другом в радиальном и осевом направлениях посредствам резьбового соединения на участках l вторых ступеней II.
р
хц
Сопряжение внутреннего резьбового участка l цапфы-втулки 25 (фиг. 4) второй ступени II с гладким цилиндрическим участком l третьей ступени III осуществляется через проточку 36 под выход инструмента для нарезания резьбы.
по
На первой ступени I максимального диаметра оси 30 с упорным буртиком 29 (фиг. 4) выполнена проточка 37, в которой размещено кольцо-герметизатор 31 из жаропрочного материала. На гладкой цилиндрической поверхности третьей ступени III меньшего диаметра выполнены две проточки 32, 39. Первая проточка 32 расположена на некотором удалении l от свободного торца оси 30 с упорным буртиком 29 и в ней размещен полуцилиндрический зев 38 (фиг. 6) опорной седловой стойки-фиксатора 12 трехгранной крышки 3. Вторая проточка 39 расположена за первой проточкой 32 в направлении к упорному буртику 29 оси 30 и в ней размещено кольцо-герметизатор 33 из жаропрочного материала.
р
Сопряжение наружного резьбового участка l оси 30 (фиг. 4) с упорным буртиком 29 второй ступени II с первой ступенью I выполнено через торцевую проточку 40 под выход инструмента для нарезания резьбы.
Трехгранная крышка 3 (фиг. 1, 2, 4, 5, 6) закреплена так, что ее наружная поверхность не выступает за наружный контур граней трехгранной призмы 1, а внутренняя поверхность полуцилиндрического зева 38 опорной седловой стойки-фиксатора 12 входит в проточку 32 оси 30 с упорным буртиком 29 на заданную глубину без опоры на ее наружную цилиндрическую поверхность. Одна из торцевых поверхностей зева 38, с одной стороны сопряжена с наружной поверхностью торца упорного буртика 26 цапфы-втулки 25, а другая торцевая поверхность сопряжена с торцевой поверхностью проточки 32 оси 30 с упорным буртиком 29 при минимальном зазоре, гарантирующим возможность свободного вращения дискового инструмента 27 с допустимым осевым люфтом.
хц
у
р
Гладкий цилиндрический участок цапфы-втулки 25 (фиг. 4) третьей ступени III длиной l ограниченно-подвижно сопряженного с гладким цилиндрическим участком оси 30 с упорным буртиком 29 третьей ступени III, который больше длины l участка ограниченно-подвижного сопряжения на первой ступени I и меньше длины l участка ограниченно-подвижного сопряжения на второй резьбовой ступени II.
В центральных частях свободных торцевых поверхностей оси 30 с упорным буртиком 29 выполнены шестигранные гнезда 34 и 35 под ключ (фиг. 3, 4).
На этапе монтажа (фиг. 1-6) работа полезной модели осуществляется следующим образом.
К трехгранной призме 1 через сквозное цилиндрическое отверстие 24 передней грани 11 (фиг. 4) размещают и жестко закрепляют цапфу-втулку 25 путем приварки торцевой поверхности упорного буртика 26. При этом буртик 26 размещен во внутреннем пространстве трехгранной призмы 1, а наружная поверхность цапфы-втулки 25 консольно выступает перед внешней поверхностью передней грани 11.
р
На наружную поверхность цапфы-втулки 25 сначала устанавливают первую дистанционную торцевую шайбу 28 (фиг. 4), за ней дисковый инструмент 27 и вторую дистанционную торцевую шайбу 28. Затем во внутреннее пространство цапфы-втулки 25 продвигают и закручивают по ходу резьбы на участке l в осевом направлении ось 30 с упорным буртиком 29 до прижатия внутренней поверхности упорного буртика 29 оси 30 к торцевым поверхностями цапфы-втулки 25 и дистанционной торцевой шайбы 28.
у
р
хц
р
Для монтажа оси 30 с упорным буртиком 29 используются шестигранные углубления 34 и 35 под ключ. Процесс завинчивания оси 30 с упорным буртиком 29 в цапфу-втулку 25 производят до сопряжения поверхностей ступеней I, II, III на полную длину участков l, l, l. При этом кольца-герметизаторы 31 и 33 из жаропрочного материала обеспечивают внутреннюю защиту резьбового соединения на участке l.
Затем во внутреннее пространство трехгранной призмы 1 помещают трехгранную крышку 3, ориентируя ее для точного закрепления, путем вхождения в проточку 32 оси 30 направляюще-ориентирующих усов 41 в виде прямоугольных призм с четырехсторонними клиновыми торцевыми поверхностями 15-18 (фиг. 5, 6) до вхождения внутренней поверхности полуцилиндрического зева 38 на заданную глубину.
При этом опорные основания 9 (фиг. 4, 5, 6) трехгранной крышки 3 опираются на верхние поверхности трехгранных бонок 10 (фиг. 4), после чего винтами 7 с пружинными шайбами 8 через сквозные ступенчато-цилиндрические отверстия 6 окончательно прикрепляют трехгранную крышку 3 к трехгранной призме 1 при использовании потайного шестигранного ключа.
В процессе монтажа трехгранной крышки 3, контурное уплотнительное кольцо 4 (фиг. 4, 5, 6) упруго прижимается к внутренним поверхностям граней трехгранной призмы 1, обеспечивая герметизацию ее внутреннего пространства.
При сборке допустимый осевой люфт узла крепления дискового инструмента 27 обеспечен подвижно-сопряженным входом единой пластины седловой стойки-фиксатора 12 в проточку 32 оси 30 с упорным буртиком 29 и фиксацией в осевом направлении через внутренний полуцилиндрический зев 38.
На этапе демонтажа (фиг. 1-10) работа полезной модели осуществляется следующим образом.
р
р
по
р
При помощи потайного шестигранного ключа производят демонтаж винтов 7 с пружинными шайбами 8 из сквозных ступенчато-цилиндрических отверстий 6, расположенных на внешней поверхности трехгранной крышки 3 (фиг. 1, 2, 4, 5, 6). Затем из внутреннего пространства трехгранной призмы 1 демонтируют трехгранную крышку 3 специальным инструментом при использовании технологических камер-канавок 5, что обеспечивает свободный доступ к узлу крепления дискового инструмента 27. Далее осуществляется демонтаж узла крепления дискового инструмента 27 (фиг. 7-10) при вращении ключа, размещенного в одном из шестигранных углублений 34 или 35 (фиг. 3, 4) со стороны торцевых поверхностей оси 30 с упорным буртиком 29, что обеспечивает ее осевую подвижность. При этом внутренний резьбовой участок l на второй ступени II цапфы-втулки 25 выполняет роль неподвижной гайки, из которой при вращении внешнего резьбового участка l оси 30 происходит ее осевое демонтажное перемещение с хвостовиком на участке l до выхода последнего из сопрягаемой цилиндрической поверхности на полную длину. Продолжая дальнейшее вращение, осуществляется демонтаж на полный выход оси 30 из резьбового соединения длиной l. Далее ось 30 свободно вынимается из цапфы-втулки 25, после чего демонтируются дистанционные торцевые шайбы 28 и дисковый инструмент 27 (фиг. 7-10).
Таким образом, конструктивное исполнение полезной модели узла крепления дискового инструмента на рабочем органе горного комбайна позволяет упростить конструкцию, увеличить полезный объем внутреннего пространства трехгранной призмы, повысить эффективность проведения монтажно-демонтажных операций, обеспечить защиту резьбового соединения и внутреннего пространства трехгранной призмы от продуктов разрушения горной массы, агрессивной шахтной среды и влаги при эксплуатации горного комбайна.