УСТРОЙСТВО ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ
CHAIN TRANSMISSION DEVICE FOR CUTTER LOADERS

Изобретение относится к устройству цепной передачи для цепных приводов горных комбайнов, с валом цепной передачи, с цепным колесом, имеющим, по меньшей мере, одну цепную звездочку, с корпусами подшипников, размещенными с обеих сторон цепного колеса, служащими для установки в них подшипников для вала цепной передачи и прикрепленными к агрегатной раме цепного привода, с уплотнением передвижного кольца со стороны цепного колеса и с уплотнением передвижного кольца со стороны подшипника между цепным колесом и подшипником.
При проведении подземных горных работ цепные скребковые конвейеры, используемые, в частности, для транспортировки добытых полезных ископаемых, а также выемочные струги угольных струговых установок перемещаются с помощью цепей, которые расположены вдоль поверхности добычи в верхнем и нижнем ярусе и управляются с помощью цепных колес. Цепные колеса установлены на агрегатной раме соответствующего цепного привода с возможностью вращения с помощью подшипников, расположенных в корпусах подшипников, и могут приводиться в действие с помощью приводов, которые разъемно соединены с цепными колесами. Благодаря обычно высокой мощности цепного скребкового конвейера или выемочного струга агрегатные рамы с приводными цепными колесами обычно используют на обоих концах выемочных установок. Тем не менее, в случае относительно коротких поверхностей добычи возможно, что только одно из цепных колес будет приводиться в действие через свой вал цепной передачи. В цепных скребковых конвейерах каждый вал цепной передачи обычно имеет две цепные звездочки для привода двойной цепи, например двухцентровой цепи. С другой стороны, в выемочных стругах вал цепной передачи имеет только одну цепную звездочку. Цепные звездочки имеют впадины для приемки в общем горизонтальных звеньев с целью отвода цепи и одновременно для ее привода в нужном направлении.
Устройство цепной передачи рассматриваемого типа известно из DE 202004013198 U1. В данном устройстве цепной передачи корпуса подшипников, в которые устанавливают подшипники для перемещения вала цепной передачи, образуют также одновременно установочное средство, используемое для размещения вала цепной передачи на агрегатной раме и его аксиального закрепления на ней. Осевое расстояние друг от друга между двумя корпусами подшипников, таким образом, является фиксированным, и один подшипник, что, как правило, известно специалистам в данной области техники, расположен в подвижной подшипниковой системе, в то время как другой подшипник выполнен в виде фиксированной подшипниковой системы. В валу цепной передачи рассматриваемого типа уже используют устройство лабиринтного уплотнения для максимально эффективной защиты пары уплотнений передвижного кольца между цепным колесом и подшипником от загрязнения мелким углем и водой. Устройство лабиринтного уплотнения выполнено с помощью ребристой формы выступа на соединительной детали, а также паза в боковой поверхности цепного колеса, которые вступают в зацепление друг с другом с люфтом, что позволяет валу цепной передачи и соединительной детали вращаться относительно друг друга.
В частности, устройство лабиринтного уплотнения, используемое в известном устройстве цепной передачи, обеспечивает относительно длительный срок службы устройства цепной передачи, а также используемых подшипников без технического обслуживания. Сборка устройства цепной передачи рассматриваемого типа, тем не менее, является относительно сложной, так как для удержания подшипниковых колец соответствующих подшипников в нужном положении должны быть установлены разделительные втулки и зажимные втулки. Кроме того, после большого числа рабочих часов отмечено увеличение загрязнения уплотнений передвижного кольца из-за увеличения люфта в устройстве лабиринтного уплотнения.
В DE 2942916 C2 раскрыта агрегатная рама для цепного конвейера, боковые стороны которой содержат отверстия для приемки корпусов подшипников. Корпуса подшипников приварены к боковым сторонам, которые утолщены с этого конца.
Задачей изобретения является создание устройства цепной передачи, которое обеспечивает дальнейшее увеличение срока службы и которое не имеет вышеупомянутых недостатков.
Согласно изобретению, эта задача решена тем, что, по меньшей мере, один из подшипников размещен во втулке подшипника, которая расположена между корпусом подшипника и наружным подшипниковым кольцом подшипника и вставлена в корпус подшипника с возможностью аксиального перемещения. В устройстве цепной передачи согласно изобретению дополнительная втулка подшипника, в которой размещен подшипник и которая при этом вставлена в корпус подшипника с возможностью аксиального перемещения, позволяет необходимому зазору между вращающимися частями цепного колеса, с одной стороны, и невращающимися совместно с ними частями со стороны корпуса подшипника, с другой стороны, оставаться, по существу, постоянным и в силу этого независимым от люфта соответствующих подшипников. Это приводит к дальнейшему улучшению герметизации пространства, в котором пара уплотнений передвижного кольца расположена между цепным колесом и подшипником, таким образом, продлевая срок службы уплотнений передвижного кольца и, следовательно, общий срок службы подшипника или устройства цепной передачи.
В особенно предпочтительной конфигурации втулка подшипника имеет со стороны цепного колеса кольцевой выступ, на внутренний заплечик которого опирается уплотнение передвижного кольца со стороны подшипника. Этот кольцевой заплечик опять же позволяет устройству лабиринтного уплотнения обеспечивать постоянное расстояние от концевой стороны кольцевого выступа до цепного колеса за счет использования перемещаемой втулки подшипника, независимо от люфта или состояния износа используемых подшипников. Особое преимущество конфигурации согласно изобретению состоит в том, что подшипник или корпус подшипника образует или принимает так называемую подвижную подшипниковую систему, и в целом только подвижная подшипниковая система имеет устройство согласно изобретению с перемещаемой (подвижной) втулкой подшипника. Тем не менее, идентичное устройство могло бы быть также использовано в неподвижной подшипниковой системе, даже если в этом случае следует предотвращать люфт перемещения втулки подшипника или же втулка подшипника должна быть жестко закреплена.
Особенно предпочтительно, если втулка подшипника выполнена как разрезная втулка подшипника и имеет, по меньшей мере, первую цилиндрическую часть втулки, которая имеет кольцевой выступ, а также гнездо подшипника, в которое может быть вставлен подшипник и размещен со своим наружным подшипниковым кольцом. Также предпочтительно, чтобы тогда было предусмотрено стопорное кольцо, которое может быть использовано для закрепления наружного подшипникового кольца подшипника в гнезде подшипника, в частности для неподвижного закрепления его в гнезде подшипника. В соответствии с возможной конфигурацией часть втулки может в этом случае иметь кольцевую манжету, к которой может быть прикреплено стопорное кольцо или прикреплено для уплотнения гнезда подшипника. Крепление может, например, осуществляться с помощью винтов или подобных крепежных изделий, которые пропускают через стопорное кольцо в кольцевую манжету. Однако возможно также использование резьбы между частью втулки и стопорным кольцом или же склеивание частей и т.п.
Подшипниковое устройство согласно изобретению имеет свои преимущества, в частности, если уплотнительный элемент с возможностью совместного вращения установлен на конце вала цепной передачи, при этом вторая пара уплотнений передвижного кольца предпочтительно расположена между уплотнительным элементом и втулкой подшипника. В частности, в этой конфигурации стопорное кольцо может иметь на внутренней окружности клиновой заплечик для поддержки одного из уплотнений передвижного кольца второй пары уплотнений передвижного кольца. Уплотнительный элемент может выборочно представлять собой крышку либо зубчатый венец, в частности червячный зубчатый венец, который невращательно прикреплен к валу через зубцы зубчатого вала и жестко аксиально прикреплен к концу вала с помощью запирающей крышки.
Во всех конфигурациях особенно предпочтительно, если корпус подшипника оснащен ребром манжеты, которое выступает аксиально по направлению к цепному колесу и радиально накрывает ребристый выступ со стороны цепного колеса, который, в свою очередь, радиально накрывает кольцевой выступ на втулке подшипника с целью образования из ребра манжеты ребристого выступа и кольцевого выступа устройства лабиринтного уплотнения, имеющего постоянный осевой промежуток, по меньшей мере, на участке зазора лабиринтного уплотнения. В зависимости от конфигурации цепного колеса ребристый выступ может быть выполнен непосредственно на цепном колесе, либо на разделительной детали, расположенной в виде аксиально внешнего элемента цепного колеса между подшипником и цепной звездочкой.
Цепные скребковые конвейеры, в частности двуцепные скребковые конвейеры, являются основной областью применения устройства цепной передачи или подшипникового устройства согласно изобретению. В силу этого цепное колесо предпочтительно выполнено для двуцепного скребкового конвейера и имеет две цепные звездочки, которые невращательно скользят по соответствующим зубцам внутреннего зубчатого вала на цепном колесе, при этом в каждом случае, по меньшей мере, одну разделительную деталь при необходимости дополнительно устанавливают между цепной звездочкой и смежным подшипником, в результате чего разделительная деталь может предпочтительно опираться на внутреннее подшипниковое кольцо подшипника с зажимным ребром. Также предпочтительно, чтобы второе уплотнение передвижного кольца первой пары уплотнений передвижного кольца могло опираться на косой заплечик на разделительной детали. Использование разделительных деталей позволяет приспособить положение цепного колеса или цепных звездочек к соответствующим определенным размерам агрегатной рамы, при этом вал цепной передачи может быть относительно легко смонтирован и демонтирован. Втулку подшипника предпочтительно вставляют в корпус подшипника с помощью предотвращающего вращение средства, в частности, одного цилиндрового штока и т.п., невращательно и в то же время с возможностью исключительно аксиального перемещения.
Дополнительные преимущества и конфигурации устройства цепной передачи согласно изобретению будут понятны из нижеследующего описания предпочтительной конфигурации, схематически показанной на чертежах, на которых:
фиг.1 - осевое сечение устройства цепной передачи согласно изобретению;
фиг.2 - подробный вид в сечении подвижной подшипниковой системы устройства цепной передачи с фиг.1;
фиг.3 - подробный вид в смещенном под углом сечении подвижной подшипниковой системы с фиг.1.
Устройство цепной передачи, которое на фиг.1 в целом обозначено ссылочной позицией 10, показано в конфигурации для двуцепного скребкового конвейера или двухстороннего цепного скребкового конвейера и состоит из основных компонентов: центрального вала 1 цепной передачи с осью 2 цепного колеса, при этом цепное колесо в целом обозначено позицией 20, а также из двух подшипниковых систем 3 и 3′, каждая из которых имеет корпус 4 и 4′ подшипника, а также подшипника 5, расположенного в корпусе подшипника. Подшипниковая система 3, показанная справа на фиг.1, функционально образует подвижную подшипниковую систему, а подшипниковая система 3′, слева на фиг.1, образует фиксированную подшипниковую систему для соответствующего подшипника 5, в данном случае состоящую соответственно из сферического роликового подшипника. Оба корпуса 4 и 4' подшипника вместе с подшипниками 5 служат для перемещения устройства 10 цепной передачи на агрегатной раме (впрочем, не показанной) цепного скребкового конвейера, который имеет для этой цели, например, с боковых сторон, отверстия, выходящие на крайнюю сторону, и в которые могут быть вставлены корпуса 4 и 4′ подшипников и неподвижно установлены аксиально, а также вращательно заблокированным образом с помощью шпунтового соединения или соединения гребень-паз. Для простого монтажа корпуса 4 и 4′ подшипников могут иметь смещающий участок 6, который на внешней окружности выполнен в U-образной форме, к примеру, и имеет две взаимно параллельные боковые поверхности 7, в которых имеется шпоночный паз 8 для обеспечения установки корпусов 4 и 4′ подшипников в соответствующие углубления на боковых поверхностях соответствующим аксиально фиксированным образом и с предотвращением вращения.
Цепное колесо 20, которое показано в примерном варианте осуществления, предназначено для двухстороннего цепного скребкового конвейера и, соответственно, имеет две цепные звездочки 21, каждая из которых оснащена двумя рядами зубьев 22, по окружности которых друг против друга размещены впадины 23, выполненные с возможностью приемки, в частности, горизонтальных звеньев скребковой цепи (не показана) между смежными впадинами 23, что позволяет цепи отклоняться от оси 2 цепного колеса и в то же время обеспечивает ее привод. Каждая из двух цепных звездочек 21 невращательно установлена на участке зубцов 9 зубчатого вала на валу 1 цепной передачи, при этом обе цепные звездочки 21 могут скользить от соответствующих концов вала 1 цепной передачи по соответствующим зубцам 9 зубчатого вала или могут быть сняты с них. Расстояние между двумя цепными звездочками 21 определяется через разделительную втулку 24, которая также является частью цепного колеса 20 и соединена невращательным образом в каждом случае с внутренними боковыми поверхностями цепной звездочки 21 через штифты 25. Разделительные детали 26, которые составляют внешнюю часть или участок каждой цепной звездочки 20 и, в свою очередь, соединены с цепными звездочками 21 через поворотные штифты 25 невращательным, но аксиально съемным образом опираются на внешние боковые поверхности обеих цепных звездочек 21. В представленном примерном варианте обе разделительные детали 26 имеют со стороны подшипника выступающую аксиально внутрь цилиндрическую зажимную ножку 28, которая опирается своей внешней конечной стороной на подшипник 5, в частности внутреннее подшипниковое кольцо (5А, фиг.2) подшипника 5. Кроме того, стопорные ножки 31, являющиеся частью уплотнительного элемента, который в данном случае образован червячным колесом 30 и невращательно скользит по дополнительному участку 9А зубцов зубчатого вала на валу 1 цепной передачи, а также прикреплен к концу вала 1 цепной передачи посредством запирающей крышки 39 и крепежных винтов (не показаны) невращательным и аксиально фиксированным способом, опираются на внутреннее подшипниковое кольцо подшипника 5, в каждом случае со стороны конца вала. Стопорные ножки 31 могут состоять из клиньев, образованных на уплотнительном элементе для шлицевого соединения.
Первая соответствующая пара уплотнений 40 передвижного кольца, которая защищена при помощи устройства лабиринтного уплотнения как в области подшипникового корпуса 4′ неподвижного подшипника 3′, так и в области подшипникового корпуса 4 подвижного подшипника 3, расположена между корпусами 4 и 4′, которые находятся в эксплуатации, и крайним участком цепного колеса 20, который вращается вместе с цепным колесом 20 и образован в примерном варианте осуществления разделительными деталями 26, но может также состоять непосредственно из участка цепной звездочки. Устройство лабиринтного уплотнения образовано участками корпусов 4 и 4′ подшипников или подшипниковой системы, которые вступают в зацепление друг с другом с люфтом, с одной стороны, и разделительной деталью 26, с другой стороны. Предпочтительно, что лабиринтное уплотнение заполнено смазкой и может быть смазано через смазочную канавку 4А, как указано на корпусе 4′ подшипника неподвижной подшипниковой системы 3. Вторая пара 45 уплотнений передвижного кольца расположена в каждом случае между червячным колесом 30 или вращающимся совместно уплотнительным элементом и внешним стопорным кольцом 32 для подшипника 5.
Изобретение относится, в частности, к конфигурации подвижной подшипниковой системы 3 и к усовершенствованию расположения подшипника на подвижной подшипниковой системе 3, и теперь это будет прокомментировано со ссылкой на фиг.2, которая представляет собой укрупненный вид подвижной подшипниковой системы 3. На фиг.2 подробно показано как внутреннее подшипниковое кольцо 5A, так и наружное подшипниковое кольцо 5B подшипника 5, а также тела 5C качения, расположенные между двумя кольцами 5A и 5B подшипников. На фиг.2 ясно показано, что наружное подшипниковое кольцо 5B подшипника 5 не находится в непосредственном контакте с внутренней окружностью корпуса 4 подшипника, а также то, что между подшипником 5 и гнездом подшипника в корпусе 4 подшипника расположена дополнительная втулка 50 подшипника, на внутреннюю окружность 51 которой опирается наружное кольцо 5B подшипника, в то время как втулка подшипника вставлена своей внешней окружностью в корпус 4 подшипника с люфтом таким образом, что втулка 50 подшипника аксиально подвижна относительно корпуса 4 подшипника с определенным люфтом. Втулка 50 подшипника имеет на своем конце, обращенном к концу вала, кольцевую манжету 53, которая выступает наружу через цилиндрический кожух 52 втулки, а также служит стопором и ограничивает в одном направлении люфтовые перемещения втулки 50 подшипника вместе с внутренним заплечиком 12 на корпусе 4 подшипника. На своем конце со стороны цепного колеса втулка 50 подшипника имеет кольцевой выступ 54, на внутренней окружности которого клиновой заплечик 55 выполнен с возможностью приемки и поддержки внешнего уплотнения 41 передвижного кольца из первой пары уплотнений 40 передвижного кольца. Второе уплотнение 42 передвижного кольца, который взаимодействует с первым уплотнением 41 передвижного кольца, опирается, как описано выше, на клиновой заплечик разделительной детали 26 и вращается совместно с ним относительно уплотнения 41 передвижного кольца.
Между концевой поверхностью 26′, обращенной к концу вала, и передним концом кольцевого выступа 54, образован рабочий механизм или зазор подшипника, который на фиг.2 обозначен ссылочной позицией S и который может оставаться постоянным за счет размещения, согласно изобретению, втулки 50 подшипника между корпусом 4 подшипника и подшипником подвижной подшипниковой системы 3, независимо от люфта подшипника 5, даже если из-за теплового расширения или других подобных причин расстояние между разделительной деталью 26 и концевой стороной корпуса 4 подшипника на подвижной подшипниковой системе 3 уменьшится. Первая пара уплотнений 40 передвижного кольца защищена от проникновения угольной пыли, воды и т.п. с помощью устройства лабиринтного уплотнения, состоящего, во-первых, из кольцевого выступа 54 на втулке 50 подшипника, а также из выступающего аксиально наружу ребристого выступа 27 на разделительной детали 26, а также ребра 13 манжеты, выступающего в направлении цепного колеса или разделительной детали 26, при этом его осевая длина в показанном примерном варианте больше, чем осевая длина кольцевого выступа 54 на втулочной части 50.
При необходимости стопорное кольцо 32 в качестве второго элемента или запирающего элемента втулки 50 подшипника опирается на наружную поверхность кольцевой манжеты 53 втулки 50 подшипника. Стопорное кольцо 32 надежно соединено с первой частью втулки 50, которая, таким образом, образована втулкой подшипника, с помощью винтов 35, распределенных по окружности. При этом стопорное кольцо 32 частично нажимает на наружное подшипниковое кольцо 5B подшипника 5, так что втулка 50 подшипника подвижно вставлена вместе с наружным подшипниковым кольцом 5B в корпус 4 подшипника. Со стороны конца вала стопорное кольцо 32 имеет на своей внутренней окружности косой заплечик 33, который удерживает одно из двух уплотнений 46 передвижного кольца из второй пары передвижных колец 45, в то время как второе уплотнение 47 передвижного кольца из второй пары 45 уплотнений передвижного кольца опирается на заплечик 34 колеса 30 червячной передачи.
На фиг.3 показана та же подвижная подшипниковая система, что и на фиг.2, в разрезе, под углом смещения, составляющем около 45°. На виде в разрезе в соответствии с фиг.3 также показаны, в частности, смазочные канавки 4А в корпусе 4 подшипника подвижной подшипниковой системы 3 для смазки лабиринтного уплотнения с целью дополнительной защиты зазора 8 подшипника. Кроме того, на виде в разрезе на фиг.3 показана заблокированная для вращения фиксация втулки 50 подшипника подвижной подшипниковой системы 3 в корпусе 4 подшипника, обеспечивающая только аксиальную подвижность втулки подшипника относительно корпуса 4 подшипника. На внешней окружности втулки 50 подшипника образована, по меньшей мере, одна полукруглая канавка 56 с открытыми краями, которая проходит параллельно оси вращения и в которую с люфтом вставлен в качестве предотвращающего вращение средства цилиндровый штифт 36, который своим кожухом выступает частично за пределы внешней окружности втулки 50 подшипника и, таким образом, вступает в зацепление со вторым дополнительно образованным полукруглым пазом 37, который проходит аксиально-параллельно по внутренней окружности корпуса 4 подшипника. В представленном примерном варианте осуществления штифт свободно установлен между стопорным кольцом 32 и втулкой 50 подшипника. Образующий противовращательный механизм цилиндровый штифт мог бы также быть выполнен непосредственно на стопорном кольце 32 или вступать в зацепление с выемкой на стопорном кольце. Поскольку скручивающие усилия небольшие, то одного цилиндрового штифта 36, как правило, достаточно.
Вышеприведенное описание подскажет специалисту в данной области техники большое количество модификаций, которые подпадают под объем защиты прилагаемой формулы изобретения. В принципе, конструкция подшипника, в частности конструкция подвижной подшипниковой системы с дополнительной втулкой подшипника, может быть использована с любым типом цепного колеса для цепного привода горного комбайна, в частности, такого как цепной скребковый конвейер или привод струга или тому подобных агрегатов. Цепное колесо может иметь одну цепную звездочку, но также и две непосредственно примыкающие цепные звездочки для двухцентровой цепи скребкового конвейера.