УГЛЕДОБЫВАЮЩИЙ КОМБАЙН
MINING COMBINE

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к добыче угля с помощью угледобывающих комбайнов, оснащенных рабочими органами типа фрез, обрабатывающих всю поверхность забоя.
Одной из главных проблем при использования угольных комбайнов является их высокая стоимость и затраты при эксплуатации, а также необходимость повышения энерговооруженности для обеспечения высокой производительности при оптимальных условиях резания.
Все современные угледобывающие комбайны, в том числе типа 7LS…7 (фирмы «JOY»), SL300…900 (фирмы «Eickhoff»), SL300 (фирмы Busyrus»), имеют традиционную схему приводов резания с установкой на них электродвигателей и редукторов, обеспечивающих необходимые для резания параметры по оборотам и крутящим моментам на шнеках.
Для обеспечения высокой производительности в приводах резания устанавливаются электродвигатели мощностью до 1250 кВт, что требует соответствующих высоконагруженных редукторов, имеющих сложные кинематические цепи, в том числе двойные планетарные редукторы, для получения необходимых параметров резания. Изготовление таких редукторов требует применения новейших высокозатратных технологий изготовления зубчатых передач и корпусов редукторов, специальных сложных систем смазки и ее охлаждения, применения дорогостоящих типов масел, а также высоких затрат при эксплуатации таких редукторов. Дополнительных затрат также требует обеспечение прочности и жесткости корпусов этих редукторов, работающих в условиях высоких внешних динамических нагрузок, что при эксплуатации приводит к микроизменениям их геометрических размеров, снижению надежности и увеличению износа зубчатых зацеплений.
Известен угледобывающий комбайн (патент РФ №2605858 от 06.12.2016), в котором решается ряд проблем, имеющих место в конструкции вышеуказанных комбайнов, за счет того, что каждый из корпусов блоков резания имеет цилиндрическую полость, в которой размещен полый вал шнека и электродвигатель, при этом на внешней поверхности полого вала шнека, который одновременно является валом высокомоментного тороидального многополюсного вентильного электродвигателя, установлен комплект постоянных магнитов, тем самым обеспечивая прямую передачу крутящего момента на режущий орган угледобывающего комбайна. Применение такого типа электродвигателя обеспечивает высокую удельную мощность в единице объема и постоянный крутящий момент независимо от скорости вращения. Данный комбайн принят в качестве прототипа.
Недостатком данного комбайна является необходимость при работе в сложных горно-геологических условиях по резанию и при отработке мощных угольных пластов применения дополнительного редуктора с целью увеличения выходного крутящего момента и получения необходимых параметров по оборотам шнека.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции комбайна для его работы в сложных горно-геологических условиях и при отработке мощных пластов (5...8 м), снижение трудоемкости его изготовления и затрат при эксплуатации, увеличение надежности работы, обеспечение необходимых параметров резания в безредукторной конструкции комбайна.
Технический результат достигается за счет того, что передача крутящего момента на валы каждого шнека осуществляется напрямую от высокомоментного тороидального многополюсного вентильного электродвигателя, при этом внутри каждого из этих электродвигателей («внешних») имеется полость, в которой соосно размещается дополнительный электродвигатель («внутренний») такого же типа, вал которого соединен со ступицей шнека через вал «внешнего» электродвигателя, при этом питание и управление электродвигателями осуществляется от одного преобразователя, размещенного в блоке резания.
Сущность предлагаемого изобретения представлена на фиг. 1, где показан общий вид комбайна и вид на забой, фиг. 2, где показан блок резания, вид на забой и в плане, фиг. 3, где показан блок резания в разрезе А-А (фиг. 1).
Общий вид предлагаемого угледобывающего комбайна показан на фиг. 1. Комбайн состоит из корпуса 1, по концам которого закреплены поворотные блоки резания 2, на выходных валах которых установлены шнеки 3. Регулировка шнеков по высоте осуществляется гидроцилиндрами 4. На фиг. 1 также показаны кровля пласта 5, почва 6 и опоры комбайна 7.
На фиг. 2 показана конструкция блока резания, где 3 - это шнек, 8 - корпус блока резания 2, 9 - частотный преобразователь с системой управления, установленный в корпусе 10, выполненном в исполнении РВ, 11 - камеры вводов. В корпусе 8 установлен привод резания.
На фиг. 3 показан блок резания, в котором установлен «внешний» высокомоментный тороидальный многополюсный вентильный электродвигатель 13, выполненный в исполнении РВ. Электродвигатель 13 установлен в корпусе на центрирующих расточках А и Б, крепится к нему болтами 14 и состоит из корпуса 15, комплекта статора (катушек) 16, вала 17, подшипников 18, комплектов ротора электродвигателя (магнитов) 19 и 20, соединения вала электродвигателя со ступицей шнека (типа «квадрат») 21, камеры вводов 22, каналов 23 для подвода кабелей к комплектам статора. В свободную центральную полость электродвигателя 13 устанавливается «внутренний» электродвигатель 24. Оба электродвигателя одинаковы по типу и аналогичны по конструкции. Электродвигатель 24 установлен на центрирующей расточке «В» на корпусе 15 и крепится к нему болтами 25. Вал «внутреннего» электродвигателя 26 с забойной стороны соединяется с валом 17 при помощи соединения 27 (типа «квадрат»), через которое крутящий момент передается на шнек. С завальной стороны на корпусе 8 устанавливается монтажная крышка 28.
Такая конструкция привода резания обеспечивает суммирование крутящих моментов двух электродвигателей на шнеке, что значительно увеличивает производительность работы комбайна при обеспечении необходимых параметров резания практически для любых горно-геологических условий по крепости и мощности угольных пластов.
Предлагаемый комбайн имеет наиболее простую конструкцию привода резания в сравнении со всеми существующими в настоящее время угледобывающими комбайнами за счет отсутствия редуктора, что обеспечивает повышение надежности и долговечности. В связи с отказом от необходимости применения в предлагаемом комбайне новейших высокозатратных технологий изготовления зубчатых передач и корпусов редукторов, специальных сложных систем смазки и ее охлаждения, а также применения дорогостоящих типов масел обеспечивается резкое снижение трудоемкости и стоимости изготовления, а также уменьшается сложность ремонта и затраты при эксплуатации.
Таким образом, комбайн данной конструкции позволит осуществить заявляемый технический результат и все признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа необходимы и достаточны для его осуществления.