ВИБРОАКТИВНЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН
VIBROACTIVE ACTUATOR

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проходке тоннелей проходческими щитами с роторными исполнительными органами в условиях кембрийских глин с включениями известняков и песчаников.
Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР №1587190, опубл. 23.08.1990 г.), включающий породоразрушающую коронку, резцы, полый корпус стрелы, приводной вал, шлицевую втулку, шпонку, стакан, крышку, профилированные торцевые поверхности, упругий элемент (пружина).
Недостатком такого исполнительного органа является невозможность создания продольных колебаний в виду того, что колебания передаются под некоторым углом к оси исполнительного органа, а также большой износ профилированных торцевых поверхностей.
Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР №1087661, опубл. 23.04.1984 г), включающий поворотную стрелу с приводным валом, полую резцовую коронку, гаситель колебаний, генератор механических колебаний.
К недостаткам этого устройства можно отнести большое количество зубчатых передач, сложность балансировки неуравновешанных масс внутри планетарного редуктора, повышенный износ шестерен планетарного редуктора, сложность создания колебаний по продольной оси исполнительного органа в виду того, что колебания прикладываются перпендикулярно продольной оси исполнительного органа.
Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР №562651, опубл. 25.06.1977 г), включающий стрелу с вращающейся коронкой и наковальней, ступицу, приводной вал, упругие элементы, управляемый поворотный вал, ударник, боек.
Недостатком этого устройства является невозможность создания колебаний по продольной оси исполнительного органа, в виду того что колебания прикладываются к оси исполнительного органа под некоторым углом.
Известно устройство для рыхления твердых грунтов (авторское свидетельство СССР №644911, опубл. 30.01.1979 г), содержащее ротор, ось, подпружиненные резцы, направляющие, ударники, пружины, упругие элементы, упоры.
Недостатком этого устройства является, цикличность действия ударника, а также низкая частота ударов.
Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР №467180, опубл. 15.04.1975 г), принятый за прототип, включающий генератор колебаний, упругие элементы, кожух, пружины.
Недостатками этого устройства являются, смещенная относительно оси исполнительного органа ударная нагрузка в виду того, что вибратор находится не на одной оси с исполнительным органом, сложность кинематической схемы передачи вибрации на резцы, которая заключается в том, что вибрация от вибратора передается через большое число элементов.
Техническим результатом является создание устройства с целью повышения разрушающей способности исполнительного органа.
Технический результат достигается тем, что дополнительно установлены подпружиненные шарошки, пружины которых зацентрированы в кольцевых пазах и через толкатель «П» образной формы, выполненный с кольцевым пазом соосно соединены с генератором колебаний, который через быстроразъемные соединения соединен рукавом высокого давления с воздушным распределителем, на генераторе колебаний установлен концевой датчик, к которому подсоединен питающий кабель от электромагнитной катушки воздушного распределителя, ось шарошки с фронтальной стороны, а также задняя стенка направляющей с тыльной стороны жестко соединены с упругим элементом и торцевой стенкой кожуха, которые в свою очередь соединены с возможностью съема с корпусом ротора со стороны забоя пластиной прямоугольной формы с отверстием прямоугольной формы под лезвие шарошки, а с противоположной стороны корпуса ротора закреплена с возможностью съема крышка.
Устройство исполнительного органа поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - общая схема устройства
фиг. 2 - вид с тыльной стороны ротора по линии разреза А-А
фиг. 3 - направляющая
фиг. 4 - вид со стороны забоя, где:
1 - шарошка;
2 - ось;
3 - корпус ротора;
4 - толкатель;
5 - направляющая;
6 - кожух;
7 - пружина;
8 - генератор колебаний;
9 - винт;
10 - рукав высокого давления;
11 - концевой датчик;
12 - питающий кабель;
13 - пластина;
14 - кольцевой паз;
15 - крышка;
16 - упругий элемент;
17 - торцевая стенка;
18 - вырез.
Виброактивный исполнительный орган включает шарошку 1 (фиг. 1), ось которой 2 установлена с возможностью перемещения в пазу направляющей 5 и поджата толкателем 4, который установлен в паз направляющей 5. Толкатель 4 «П» образной формы выполнен с кольцевым пазом 14. Направляющая 5 выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда в центральной части верхней и нижней стороны которой, сделаны выступающие пазы с «П» образным профилем, внутренняя часть которых покрыта антифрикционным сплавом. На задней стенке направляющей 5 выполнен кольцевой паз 14. С наружной стороны направляющей 5 установлен кожух 6, состоящий из упругого элемента 16, торцевой стенки 17 и выполненный из виброгасящей резины. Упругий элемент 16 полностью облегает шарошку 1. Между толкателем шарошки 4 и задней стенкой направляющей 5 жестко в кольцевые пазы 14 установлена пружина 7. К толкателю шарошки 4 в центральное пространство пружины 7 при помощи винтов 9 фланцево закреплен генератор колебаний 8, причем генератор колебаний 8 и шарошка 1 расположены соосно. Воздушный распределитель соединен рукавом высокого давления 10, при помощи быстроразъемного соединения крепится с генератором колебаний 8. На генераторе колебаний 8 установлен концевой датчик 11 к которому подсоединяется питающий кабель 12 от электромагнитной катушки воздушного распределителя. Во фронтальной части корпуса ротора 3 винтами 9, например с потайными головками закреплена с возможностью съема и выполненная из пружинной стали пластина 13 прямоугольной формы с вырезом 18 прямоугольной формы под лезвие шарошки. На поверхность пластины 13 наплавлен вольфрамо-кобальтовый сплав шаровидной формы. Крышка 15 закреплена на корпусе ротора 3 с возможностью съема винтами 9, например с потайными головками.
Работа исполнительного органа осуществляется следующим образом. При работе по породам с твердыми включениями, шарошка 1 встречая препятствие отжимается вместе с толкателем 4 в направляющей 5 в сторону противоположную забою. Пружина 7, зацентрированная в кольцевых пазах 14 сжимаясь, позволяет снизить динамику воздействия твердых включений. В момент сжатия пружины 7 отрабатывает концевой датчик 11, подавая сигнал на подачу рабочего тела (жидкости или газа) по рукаву высокого давления к генератору колебаний 8. Генератор колебаний 8 включается только тогда, когда шарошка поджалась и не соприкасается с пластиной 13 через упругий элемент 16. Таким образом исключена возможность удара оси шарошки по фронтальной части ротора. Колебания от генератора колебаний 8 передаются на шарошку 1 через толкатель 4 и ось 2, совершая возвратно-поступательные движения, с целью увеличения эффективности разрушения твердых прослоек. Для защиты тоннелепроходческого комплекса от вибрации, а также всей внутренней конструкции виброактивной шарошки от породы служат выполненные из виброгасящей резины кожух 6, торцевая стенка 17, упругий элемент 16, плотно прилегающий по всей поверхности шарошки 1. Во фронтальной части ротора окно шарошки закрывается пластиной из пружинной стали 13. Таким образом совокупность пластины 13 и упругого элемента 16 позволяет снизить динамику работы пружины 7. Для снижения износа на поверхность пластины 13 в шаровидной форме наплавлен карбид вольфрама.