Экскавационно-транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи

Заявляемая полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при открытой разработке месторождений полезных ископаемых для проходки разрезной траншеи.
Заявляемая полезная модель  относится к    приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи   полезных  ископаемых» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий /  Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. – М. : ПАТЕНТ, 2008. – с.110].
Проблема экскавационно-транспортирующего комплекса для проходки разрезной траншеи  заключается  в следующем.
Известен экскавационно-транспортирующий комплекс (RU № 2456454, МПК. Е21С 47/00, Е02F3/54, опубликовано 20.07.2012), включающий вскрышную, промежуточную и отвальную  ходовые неповоротные платформы с мачтами, соединёнными между собой системой канатов, и двухсторонний ковш для  черпания, перемещения и разгрузки породы.
Вскрышная и отвальная ходовые неповоротные платформы с мачтами, связанны между собой двумя тягово-несущими канатами. Ковш V-образной формы, соединён с каждой мачтой подъёмно-тяговым канатом, огибающим соответствующий блок, размещённый между тягово-несущими канатами и соединённый с ними с возможностью перемещения друг относительно друга совместно с одним из тягово-несущих канатов. Блок подъёмно-тягового каната вскрышной ходовой неповоротной платформы жестко связан с первым тягово-несущим канатом и соединён с возможностью перемещения по второму тягово-несущему канату. Блок подъёмно-тягового каната отвальной ходовой неповоротной платформы  жестко связан со вторым тягово-несущим канатом и соединён с возможностью перемещения по первому  тягово-несущему канату.
Общими признаками известного экскавационно-транспортирующего комплекса с заявляемой полезной моделью являются:
- вскрышная, отвальная и промежуточная ходовые неповоротные платформы с мачтами, связанными между собой системой канатов;
- тягово-несущий канат, соединяющий между собой мачты вскрышной, промежуточной и отвальной ходовых неповоротных платформ;
-    ковш  для черпания, перемещения и разгрузки породы;
- подъёмно-тяговый канат,  связывающий ковш с отвальной ходовой неповоротной платформой, огибающий соответствующий блок этой платформы;
- две   направляющие кривые, установленные на мачте промежуточной платформы;
- поддерживающий передвижной блок подъёмно-тяговых канатов вскрышной и отвальной ходовых неповоротных платформ, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям вращения блоков, огибаемых подъёмно-тяговыми канатами вскрышной и отвальной  ходовых неповоротных платформ и установленный на мачте промежуточной ходовой неповоротной платформы.
Недостатками экскавационно-транспортирующего комплекса  являются:
- низкая производительность вследствие малой скорости передвижения  его по ходовой трассе с пониженной несущей способностью в результате увеличенного веса экскавационно-транспортирующего комплекса;
- низкая экологичность в результате нарушения поверхности ходовой трассы и её загрязнение горюче-смазочными материалами при передвижении экскавационно-транспортирующего комплекса увеличенного  веса;
- повышенные затраты на изготовление экскавационно- транспортирующего комплекса увеличенного веса;
За прототип принят экскавационно-транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи по патенту (RU № 180898, МПК Е02F3/54, Е21С47/00, опубликовано 29.06.2018), который включает вскрышную, промежуточную и отвальную ходовые неповоротные платформы с мачтами, соединёнными тягово-несущим канатом, а также односторонний ковш с уравновешивающим канатом и блоком этого каната, кроме того, к тягово- несущему канату подвешен посредством гибкой связи вспомогательный блок отвальной ходовой неповоротной платформы с осью скольжения по направляющим кривым.
Общими признаками известного прототипа с заявляемой полезной моделью являются:
- вскрышная, промежуточная и отвальная ходовые неповоротные платформы с мачтами, соединённые тягово-несущим канатом, а также односторонний ковш с уравновешивающим канатом и блоком этого каната,
- вспомогательный блок отвальной ходовой неповоротной платформы, подвешенный к тягово-несущему канату посредством гибкой связи с осью вращения для скольжения по направляющим кривым.
- поддерживающие передвижные блоки тягово-несущего и подъёмно- тяговых канатов, соответственно, установленные на мачте промежуточной ходовой неповоротной платформы, выполненные с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям вращения блока, огибаемого подъёмно-тяговым канатом отвальной  ходовой неповоротной платформы.
Недостатками экскавационно-транспортирующего комплекса для проходки  разрезной траншеи по прототипу  являются:
- низкая производительность вследствие малой скорости передвижения  его по ходовой трассе с пониженной несущей способностью в результате увеличенного веса и увеличенного времени цикла движения ковша из-за отсутствия холостого хода порожнего ковша на участке черпания;
- низкая экологичность в результате нарушения поверхности ходовой трассы и её загрязнение горюче-смазочными материалами при передвижении экскавационно-транспортирующего комплекса для проходки разрезной траншеи по прототипу увеличенного  веса;
- повышенные затраты на изготовление  экскавационно-транспортирующего комплекса для проходки разрезной траншеи увеличенного веса по прототипу.
Причинами недостатков являются отсутствие технических решений, направленных на создание дополнительных технических и технологических возможностей и уменьшение веса экскавационно-транспортирующего комплекса, принятого за прототип заявляемой полезной модели.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи по увеличению производительности экскавационно-транспортирующего комплекса для проходки разрезной траншеи по сравнению с прототипом в результате  повышения скорости его передвижения по трассе с пониженной несущей способностью за счёт улучшения проходимости в результате снижения веса заявляемого комплекса и сокращения цикла движения ковша при черпании.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении производительности экскавационно-транспортирующего комплекса для  проходки разрезной траншеи.
Указанный технический результат достигается тем, что экскавационно- транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи, включающий вскрышную, промежуточную и отвальную ходовые неповоротные платформы с мачтами, соединёнными тягово-несущим канатом, а также односторонний ковш с уравновешивающим канатом и блоком уравновешивающего каната с осью вращения, вспомогательный блок отвальной ходовой неповоротной платформы, подвешенный к тягово- несущему канату отвальной ходовой неповоротной платформы посредством гибкой связи с осью вращения для скольжения по поверхности двух направляющих кривых, при этом промежуточная ходовая неповоротная платформа оборудована  двумя поддерживающими передвижными блоками тягово-несущего и подъёмно-тягового каната вскрышной и отвальной ходовых неповоротных платформ,  оснащённым возможностью возвратно- поступательного перемещения параллельно осям вращения блока, огибаемого подъёмно-тягового каната отвальной ходовой неповоротной платформы, согласно полезной модели, блок уравновешивающего каната  прикреплён к тягово-несущему канату посредством оси вращения этого блока и  дополнительно оборудован осью вращения для её передвижения по поверхности скольжения направляющих кривых, кроме того односторонний ковш с уравновешивающим канатом установлен с возможностью перемещения вскрышной породы в направлении к отвальной ходовой неповоротной платформы, а вспомогательный блок отвальной ходовой неповоротной платформы подвешен на расстоянии от оси вращения для её передвижения по поверхности скольжения направляющих кривых, определяемом по следующей математической формуле:
Н = ( 0,6  ÷ 0,8 ) h , м ,
где   H – расстояние между нижней отметкой вспомогательного блока отвальной ходовой неповоротной платформы и осью вращения гибкой связи для передвижения её поверхности скольжения направляющих кривых, м ;
h – расстояние между поверхностью скольжения направляющих кривых и верхней  отметкой поддерживающего передвижного блока тягово-несущего каната   отвальной ходовой неповоротной платформы, м.
Крепление блока уравновешивающего каната  к тягово-несущему канату посредством оси вращения этого блока уменьшает вес, увеличивает проходимость, скорость передвижения на трассе с низкой несущей способностью и производительность. Это направлено на достижение технического результата. Дополнительное оборудование осью вращения блока уравновешивающего каната  для её передвижения по поверхности скольжения направляющих кривых уменьшает вес экскавационно- транспортирующего комплекса для  проходки разрезной траншеи при перемещении ковша через промежуточную мачту ходовой неповоротной платформы, повышая производительность. Это направлено на достижение технического результата. Установка одностороннего ковша с возможностью перемещения вскрышной породы  в направлении к отвальной ходовой неповоротной платформы уменьшает время цикла движения ковша в результате его перемещения на участке черпания с холостым ходом порожнего ковша, повышая производительность. Это направлено на достижение технического результата.  Вспомогательный блок отвальной ходовой неповоротной платформы подвешен на расстоянии «Н» от оси вращения для её передвижения по поверхности скольжения направляющих кривых, определяемом по математической формуле [1].  Параметр «Н» формирует рациональное взаимное расположение стационарных и передвижных конструктивных элементов промежуточной мачты ходовой неповоротной платформы при прохождении ковша через эту мачту, способствуя безостановочному движению ковша и повышению производительности. Это направлено на достижение технического результата.
Отличия от прототипа доказывают соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Изложенная совокупность признаков обеспечивает достижение технического результата, и является существенной. Каждый из существенных признаков неизвестен из уровня техники, и направлен на достижение технического результата, что видно из нижеследующего.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, которые показаны на фиг. 1, 2 ,3, 4, 5.
На фиг. 1 показан экскавационно-транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи при черпании вскрышной породы.
На фиг. 2 показана схема размещения вспомогательного  блока отвальной ходовой неповоротной платформы, огибаемого подъёмно- тяговым канатом этой платформы, в начале его прохода под направляющими кривыми промежуточной ходовой неповоротной платформы после черпания ковшом вскрышных пород.
На фиг. 3 показана схема размещения вспомогательного блока отвальной ходовой неповоротной платформы, огибаемого подъёмно- тяговым канатом этой платформы, при окончании его прохода под направляющими кривыми промежуточной ходовой неповоротной платформы после черпания вскрышной породы.
На фиг. 4 показана схема размещения одностороннего ковша с уравновешивающим канатом при его проходе под направляющими кривыми промежуточной ходовой неповоротной платформы.
На фиг. 5 показан экскавационно-транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи  после черпания вскрышных пород,  прохода одностороннего ковша с уравновешивающим канатом  под направляющими кривыми промежуточной ходовой неповоротной платформы.
На фиг.6 показан экскавационно-транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи при разгрузке одностороннего ковша с уравновешивающим канатом.
Позиции экскавационно-транспортирующего комплекса для проходки разрезной траншеи обозначены следующими цифрами и буквами:
1 – вскрышная ходовая неповоротная платформа;
2 – мачта вскрышной ходовой неповоротной платформы;
3 – промежуточная ходовая неповоротная платформа;
4 – мачта промежуточной ходовой неповоротной платформы;
5 – отвальная ходовая неповоротная платформа;
6 – мачта отвальной ходовой неповоротной платформы;
7 – тягово-несущий канат отвальной ходовой неповоротной платформы;
8 – тягово-несущий канат вскрышной ходовой неповоротной платформы;
7- 8 – участок тягово-несущего каната с прикреплённым к нему блоком уравновешивающего каната;
9 – подъёмно-тяговый канат отвальной ходовой неповоротной платформы;
10 – верхний блок мачты отвальной  ходовой неповоротной платформы;
11 –  вспомогательный блок подъёмно–тягового каната отвальной ходовой неповоротной платформы;
12 – ось вращения блока уравновешивающего каната при её передвижении по поверхности скольжения направляющих кривых;
13 – гибкая связь вспомогательного блока  подъёмно-тягового каната отвальной ходовой неповоротной платформы с тягово-несущим канатом;
14 – ось вращения блока уравновешивающего каната;
15 – ось вращения гибкой связи вспомогательного блока подъёмно- тягового каната отвальной ходовой неповоротной платформы с тягово- несущим канатом;
16 – левая направляющая кривая промежуточной ходовой неповоротной платформы;
17 – правая направляющая кривая промежуточной ходовой неповоротной платформы;
18 – поддерживающий передвижной блок тягово-несущего каната;
19 – поддерживающий передвижной блок  подъёмно-тягового каната отвальной ходовой неповоротной платформы;
20 – односторонний  ковш с уравновешивающим канатом;
21 – уравновешивающий канат;
22 – блок уравновешивающего каната;
23 – тяговые цепи одностороннего  ковша с уравновешивающим канатом (Фиг. 2, 3, 4,);
24 – подъёмные цепи одностороннего  ковша с уравновешивающим канатом (Фиг. 2, 3, 4);
25 – поперечина подъёмных цепей одностороннего  ковша с уравновешивающим канатом (Фиг. 2, 3, 4);
26 – вскрышной уступ;
27 – уступ со стороны внешнего отвала;
28 – взорванные вскрышные породы.
На фиг. 1, 4, 5  буквами а, б, в, г  показано поперечное сечение разрезной траншеи, а буквами д, е, ж, з поперечное сечение внешнего отвала 29 вскрышных пород. На фиг. 1, 3, 4, 5 цифрами 16, 17 показаны две направляющих кривых, совмещённых в одной вертикальной плоскости, левая направляющая кривая 16 и правая направляющая кривая  17. На фиг.2,3,4 пунктирами показаны поддерживающие блоки 18, 19 промежуточной ходовой неповоротной платформы  4 после передвижения их от направления прохода подвески ковша в направлении боковых стоек этой платформы.
Экскавационно-транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи состоит из вскрышной 1, промежуточной 3 и отвальной 5 ходовых неповоротных платформ с мачтами 2, 4, 6, соответственно, соединённых между собой тягово – несущим канатом 7,7 – 8,8 (Фиг. 1, 4, 5). Промежуточная мачта 4 оснащена двумя поддерживающими  передвижными блоками 18, 19 тягово-несущего 7 и подъёмно-тяговым канатом 9 вскрышной 1 и отвальной 5 ходовых неповоротных платформ, соответственно, а также двумя направляющими кривыми 16, 17 (Фиг. 1, 2, 3, 4, 5). Каждый поддерживающий передвижной блок 18, 19 промежуточной ходовой неповоротной платформы 3 перемещается с помощью оборудования в соответствии патентом на изобретение RU № 2456454, МПК Е21С 47/00, Е02F3/54, опубликовано 20.07.2012.
Односторонний ковш с уравновешивающим канатом 20 со стороны его тяговых цепей 23 с уравновешивающим канатом 21, огибающим блок 22 этого каната, соединён с отвальной  ходовой неповоротной платформой 5 подъёмно-тяговым канатом 9, огибающим вспомогательный блок 11 и подвешен посредством гибкой связи 13 с осью вращения 15 к тягово- несущему канату 7, которая оснащена возможностью скольжения по направляющим кривым 16, 17, (Фиг. 2 3, 4, 5). Блок 22 уравновешивающего каната 21  прикреплён к тягово-несущему канату 7 - 8 посредством оси вращения 14 этого блока 22.
При этом поддерживающие передвижные блоки 18, 19 тягово- несущего каната 7 отвальной ходовой неповоротной платформы 5 и тягово- несущего каната 8 вскрышной ходовой неповоротной                              платформы 1, соответственно,  а также подъёмно-тягового каната   9  отвальной ходовой неповоротной платформы 5, выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям вращения  блоков 11, 22.
Вспомогательный блок 11 отвальной ходовой неповоротной платформы  5 подвешен на расстоянии от оси вращения 15 гибкой связи 13 для её передвижения по поверхности скольжения направляющих кривых 16, 17, определяемом по следующей математической формуле:
Н = (0,6 ÷ 0,8) h , м ,                                  [1]
где H – расстояние между нижней отметкой вспомогательного блока 11 отвальной ходовой неповоротной платформы 5 и осью вращения 15 гибкой связи 13 для передвижения её по поверхности скольжения направляющих кривых  16,17, м ;
h – расстояние между поверхностью скольжения направляющих кривых 16,17 и верхней  отметкой поддерживающего передвижного блока тягово-несущего каната 7 - 8  отвальной ходовой неповоротной             платформы 5, м.
Экскавационно-транспортирующий комплекс для проходки разрезной траншеи работает следующим образом.
Вскрышную ходовую неповоротную платформу 1 устанавливают на вскрышном уступе 26 на расстоянии от верхней бровки этого уступа, исключающем обрушение уступа под воздействием нагрузки от вскрышной ходовой неповоротной платформы 1. Отвальную ходовую неповоротную платформу 5 устанавливают за пределами траншеи а, б, в, г  для складирования взорванных пород д, е, ж, з во внешний отвал 29. Промежуточную ходовую неповоротную платформу  3  устанавливают на уступе 27 со стороны внешнего отвала 29 на расстоянии от верхней бровки этого уступа, исключающем обрушение уступа под воздействием нагрузки  промежуточной ходовой неповоротной платформы 3. Вскрышная ходовая неповоротная платформа 1 перемещается вдоль верхней бровки вскрышного уступа 26. Отвальная ходовая неповоротная платформа 5 перемещается вдоль внешнего отвала 29. Промежуточная ходовая неповоротная платформа 3 перемещается вдоль верхней бровки уступа 27 со  стороны  внешнего   отвала 29.
Рабочий цикл по экскавации и транспортированию взорванных пород 28 из траншеи а, б, в, г во внешний отвал 29 экскавационно- транспортирующим комплексом для проходки разрезной траншеи начинается из исходного положения, в котором порожний ковш 20 устанавливается над местом черпания (Фиг.1). Посредством тягово- несущего  каната 7  и  подъёмно-тягового каната  9  ковш 20 опускают на взорванную породу 28, происходит черпание, отрыв от места черпания и  транспортирование взорванной породы 28 к промежуточной ходовой  неповоротной платформе 3.  Тягово-несущий канат 7- 8 поддерживается от провисания поддерживающим передвижным блоком 18 промежуточной ходовой неповоротной платформы 3. Подъёмно-тяговый канат 9 отвальной ходовой неповоротной платформы 5 поддерживается от провисания поддерживающим передвижным блоком 19 промежуточной ходовой неповоротной платформы 3. Проход для одностороннего ковша 20 с уравновешивающим канатом 21 через мачту промежуточной ходовой неповоротной платформы 3 закрыт (Фиг.1, 2).
Перед проходом одностороннего ковша 20 с уравновешивающим канатом 21 через мачту 4 промежуточной ходовой неповоротной платформы 3 со стороны вскрышной ходовой неповоротной платформы 1 тягово- несущий канат 7 отвальной ходовой неповоротной платформы 5 и подъёмно-тяговый канат 9 отвальной ходовой неповоротной платформы 5  приподнимаются над поддерживающими передвижными блоками 18, 19  за счёт скольжения оси вращения 15 гибкой связи 13 блока 11, огибаемого подъёмно-тяговым канатом 9 отвальной ходовой неповоротной платформы 4 (Фиг. 2). Поддерживающие передвижные блоки 18, 19 перемещаются в направлении боковой стойки мачты 4 параллельно осям  вращения  блоков  11, 22. Вспомогательный блок 11 подъёмно-тягового каната 9 отвальной ходовой неповоротной платформы 5 с гибкой связью 13 и осью вращения 15 проходит мачту 4, поднимая уравновешивающий блок 22 до направляющих кривых 16 ,17, а после прохода по ним осей вращения 15 поддерживающий передвижной блок и 18,19 не возвращают  в исходное положение (Фиг.3).
Перед проходом гружёного вскрышной породой ковша 20 через мачту 4 промежуточной ходовой неповоротной платформой 3, натягивают тягово- несущий канат 8 вскрышной ходовой неповоротной платформы 1, поднимая до поверхности скольжения направляющих кривых 16,17 блок уравновешивающего каната 22  и  ковш 20 (Фиг.3, 4). Перемещают ковш 20 с блоком уравновешивающего каната 22 по направляющим кривым 16,17. Поддерживающий передвижной блок 18 тягово-несущего каната 8 возвращают в исходное положение и на него опускают тягово-несущий канат 8 (Фиг.4).
После прохода одностороннего  ковша 20 с блоком 22 уравновешивающим каната 21, подвешенного к тягово - несущему  канату 7-8, оснащённого  осью вращения 12 с возможностью скольжения по направляющим кривым  16,17 мачты 4 промежуточной ходовой неповоротной платформы 3 (Фиг 3, 4, ) гружёный вскрышной породой ковш 20 перемещается в направлении к отвальной ходовой неповоротной платформы 5, где и разгружается во внешний отвал  29 (Фиг. 5,6). Возвращаясь в исходное положение, порожний односторонний ковш 20 с системой его подвески выполняет те же операции, которые были при перемещении пород вскрыши гружёным односторонним ковшом 20, только в обратной последовательности.
Изложенные технические решения предоставляют возможность:
- из двух подъёмно-тяговых канатов исключить один подъёмно- тяговый канат;
- из четырёх тягово-несущих и подъёмно- тяговых  лебёдок вскрышной и отвальной ходовых неповоротных платформ исключить одну подъёмно- тяговую лебёдку вскрышной ходовой неповоротной платформы;
- из семи блоков тягово-несущих и подъёмно-тяговых канатов промежуточной ходовой неповоротной платформы исключить один блок тягово-несущего каната и один блок подъёмно-тягового каната вскрышной ходовой неповоротной платформы;
- уменьшить вес направляющих кривых в результате снижения на них нагрузки от одного  подъёмно-тягового каната и одного блока.
- сократить время цикла перемещения одностороннего ковша с уравновешивающим канатом за счёт формирования холостого хода этого ковша на участке черпания.
В результате уменьшения веса экскавационно-транспортирующего комплекса для проходки разрезной траншеи и продолжительности цикла перемещения одностороннего ковша с уравновешивающим канатом  увеличивается производительность. Производительность может быть повышена дополнительно и за счёт использования ковша с уравновешивающим канатом двухстороннего действия по  Авторскому свидетельству SU № 1754850, МПК ЕО2 F 3 / 60, опубликовано 15.08.1992. Кроме того, использование заявляемой полезной модели уменьшает затраты на изготовление и повышает экологичность.
Изложенные результаты осуществления заявляемой полезной модели доказывают соответствие предлагаемого устройства условию патентоспособности «промышленная применимость».