ЦЕПНОЙ ПРИВОД ДЛЯ ЗВЕНЬЕВЫХ ЦЕПЕЙ ЗАБОЙНЫХ КОНВЕЙЕРОВ ИЛИ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН
CHAIN ACTUATOR FOR PUSH CIRCUITS OF NOBLE CONVEYORS OR CUTTING MACHINES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к цепному приводу для звеньевых цепей забойных конвейеров или выемочных машин, в частности для скребковых цепных конвейеров, с валом привода (приводным валом) и элементами, выполняющими функцию зубьев звездочки.
Цепные приводы используются в добычных работах, в частности в цепных конвейерах, в частности скребковых цепных конвейерах, и для приведения в действие добычных машин, в частности угольных стругов и подобных машин.
Цепные конвейеры представляют собой непрерывные конвейеры и являются предпочтительными средствами перемещения, в частности, в промышленной добыче каменного угля. При этом материал, подлежащий транспортировке, перемещается посредством транспортирующих элементов (скребков), которые прикреплены к бесконечным цепям с приводом от электродвигателя, в желобе конвейера.
Скребковый цепной конвейер состоит в основном из узла привода, желоба, одно-, двух- или трехрядной цепи с транспортирующими элементами, узла возврата с вспомогательным приводом, элемента смещения и узлов крепления. Скребковые цепные конвейеры приводятся в движение цепями высокой прочности. Для приведения в движение лент цепного конвейера (цепей со скребками) крутящий момент передается от электродвигателя через вал на звездочку, закрепленную на упомянутом валу. Звездочка передает касательное усилие на цепь через механизм взаимного сцепления.
В зависимости от мощности привода и передаточного коэффициента, установленного на конвейере, нужно выбирать цепь, которая обладает требуемой прочностью на растяжение. Более прочные цепи имеют большие размеры и больший шаг. Следовательно, они перемещаются по большей шаговой окружности вокруг звездочки. Поэтому предпочтительно на одном и том же валу корпуса машины иметь возможность при необходимости использовать несколько разных форм звездочки для каждой цепи.
Для приводов забойных конвейеров требуется малый диаметр звездочки вследствие ограниченного пространства, что приводит к использованию шести или семи зубьев на окружности звездочки. В пределах данного диаметра шаговой окружности имеется только ограниченное пространство для размещения поперечного сечения вала и звездочки. Однако вал привода, в частности, подвергается воздействию большой нагрузки вследствие кручения (привода) и изгиба (усилие натяжения в цепи) и поэтому должен иметь поперечное сечение, которое обеспечивает достаточно высокую прочность вала. Аналогично зубья цепи на звездочке подвергаются воздействию большой изгибающей нагрузки вследствие усилий натяжения, оказываемых на цепь. Поэтому поверхность, несущая нагрузку, должна обладать достаточно высокой прочностью.
Для скребковых цепных конвейеров для использования в тяжелых выемочных работах, в частности многоцепных конвейеров, цепь устанавливают на валу в виде съемной детали, чтобы обеспечить возможность замены изношенной звездочки. Звездочка имеет требуемые контуры с геометрическим замыканием, чтобы обеспечить ее сцепление с цепью, постоянно присоединенной к ее наружной окружности. Звездочка может состоять из двух половин, которые размещают и закрепляют винтами на месте в виде полуколец вокруг вала. Преимущество этого состоит в том, что звездочки можно заменять при установленном валу. Недостаток состоит в том, что закрепление винтами на месте половин звездочки требует очень прочных винтов, которые нужно затягивать при помощи тяжелых инструментов (усилителей момента).
В другом известном варианте осуществления звездочка состоит из кольцевого корпуса, который закрепляют на валу. В случае демонтажа весь вал с его нагрузкой и цепью, опирающейся на него, нужно удалять из корпуса машины, и подшипник на одном конце вала должен быть разобран. Цепные кольца с внутренними зубьями для поглощения крутящего момента также являются очень дорогими.
В общем необходимо отметить, что винтовое соединение половин звездочки друг с другом и звездочки на валу является проблематичным, в частности, для очень прочных забойных цепей с диаметрами проволоки до 60 мм и максимальными усилиями натяжения в пределах 4500-5000 кН. Необходимые винты требуют большого объема пространства для размещения и соответственно минимальной ширины звездочки. Это затрудняет передачу требуемого крутящего момента. Сборка и повторная сборка звездочек требует удаления вала и занимает много времени. Вынужденные перерывы в работе приводят к утрате функции конвейера.
При использовании с мощными приводами звеньевые цепи подвергаются воздействию очень высоких напряжений. В результате звездочки, в частности элементы взаимного сцепления (зубья сцепления с цепью, углубления сцепления с цепью) звездочки, подвергаются высокой степени износа вследствие трения звеньев цепи на элементах взаимного сцепления, что означает необходимость регулярной замены. В предшествующем уровне техники известны решения со сменными зубьями. В этом случае звездочка или базовый корпус звездочки содержит заменяемые элементы взаимного сцепления, в частности зубья звездочки для сцепления с цепью или элементы, выполняющие функцию зубьев.
Такие предложения известны из ЕР 0505019 В1, СН 456259 А, а также DE 4403108 В4. Сравнимые решения опубликованы в US 4308109 А и US 2038695 А.
Всех эти предложения объединяет то, что заменяемые элементы взаимного сцепления в виде зубьев или зубчатых пар, или в более общем случае элементов, выполняющих функцию зубьев звездочки, прикреплены к окружности звездочки. В связи с этим известны другие варианты исполнения. Элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, могут быть вставлены в гнезда вокруг окружности звездочки и закреплены винтами на месте. Устойчивость зубьев для предотвращения их переворачивания вследствие усилий натяжения, оказываемых цепью, достигается посредством винтов, которые прижимают основание зуба к поверхности звездочки. Винтовое соединение расположено на одной прямой с центром звездочки и образует самую нижнюю точку прикрепления к материалу звездочки.
Кроме того, элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, могут быть также закреплены посредством запрессовки зубьев в углубления на верхней поверхности цепной звездочки. Они закрепляются посредством винтов или болтов, параллельных направлению вала. Устойчивость зубьев для предотвращения их переворачивания вследствие усилий натяжения, оказываемых цепью, достигается посредством приложения основания зуба к поверхности звездочки. Кроме того, элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, могут быть также закреплены на месте посредством поперечного перекрытия диска звездочки. Они могут быть закреплены посредством винтов или болтов, параллельных направлению вала. Во время работы данные винты или болты подвергаются воздействию высоких сдвиговых напряжений вследствие усилий натяжения, оказываемых цепью.
Кроме того, из US 465 141 А, цепной привод для звеньевой цепи известен из области забойных конвейеров. Показанная система перемещения содержит по меньшей мере один элемент, выполняющий функцию зуба звездочки, который соединен с валом привода. Кроме того, элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, могут быть вставлены в гнезда на валу привода.
Вообще говоря, известные решения с заменяемыми зубьями для одноцепных приводов более легкой конструкции являются пригодными для использования. Однако невозможно реализовать такие решения для высокопроизводительных применений, в частности для скребковых цепных конвейеров, и к тому же они технически не пригодны для таких применений.
Задачей изобретения является, исходя из известного уровня техники, создание высокоэффективного цепного привода для звеньевых цепей забойных конвейеров или добычных машин, в частности для скребковых цепных конвейеров, который оптимизирован для эксплуатационного использования.
Решение, которое удовлетворяет данной задаче, состоит из цепного привода с признаками, изложенными в пункте 1 формулы изобретения.
Идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, вставлены непосредственно в гнезда на валу привода.
Предпочтительные модификации и усовершенствования основной идеи настоящего изобретения рассматриваются в зависимых пунктах 2-6 формулы изобретения.
Для приведения в движение звеньевой цепи или ленты цепного конвейера используется непосредственно вал. Необходимость в звездочке в качестве промежуточного элемента отпадает. Свободное пространство, ранее используемое для размещения звездочки, используется для увеличения диаметра вала. Таким образом, в цепном приводе настоящего изобретения используется вал привода с увеличенным диаметром по сравнению с обычными известными конструкциями.
Заменяемые элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, вставлены прямо или непосредственно в гнезда на валу привода.
Элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, содержат меньший участок сопряжения для зацепления в гнездах. Гнезда предпочтительно образованы посредством канавок. С этой целью в валу привода проточены глубокие канавки. Это возможно, поскольку настоящее изобретение устраняет необходимость в отдельной звездочке. Освободившееся пространство будет использовано частично для образования упомянутых канавок.
Зубья, расположенные в ряд (два при работе с одной цепью, четыре при работе с двумя цепями), объединены в рейку, другими словами, несколько элементов, выполняющих функцию зубьев звездочки, в ряду образуют рейку. Таким образом, поддерживаются точные расстояния и положения элементов, выполняющих функцию зубьев звездочки, друг относительно друга.
Соединение между элементами, выполняющими функцию зубьев звездочки, или участком сопряжения элемента, выполняющего функцию зуба звездочки, и гнездом образуется посредством взаимного сцепления и/или вставки с усилием с тугой посадкой. Это гарантирует, что элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, передают усилия, передаваемые на звеньевую цепь, без необходимости каких бы то ни было дополнительных соединительных элементов для передачи усилий. Элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, закреплены в гнездах только посредством крепежных деталей. Упомянутые крепежные детали образуют защитный механизм от потерь.
Это полезно в случае ослабления предварительного натяжения участков сопряжения в гнездах в результате неблагоприятных эксплуатационных условий. Поэтому элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, закреплены поперечно в гнездах посредством винтов. Винты не проникают глубоко в материал вала. Таким образом, поперечное сечение вала не ослаблено или ослаблено незначительно.
Изношенные элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, можно просто, быстро и недорого удалять и заменять. Замена элементов, выполняющих функцию зубьев звездочки, может осуществляться при установленном вале. Для этого не требуются специальные инструменты, поскольку можно обойтись без больших сильно затягиваемых винтов.
В случае настоящего изобретения вал привода может быть использован для цепей с разными шагами. Для этого используют другие элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, или рейки, подходящие к соответствующей цепи. Рейки предпочтительно выполнены цельными.
Устранение необходимости в отдельной звездочке позволяет образовать гнезда на валу привода, несмотря на небольшой объем пространства для размещения. Гнезда имеют глубину, которая гарантирует, что элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, или нижние участки сопряжения элементов, выполняющих функцию зубьев звездочки, прочно удерживаются на месте с плотным прилеганием и без всякого люфта. Гнезда имеют соответственно большую глубину. Элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, вставлены в гнезда своими участками сопряжения. Часть элемента, выполняющего функцию зуба звездочки, выступающая относительно окружности вала привода, имеет высоту свободного зуба. Данная высота свободного зуба измеряется между наружной окружностью вала привода и линией зацепления приводимой в движение звеньевой цепи.
В соответствии с изобретением предполагается, что отношение глубины гнезда к высоте свободного зуба находится в пределах от 1:1 до 1:2,5. Это гарантирует требуемую устойчивость элементов, выполняющих функцию зубьев звездочки, с их участками сопряжения в гнездах, а также надежную передачу усилия от вала привода через элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, на звеньевую цепь. В глубоких гнездах или канавках элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки, или рейки прочно установлены на месте без необходимости дополнительных соединительных элементов для передачи усилий. Усилия натяжения на цепь, равные 5000 кН, и результирующие сгибающие усилия надежно передаются. Особенно предпочтительным является отношение глубины гнезда к высоте свободного зуба, находящееся в пределах от 1:1 до 1:2.
Дополнительные преимущества и предпочтительные варианты осуществления цепного привода в соответствии с изобретением вытекают из формулы изобретения и варианта осуществления, описанного ниже со ссылкой на чертежи.
Ниже показаны:
Фиг.1 представляет собой вертикальное поперечное сечение, проходящее через цепной привод в соответствии с изобретением;
Фиг.2 представляет собой вид сбоку цепного привода с частичным разрезом; и
Фиг.3 представляет собой деталь цепного привода с изображением кругового сегмента вала привода с элементами, выполняющими функцию зубьев звездочки, и находящейся в зацеплении звеньевой цепи.
На основе фиг.1-3 описан цепной привод 1 в соответствии изобретением. Цепной привод 1 используется для приведения в движение звеньевой цепи 2 скребкового цепного конвейера.
Цепной привод 1 содержит вал 3 привода (приводной вал) и элементы 4, выполняющие функцию зубьев звездочки, расположенные на его окружности. Вал 3 привода поддерживается посредством подшипников 5 в корпусе машины, здесь не показанном.
Как можно видеть на фиг.1, в показанном здесь варианте осуществления предусмотрено всего семь элементов 4, выполняющих функцию зубьев звездочки. Элементы 4, выполняющие функцию зубьев звездочки, вставлены в гнезда 6 на валу 3 привода.
Гнезда 6 образованы посредством глубоких канавок 7, проточенных в валу 3 привода. Каждый из элементов 4, выполняющих функцию зубьев звездочки, содержит нижний участок 8 сопряжения для зацепления с гнездом 6. Участки 8 сопряжения образуют ножку в основании элемента, выполняющего функцию зуба звездочки, посредством которой элемент 4, выполняющий функцию зуба звездочки, вставляется в канавку 7. Посредством тугой посадки в канавке 7 образуется соединение без всякого люфта. Глубокие канавки 7 при тугой посадке гарантируют, что вставленные элементы 4, выполняющие функцию зубьев звездочки, способны передавать усилия на звеньевую цепь 2 без необходимости каких бы то ни было дополнительных соединительных элементов для передачи усилий.
Фиг.3 показывает гнездо 6 с глубиной Х. Элемент 4, выполняющий функцию зуба звездочки, вставлен в гнездо 6 своим участком 8 сопряжения. Верхняя часть элемента 4, выполняющего функцию зуба звездочки, обращена к окружности вала привода. Элемент 4, выполняющий функцию зуба звездочки, имеет высоту Y свободного зуба. Высота Y свободного зуба измеряется между наружной окружностью U вала 3 привода и линией зацепления WL звеньевой цепи 2, проходящей вокруг вала 3 привода через элементы 4, выполняющие функцию зубьев звездочки. Отношение глубины Х к высоте Y свободного зуба находится в пределах от 1:1 до 1:2,5 и предпочтительно в пределах от 1:1 до 1:2.
Это гарантирует, что элемент 4, выполняющий функцию зуба звездочки, устойчиво и прочно удерживается на месте в гнезде 6. Силовая трансмиссия и передача осуществляется от вала 3 привода на звеньевую цепь 2 через элементы 4, выполняющие функцию зубьев звездочки.
Фиг.2 дополнительно показывает, что множество элементов 4, выполняющих функцию зубьев звездочки, расположенных в ряд в продольном направлении вала 3 привода, образуют рейку 9. Элементы 4, выполняющие функцию зубьев звездочки, или рейка 9 закреплена слева и справа посредством крепежных деталей 10 в гнездах 6. В качестве крепежных деталей 10 используются малые винты. Винты не проникают глубоко в материал вала, так что поперечное сечение вала при этом не ослаблено.
Ссылочные позиции:
1 - цепной привод
2 - звеньевая цепь
3 - приводной вал
4 - элементы, выполняющие функцию зубьев звездочки
5 - подшипник
6 - гнезда
7 - канавка
8 - участок сопряжения
9 - рейка
10 - крепежные детали
Х - глубина гнезда 6
Y - высота зуба 4
U - окружность
WL - линия зацепления