ГОРНОПРОХОДЧЕСКАЯ МАШИНА С АНКЕРОУСТАНОВЩИКОМ

Область техники
Техническое решение относится к горному машиностроению и используется в горнопроходческих машинах для проведения горных выработок комбайновым способом с установкой анкерной крепи.
Уровень техники
Из уровня техники известна, взятая в качестве ближайшего аналога, горнопроходческая машина с анкероустановщиком, которая включает раму, к которой вдоль продольной оси машины прикреплен исполнительный орган, а слева и справа присоединены ходовые тележки, по меньшей мере, одно устройство бурения и анкерования, поперечную балку, связанные с ней манипуляторы, выполненные в виде шарнирных параллелограммов с приводом, у которых одна сторона закреплена неподвижно, поворотно-захватное устройство, которое кинематически связано с устройством бурения и анкерования, вал, установленный вдоль продольной оси машины, связанный с поперечной балкой, отличающаяся тем, что шарнирные параллелограммы присоединены снаружи машины по одному к каждой ходовой тележке и расположены в плоскостях, параллельных продольной оси машины, при этом, неподвижно закрепленной стороной каждого шарнирного параллелограмма является неподвижная часть соответствующей ходовой тележки, к которой шарнирно присоединены, по меньшей мере, два коромысла, кинематически связанные шатуном, при этом, между собой шатуны шарнирных параллелограммов ходовых тележек связаны поперечной балкой, на которой установлен вал, выполненный телескопическим, с возможностью раздвижки вдоль продольной оси машины и возможностью перемещения вдоль поперечной балки, а поворотно-захватное устройство установлено на его конце со стороны забоя с возможностью вращения, кинематически связанного с ним устройства бурения и анкерования в плоскости, перпендикулярной продольной оси машины, и наклона относительно этой плоскости в сторону забоя и от него [1].
Недостатком такой конструкции является то, что длина, на какую возможно подать в рабочую зону устройство бурения и анкерования, установленное на телескопическом валу поперечной балки, напрямую связана с длиной коромысел шарнирных параллелограммов ходовых тележек: чем длиннее коромысло, тем ближе к забою можно подать устройство бурения и анкерования. Но в момент складывания/раскладывания анкероустанавливающей конструкции коромысла шарнирных параллелограммов проходят вертикальное положение в горной выработке, при этом шатуны шарнирных параллелограммов с поперечной балкой, на которой установлен телескопический вал с устройством бурения и анкерования, должны вписаться в эту высоту горной выработки. Поэтому такая конструкция манипуляторов применима в выработках большого поперечного сечения, и не подходит для выработок малого поперечного сечения.
Задача
Создать конструкцию горнопроходческой машины с анкероустановщиком, которая позволит вписываться по высоте в горные выработки меньшего сечения, а соответственно и меньшей высоты, и сохранит возможность доставки устройства бурения и анкерования в любую точку по периметру выработки, а также к груди забоя.
В результате решения данной задачи будет получен технический результат, который заключается в создании более гибкого механизма доставки устройства бурения и анкерования в рабочую зону перед исполнительным органом горнопроходческой машины, который в момент складывания/раскладывания анкероустанавливающей конструкции позволит вписываться в заданную высоту «Н» горной выработки.
Достижение заявленного технического результата обеспечит техническому решению потребительские свойства - расширение ряда типовых сечений горных выработок, в которых возможно применение заявляемой горнопроходческой машины с анкероустановщиком, в том числе и меньшего сечения.
Раскрытие технического решения
В уже известной из уровня техники горнопроходческой машине с анкероустановщиком, которая включает раму (1), к которой вдоль продольной оси (X) машины прикреплен исполнительный орган (7), а слева и справа присоединены ходовые тележки (2), поперечную балку (4) с телескопическим валом (8), установленным с возможностью раздвижки вдоль продольной оси (X) машины и возможностью перемещения вдоль поперечной балки (4), связанные с поперечной балкой (4) манипуляторы (10), установленные в плоскостях (V), параллельных продольной оси (X) машины, каждый из которых включает приводной шарнирный параллелограмм (3), установленный снаружи соответствующей ходовой тележки (2), коромысла (3а и 3е) которого одним из концов закреплены на последней, а противоположными концами соединены с шатуном (3b), установленное на конце телескопического вала (8) со стороны забоя (9) поворотно-захватное устройство (5) с возможностью вращения вокруг оси (Y) телескопического вала (8) и кинематически связанное с ним устройство бурения и анкерования (6), в соответствии с изобретением предлагается в конструкцию каждого манипулятора (10) дополнительно ввести верхний шарнирный параллелограмм (11), шатун (11а) которого закрепить на поперечной балке (4), а коромысла (11b и 11с) кинематически связать с шатуном (3b) приводного шарнирного параллелограмма (3) с возможностью плоскопараллельного перемещения обоих шатунов (11а и 3b), при этом, в одном из коромысел (11b) верхнего шарнирного параллелограмма (11) выполнить дополнительный шарнирный узел, сопряженный с тягой (12), кинематически связанной с одним из коромысел (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3). Кроме этого предлагается:
- приводной шарнирный параллелограмм (3) снабдить приводом в виде гидродомкрата (3с), который шарнирно связать с рамой (1) и, по меньшей мере, с одним коромыслом (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3);
- коромысла (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3) установить снаружи соответствующей ходовой тележки (2) на осях, одна из которых выполнена как продолжение оси (2а) ведомого колеса (2b) ходовой тележки (2), а вторая ось (2с) дополнительно введена в конструкцию ходовой тележки (2);
- телескопический вал (8) закрепить снизу поперечной балки (4) с возможностью движения вдоль нее приводом, выполненным в виде гидродомкрата (4а);
- тягу (12) выполнить в виде жесткого рычага;
- тягу выполнить в виде гидродомкрата (12а).
Причинно-следственная связь между техническим результатом и вновь введенными существенными признаками поясняется следующим. Введение в конструкцию каждого манипулятора дополнительно верхнего шарнирного параллелограмма, движение которому передается через тягу от уже имеющегося в конструкции приводного шарнирного параллелограмма, делает манипулятор более гибким по сравнению с ближайшим аналогом. Пара связанных между собой шарнирно коромысел во время доставки устройства бурения и анкерования вперед к забою и обратно практически постоянно находятся в положении ломаной линии, а момент, когда они выстраиваются в прямую линию, которая составляет наибольшую их суммарную длину, они находятся под углом к вертикальной оси выработки, что позволяет вписываться по высоте «Н» в горные выработки меньшего сечения. В результате заявляемая конструкция с дополнительным параллелограммом позволяет доставить устройство бурения и анкерования вперед еще ближе к забою, т.к. позволяет удлинить коромысла верхнего шарнирного параллелограмма в рамках вписывания в заданную высоту «Н» горной выработки. Достижение заявленного технического результата придает изобретению потребительские свойства - расширение ряда типовых сечений горных выработок, в которых возможно применение заявляемой горнопроходческой машины с анкероустановщиком, в том числе и меньшего сечения.
Краткое описание чертежей
Сущность технического решения представлена на чертежах, где:
- на фиг. 1 показана горнопроходческая машина со сложенным анкероустановщиком -вид сбоку;
- на фиг. 2 показана горнопроходческая машина с анкероустановщиком в момент доставки средства бурения и анкерования в рабочую зону - вид сбоку;
- на фиг. 3 показана горнопроходческая машина с анкероустановщиком в рабочем положении - вид сверху;
- на фиг. 4 показан вертикальный разрез ходовой тележки по оси ведомого колеса в месте сопряжения оси с коромыслом приводного шарнирного параллелограмма;
- на фиг. 5 показан вертикальный разрез ходовой тележки по узлу соединения дополнительно введенной в конструкцию оси с коромыслом приводного шарнирного параллелограмма;
- на фиг. 6 показан вариант исполнения тяги в виде гидродомкрата.
1 - рама;
2 - ходовая тележка;
2а - ось;
2b - ведомое колесо;
2с - ось;
3 - приводной шарнирный параллелограмм;
3а - коромысло;
3b - шатун;
3с - привод;
3d - шток;
3е - коромысло;
4 - поперечная балка;
4а - гидродомкрат;
5 - поворотно-захватное устройство;
6 - устройство бурения и анкерования;
7 - исполнительный орган;
8 - телескопический вал;
9 - забой;
10 - манипулятор;
11 - верхний шарнирный параллелограмм;
11а - шатун;
11b - коромысло;
11с - коромысло;
12 - тяга.
12а - гидродомкрат.
Промышленная применимость
Осуществление технического решения показано на примерах (фиг. 1-6), которые не являются исключительными, но наглядно демонстрируют возможность достижения заявленного технического результата.
Горнопроходческая машина с анкероустановщиком включает раму (1), к которой вдоль продольной оси (X) прикреплен исполнительный орган (7), а слева и справа присоединены ходовые тележки (2). К ходовым тележкам (2) с наружной стороны машины в плоскостях (V), параллельных продольной оси (X) машины, присоединяют манипуляторы (10), каждый из которых включает в состав приводной шарнирный параллелограмм (3) с приводом (3с), выполненным в виде гидродомкрата, который шарнирно связан с рамой (1) и, по меньшей мере, с одним из коромысел (3а) (фиг. 1, 2, 3).
В качестве неподвижного основания каждого приводного шарнирного параллелограмма (3) используют неподвижную часть соответствующей ходовой тележки (2) горнопроходческой машины. Как пример, неподвижную часть выполняют в виде выступающей наружу на величину (L) оси (2а) ее ведомого колеса (2b), на которой шарнирно размещают одно из коромысел (3а) (фиг. 4). Второе коромысло (3е) устанавливают на дополнительно введенной в конструкцию оси (2с), неподвижно закрепленной снаружи соответствующей ходовой тележки горнопроходческой машины (фиг. 5). Оба коромысла (3а и 3е), кинематически связывают шатуном (3b), образуя приводной шарнирный параллелограмм (3) (фиг. 1, 2).
Для достижения заявленного технического результата в конструкцию каждого манипулятора (10) дополнительно вводят верхний шарнирный параллелограмм (11). Шатуны (11а) верхних шарнирных параллелограммов (11) закрепляют на поперечной балке (4) с двух сторон машины, а пару коромысел (11b и 11с) каждого верхнего шарнирного параллелограмма (11) кинематически связывают с шатуном (3b) соответствующего приводного шарнирного параллелограмма (3) с возможностью плоскопараллельного перемещения обоих шатунов (11а и 3b) приводного (3) и верхнего (11) шарнирных параллелограммов.
С каждой стороны горнопроходческой машины к одному из коромысел (11b) верхнего шарнирного параллелограмма (11) шарнирно присоединяют тягу (12), кинематически связанную противоположным концом с одним из коромысел (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3), которая обеспечивает плоскопараллельное перемещение шатуна (11а) верхнего шарнирного параллелограмма (11), закрепленного на поперечной балке (4), на которой установлен телескопический вал (8) с поворотно-захватным устройством (5) на конце со стороны забоя (9), которое оснащено устройством бурения и анкерования (6). Телескопический вал (8) в примере закреплен снизу поперечной балки (4) с возможностью перемещаться вдоль нее, т.е. поперек выработки, приводом при этом служит, например, гидродомкрат (4а) (фиг. 3). Поворотно-захватное устройство (5) обеспечивает вращение относительно оси телескопического вала (8) кинематически связанного с ним устройства бурения и анкерования (6), обеспечивая спектр работ как в борта выработки, так и в грудь забоя (9).
На фиг. 6 показан возможный вариант исполнения тяги (12а) в виде гидродомкрата, который одной проушиной закрепляют на одном из коромысел (3е) приводного шарнирного параллелограмма (3), а проушиной штока шарнирно связывают с одним из коромысел (11b) верхнего шарнирного параллелограмма (11).
Работает горнопроходческая машина с анкероустановщиком следующим образом. Перед подачей устройства бурения и анкерования (6) в рабочую зону работы горнопроходческой машины по извлечению горной массы прекращают, а исполнительный орган (7) опускают на грунт выработки вдоль продольной оси (X) горнопроходческой машины.
Затем включают приводы (3с) в виде гидродомкратов по сторонам горнопроходческой машины, каждый из которых одним концом шарнирно связан с рамой (1), а противоположным - с коромыслом (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3). Выдвигают шток (3d) гидродомкрата, который начинает поворачивать соответствующее коромысло (3а) (фиг. 1, 2). Во время движения коромысла (3а) приводного шарнирного параллелограмма (3), кинематически связанная с ним тяга (12) передает усилие на верхний шарнирный параллелограмм (11) и обеспечивает плоскопараллельное перемещение шатуна (11а) верхнего шарнирного параллелограмма (11). Так как, находящиеся с двух сторон горнопроходческой машины шатуны (11а), конструктивно связаны между собой поперечной балкой, то они приводят в движение и подают в сторону забоя (9) установленное на поперечной балке (4) поворотно-захватное устройство (5) с устройством бурения и анкерования (6). При необходимости дополнительная подача в сторону забоя (9) также осуществляется за счет раздвижки телескопического вала (8). Регулировку положения устройства бурения и анкерования (6) по ширине выработки осуществляют перемещением поворотно-захватного устройства (5) вдоль поперечной балки (4) гидродомкратом (4а). Таким образом комплексно обеспечивают необходимое положение устройства бурения и анкерования (6) перед исполнительным органом (7). Далее вращая и наклоняя относительно оси (Y) поворотно-захватное устройство (5) с устройством бурения и анкерования (6) устанавливают устройство бурения и анкерования (6) в необходимое положение, и в процессе работы перемещают его по сечению выработки в нужные точки, обеспечивая бурение и анкерование в любую точку по периметру выработки и в грудь забоя (9).
Заявляемую горнопроходческую машину с анкероустановщиком можно изготовить известными средствами с использование современных технологий, поэтому техническое решение является промышленно применимым и обеспечивает заявленный технический результат.
Источники информации
1. Патент Украины №123138 от 12.02.2018 г., опубликовано 12.02.2018, бюл. №3/2018