ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ГОРНОГО КОМБАЙНА ДЛЯ ВЫЕМКИ УГЛЯ В ПЛАСТАХ С ТВЕРДЫМИ ПОРОДНЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ
OPERATING ELEMENT OF MINING MACHINE FOR COAL EXTRACTION IN FORMATIONS WITH HARD INCLUSIONS

Настоящее изобретение относится к подземной добыче угля горными комбайнами из пластов мощностью от 0,8 до 1,0 м, а более точно - к конструкции исполнительного органа горного комбайна для выемки угля в пластах с твердыми породными включениями.
Известно, что крепость таких породных включений может составлять 8÷12 единиц и выше по шкале проф. М.М.Протодьяконова и их разрушение затруднительно или малоэффективно при обычных режимах работы горного комбайна по углю, в результате чего производительность отбойки горной массы заметно снижается.
Для поддержания производительной работы горного комбайна режущей части, например, в виде шнека с резцами, его исполнительного органа сообщают дополнительные усилия, направленные на активизацию отбойки твердых породных включений в массиве угольного пласта.
Используют для этого различные технические средства, но наиболее приемлемым служит дебалансовый вибратор, размещаемый внутри вращаемой режущей части и сообщающий ей силовые импульсы при вращении своих дебалансов. Один из подобных исполнительных органов горного комбайна раскрыт в публикации Тульского Государственного Университета (ТулГУ) (Известия ТулГУ. Серия Машиноведение, системы приводов и детали машин. Вып.1. Тула. Издательство ТулГУ, 2004 г., стр.174) и принят за прототип.
Известный исполнительный орган горного комбайна для выемки угля в пластах с твердыми породными включениями содержит поворотный редуктор с размещенной в его корпусе силовой трансмиссией для вращения выходного вала-шестерни этого редуктора и установленную на выходном валу-шестерне поворотного редуктора вращаемую режущую часть, воспринимающую также силовые импульсы от дебалансового вибратора, находящегося внутри нее, при этом режущая часть кинематически связана коаксиально расположенными наружным и внутренним торсионными валами соответственно с выходным валом-шестерней поворотного редуктора и с дебалансовым вибратором, приводимым во вращение через внутренний торсионный вал.
Как следует из описанной выше конструкции исполнительного органа, для вращения дебалансов вибратора и корпуса режущей части, используется одна и та же трансмиссия поворотного редуктора, понижающая обороты режущей части комбайна. Однако для создания значительных по величине силовых импульсов, которые передаются вращаемой режущей части, необходимо либо обеспечить вращение дебалансов вибратора со скоростью не менее 2000÷2500 об/мин, либо увеличить их массу и соответственно габариты режущей части.
Ввиду повышенных габаритов известного исполнительного органа его использование возможно в горных комбайнах при отработке пластов мощностью от 1,4 м и больше. По этой причине отработка маломощных (0,8÷1,0 м) угольных пластов с твердыми породными включениями остается актуальной.
Цель изобретения заключается в решении этой задачи.
Задачей настоящего изобретения является создание исполнительного органа горного комбайна с такой кинематической схемой вращения режущей части и дебалансового вибратора внутри нее, которая существенно уменьшала бы габариты исполнительного органа и давала бы возможность горному комбайну производительно работать при выемке маломощных пластов угля с твердыми породными включениями.
Эта задача решается при использовании предложенного исполнительного органа горного комбайна для выемки угля в пластах с твердыми породными включениями, содержащего поворотный редуктор с размещенной в его корпусе силовой трансмиссией для вращения выходного вала этого редуктора и установленную на выходном валу с возможностью вращения режущую часть, воспринимающую также силовые импульсы от дебалансового вибратора, находящегося внутри нее, при этом режущая часть кинематически связана коаксиально расположенными наружным и внутренним торсионными валами соответственно с выходным валом редуктора и с дебалансовым вибратором, приводимым во вращение через внутренний торсионный вал. Согласно изобретению в корпусе поворотного редуктора параллельно его силовой трансмиссии ведущего вала размещена дополнительная трансмиссия для вращения внутреннего торсионного вала, передающего вращение дебалансовому вибратору.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения силовая трансмиссия ведущего вала редуктора и дополнительная трансмиссия дебалансового вибратора размещены в отдельных полостях корпуса редуктора.
При этом целесообразно для вращения обеих трансмиссий использовать один двигатель.
Желательно этот двигатель расположить внутри корпуса поворотного редуктора.
В еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения внутренний торсионный вал соединен одним концом с шестерней дополнительной трансмиссии с возможностью осевого продольного перемещения и другим концом через раздаточную шестерню с дебалансами дебалансового вибратора.
Основное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что с помощью указанных выше технических решений удается создать исполнительный орган горного комбайна относительно малых габаритов, которые дают возможность горному комбайну отрабатывать пласты угля мощностью от 0,8 до 1,0 м с твердыми породными включениями при удовлетворительной отгрузке отбитой горной массы на забойный конвейер.
Изобретение далее поясняется описанием примера реализации с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает сбоку размещенный на конвейере горный комбайн с двумя исполнительными органами согласно изобретению, режущая часть которых выполнена в виде оснащенного режущим инструментом шнека;
Фиг.2 - частичный вид сбоку исполнительного органа согласно изобретению в увеличенном масштабе;
Фиг.3 - кинематическую схему исполнительного органа согласно изобретению;
Фиг.4 - конструктивное выполнение исполнительного органа согласно изобретению в разрезе по линии А-А на фиг.2;
Как показано на фиг.1, горный комбайн 1 установлен на раме передвижного забойного конвейера 2 и может поступательно перемещаться по нему с помощью механизма 3 подачи, содержащего привод 4 с цевочным колесом 5, размещенных в корпусе 6 горного комбайна 1, и цевочную рейку 7 на раме забойного конвейера 2, где цевочное колесо 5 находится в зацеплении с цевочной рейкой 7. На концах корпуса 6 комбайна симметрично относительно него шарнирно закреплены исполнительные органы 8 с режущей частью 9 в виде шнека с режущим инструментом, способные поворачиваться в вертикальной плоскости и фиксироваться в заданном положении гидравлическими домкратами 10, шарнирно соединенными с корпусом 6 комбайна 1 и с корпусом 11 поворотного редуктора 12 исполнительных органов 8.
Внутри корпуса 6 горного комбайна 1 расположен также электроблок 13 для обеспечения и управления работой электрооборудования (не показано) комбайна 1 и гидравлический блок 14 для обеспечения работы и управления гидрооборудованием комбайна 1, в частности, маслостанцией (не показана) и гидравлическими домкратами 10.
На фиг.2 видно, что нижней части корпуса 11 поворотного редуктора 12 ближе к его режущей части 9 придана вогнутая примерно дугообразная форма Б, которая способствует при рабочем положении режущей части 9 образованию с рамой забойного конвейера 2, максимального по пропускной способности окна 15 для прохода отбитой горной массы на конвейер 2, что весьма целесообразно при отработке малых по мощности пластов угля.
Следует также отметить, что в настоящем изобретении в качестве режущего инструмента режущей части 9 исполнительных органов 8 могут быть использованы в различной комбинации тангенциальные резцы и дисковые шарошки, которые подробно не показаны на данном чертеже.
Кинематическая схема исполнительного органа 8 согласно изобретению, представленная на фиг.3, содержит силовую трансмиссию 16 для передачи вращения режущей части 9 и дополнительную трансмиссию 17 для передачи вращения дебалансовому вибратору 18, находящемуся внутри режущей части 9. Обе трансмиссии 16 и 17 приводятся во вращение от расположенного в корпусе 11 поворотного редуктора 12 двигателя 19 и расположены параллельно одна другой в отдельных полостях 20 и 21 соответственно корпуса 11 поворотного редуктора 12.
При этом силовая трансмиссия 16 получает вращение от двигателя 19 через ряд шестерен 22, 23, 24, сидящих на осях 25 и 26, и включает в себя шестерни 27, 28, 29, 30 и полый выходной вал-шестерню 31. Последний соединен зубчатым зацеплением с солнечной шестерней 32 планетарного редуктора 33, расположенного внутри режущей части 9 исполнительного органа 8. В свою очередь солнечная шестерня 32 через планетарные шестерни 34 передает вращение на водило 35, которое своим зубчатым зацеплением соединено с наружным торсионным валом 36, скрепленным с режущей частью 9 и заставляющим ее вращаться с заданным числом оборотов.
Дополнительная трансмиссия 17 включает в себя шестерни 37, 38, 39, 40, 41 и 42, где шестерня 37 установлена на оси 43, соединенной с осью 26 силовой трансмиссии зубчатой муфтой 44, которая связана с поступательно перемещаемым рычагом 45, который обеспечивает включение зубчатой муфты 44. Таким образом происходит передача крутящего момента от двигателя 19 дополнительной трансмиссии 17. Ее шестерни 38, 39, 40 установлены подвижно на осях 46, на которых также установлены шестерни 28, 29 и 30 силовой трансмиссии 16.
Вращение от шестерни 42 дополнительной трансмиссии 17 передается внутреннему торсионному валу 47, который вращает раздаточную шестерню 48, взаимодействующую с приводными шестернями 49 дебалансов 50 дебалансового вибратора 18. При этом внутренний торсионный вал 47 одним концом соединен с шестерней 42 с возможностью осевого продольного перемещения, а другим концом с раздаточной шестерней 48. Свободное осевое перемещение конца внутреннего торсионного вала 47 происходит в процессе его скручивания, в связи с чем он и соединен подвижно относительно шестерни 42.
Предлагаемый исполнительный орган 8 с вышеописанной кинематической схемой может работать при использовании горного комбайна 1 на тонких пластах в двух режимах: для выемки угля и для выемки угля с вмещением твердых породных включений.
При выемке угля только режущая часть 9 получает вращение от двигателя 19 через силовую трансмиссию 16, отбивая уголь и производя его погрузку на забойный конвейер 2 через окно 15 (фиг.2).
При выемке угля с твердыми породными включениями режущая часть 9 получает вращение от двигателя 19 через силовую трансмиссию 16 и одновременно силовые импульсы от расположенного в ней дебалансового вибратора 18, дебалансы 50 которого вращаются от дополнительной трансмиссии 17.
Переключение исполнительного органа 8 на режим одновременной работы силовой трансмиссии 16 и дополнительной трансмиссии 17 осуществляется, как описано выше, с помощью зубчатой муфты 44, управляемой рычагом 45.
На фиг.4 показано конструктивное выполнение исполнительного органа 8, причем все его составные элементы имеют те же цифровые обозначения позиций, указанных на фиг.3.
Здесь необходимо отметить только некоторые важные для работы исполнительного органа 8 моменты.
Как видно на фиг.4, дебалансы 50 дебалансового вибратора 18 размещены в отрезной головке 51 режущей части 9, благодаря чему удается в максимальной степени передавать силовые импульсы от вращаемых дебалансов 50 именно отрезной головке 51, работающей, как известно, в наиболее трудных условиях при разрушении массива пласта, и повысить тем самым производительность отбойки. Кроме того, при таком размещении дебалансов 50 улучшается погрузка на забойный конвейер 2 отбитой горной массы шнеком режущей части 9, поскольку проходное сечение между лопастями шнека режущей части 9 остается максимально возможным.
Кроме того, на фиг.4 видно, что внутренний торсионный вал 47, вращающий дебалансовый вибратор 8, выполнен полым и внутри него размещена труба 52 подвода воды к режущей части 9 для их охлаждения и пылеподавления, а также для охлаждения торсионного вала 47 со стороны его внутренней полости.
Главное преимущество изобретения заключается в возможности передачи значительной мощности режущей части 9 при ограниченных габаритах поворотного редуктора 12 в условиях отработки тонких пластов угля с твердыми породными включениями горными комбайнами.
Изобретение может иметь различные модификации выполнения в пределах, вытекающих из нижеследующей формулы изобретения.