ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН

Область техники
Техническое решение относится к горному машиностроению и может быть использовано в проходческих машинах.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен горнопроходческий комбайн, включающий погрузочное устройство с центрально расположенным конвейером, стреловидный исполнительный орган с поворотной турелью, верхняя и нижняя шарнирные опоры которой установлены над и под конвейером, раму комбайна, которая в поперечном сечении выполнена в виде замкнутого портала, вертикальные стойки которого жестко связаны между собой поперечинами, расположенными над и под конвейером, а в средней части поперечин размещены шарнирные опоры поворотной турели. Также в комбайне шарнирные опоры поворотной турели исполнительного органа выполнены с полыми осями, в которых установлены шипы, связывающие турель с рамой комбайна, и верхняя шарнирная опора турели размещена в вынесенном в сторону исполнительного органа кронштейне, жестко связанном с верхней поперечиной портала [1].
Недостатком данного комбайна является то, что погрузочное устройство с центрально расположенным конвейером не имеет функции поворота в горизонтальной плоскости.
Из уровня техники в качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран проходческий комбайн 4ПП-2М, который состоит из исполнительного органа с резцовой коронкой, установленного на поворотной раме (турели); ходовой части; погрузочного устройства (питателя), состоящего из приемной части с нагребающими лапами и центрально расположенного скребкового конвейера; гидросистемы, включающей в себя гидроцилиндры перемещения исполнительного органа в горизонтальной и вертикальной плоскостях, телескопического перемещения исполнительного органа, подъема и поворота питателя и гидроаппаратуру управления и контроля распорных гидравлических устройств (аутригеров); электрооборудования (электродвигатели, пульт управления); аппаратуры автоматического и дистанционного управления, системы пылеподавления.
Корпус комбайна 4ПП-2М представляет собой жесткую сварно-литую конструкцию, внутренняя часть которой является составным элементом центрально расположенного скребкового конвейера. Корпус состоит из основной рамы, верхней поворотной рамы, предназначенной для крепления в расточках исполнительного органа, и сварно-литой нижней поворотной рамы.
Верхняя поворотная рама установлена на радиально-упорных роликоподшипниках и двумя гидроцилиндрами поворачивается вместе с исполнительным органом комбайна в горизонтальной плоскости.
Нижняя поворотная рама погрузочного устройства (питателя) выполнена из литого корпуса с запрессованными втулками и с помощью гидроцилиндра вместе с погрузочным устройством (питателем) поворачивается на определенный угол и соединяется с последним через расточки и проушину гидроцилиндра [2].
Недостатками приведенного проходческого комбайна являются следующие:
1) конструкция поворотной рамы погрузочного устройства (питателя), в частности узел ее поворота с подшипниками скольжения, не достаточно прочный и жесткий, чтобы погрузочное устройство (питатель) могло быть опорным и выдерживать динамические нагрузки, возникающие в комбайне от усилий резания в момент разрушения горных пород. Без опоры комбайна на погрузочное устройство (питатель) реакция от усилий резания компенсируется за счет инертной массы передней части комбайна, что приводит к его повышенной вибрации и неустойчивости;
2) поворотный узел погрузочного устройства (питателя) включает в себя пружинные листы, которые являются бортами скребкового конвейера и при повороте погрузочного устройства изгибаются вместе с ним, тем самым предотвращая просыпание горной массы. Такой узел имеет низкий ресурс службы и высокую трудоемкость замены.
Задача
Повысить устойчивость и уменьшить вибрацию комбайна за счет равномерного распределения опорного усилия от динамических нагрузок на всю длину машины.
В результате решения поставленной задачи может быть получен технический результат: обеспечение погрузочным устройством (питателем) функции дополнительной опоры для комбайна за счет создания более жесткой и прочной поворотной рамы. Достижение заявленного технического результата придает изобретению потребительские свойства: более стабильная работа комбайна, снижение трудоемкости и повышение удобства обслуживания.
Раскрытие изобретения
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном горнопроходческом комбайне, содержащем основную раму с конвейерным желобом, образованным боковинами основной рамы, соединенными днищем, которая в зоне поворотной турели выполнена в поперечном сечении в виде замкнутого портала, на котором шарнирно установлена опора с поворотной турелью, исполнительный орган, закрепленный на поворотной турели, погрузочное устройство с конвейерным желобом и поворотную раму, сопряженную с основной рамой и с погрузочным устройством, предлагается поворотную раму выполнить в поперечном сечении в виде замкнутого портала, расположенного внутри замкнутого портала основной рамы и соединить с ней шарнирными соединениями с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, при этом боковины поворотной рамы соединить днищем, образуя конвейерный желоб, с возможностью его сопряжения с одной стороны с конвейерным желобом погрузочного устройства, а с противоположной стороны - с возможностью сопряжения боковин и днища поворотной рамы с боковинами и днищем, образующими конвейерный желоб, основной рамы.
Перечисленные выше существенные признаки технического решения, отличные от ближайшего аналога, необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны полезной модели.
Кроме того, предлагается:
- поворотную раму со стороны погрузочного устройства снабдить по бокам бортами;
- шарнирные соединения поворотной рамы с основной рамой выполнить шипового типа;
- шарнирные соединения сместить относительно оси опоры поворотной турели в сторону погрузочного устройства;
- поворотную раму с двух сторон снабдить проушинами для крепления гидродомкратов подъема и гидродомкратов поворота погрузочного устройства;
- борта выполнить съемными.
При определении патентоспособности заявляемого технического решения было выявлено, что его признаки явно не выходят из уровня техники, что обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Причинно-следственная связь между новой совокупностью существенных признаков и заявленным техническим результатом поясняется следующим. Выполнение поворотной рамы в виде замкнутого портала создает цельную жесткую и прочную конструкцию, которая может выполнять как поворотную, так и опорную функции. Расположение поворотной рамы внутри замкнутого портала основной рамы позволяет использовать в шарнирных соединениях короткие оси, но достаточно большого диаметра, насколько возможно конструктивно, что уменьшает изгибающие моменты в опорах и в результате дополнительно увеличивает жесткость проходческого комбайна.
В результате его работа становится более стабильной (уменьшаются вибрации). Кроме этого, выполнение поворотной рамы цельным модулем существенно повышает надежность конструкции и, тем самым, снижает трудоемкость при обслуживании и проведении ремонтных работ.
Техническое решение поясняется примером, выполнение которого не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения технического результата предложенной новой совокупностью существенных признаков.
Сущность технического решения представлена на чертежах, где
- на фиг. 1 показан общий вид горнопроходческого комбайна;
- на фиг. 2 показан вертикальный разрез портальной части основной рамы и установленной внутри нее поворотной рамы в виде замкнутого портала;
- на фиг. 3 показаны узлы шарнирного соединения шипового типа поворотной рамы с основной рамой, вид сбоку;
- на фиг. 4 показано сопряжение конвейерного желоба поворотной рамы с конвейерным желобом основной рамы и с конвейерным желобом погрузочного устройства, вид сверху.
Краткое описание чертежей
1 - основная рама;
1.1 боковина (основной рамы);
1.1.1 - внутренняя поверхность боковины (основной рамы);
1.2 - днище (конвейерного желоба основной рамы);
2 - исполнительный орган;
3 - поворотная турель;
3.1 - опора;
4 - погрузочное устройство;
4.1 - конвейерный желоб (погрузочного устройства);
4.1.1 - боковая поверхность (конвейерного желоба погрузочного устройства);
4.2 - гидродомкрат подъема (погрузочного устройства);
4.3 - гидродомкрат поворота (погрузочного устройства);
5 - режущая коронка;
6 - поворотная рама;
6.1 - боковина (поворотной рамы);
6.1.1 - наружная поверхность боковины (поворотной рамы);
6.2 - соединительный элемент;
6.3 - днище (поворотной рамы);
6.4 - проушина (для крепления гидродомкрата поворота);
6.5 - борт;
6.6 - проушина (для крепления гидродомкрата подъема);
7 - верхнее шарнирное соединение;
8 - нижнее шарнирное соединение.
Горнопроходческий комбайн содержит основную раму (1) с конвейерным желобом, образованным боковинами (1.1) основной рамы (1), соединенными днищем (1.2), которая в зоне крепления поворотной турели (3) выполнена в поперечном сечении в виде замкнутого портала. Над порталом основной рамы (1) установлена шарнирная опора (3.1), с которой сопряжена поворотная турель (3). На нее установлен исполнительный орган (2) с режущей коронкой (5) (фиг. 1-4).
Внутри портала основной рамы (1) установлена поворотная рама (6), которая так же как и основная рама (1) выполнена в виде замкнутого портала. Их сопряжение осуществляется соосными шарнирными соединениями шипового типа: верхним (7) и нижним (8). Это обеспечивает возможность поворота в горизонтальной плоскости поворотной рамы (6), а соответственно и погрузочного устройства (4), которое присоединено к ней. Шарнирные соединения (7 и 8) поворотной рамы (6) с основной рамой (1) выполнены шипового типа. Замкнутый портал поворотной рамы (6) конструктивно выполнен из боковин (6.1), соединенных днищем (6.3), образуя конвейерный желоб, который сопрягается с одной стороны с конвейерным желобом (4.1) погрузочного устройства (4), а с противоположной - с конвейерным желобом, образованным боковинами (1.1) основной рамы (1), соединенными днищем (1.2) (фиг. 2, 4).
Сопряжение основной (1) и поворотной (6) рам в зоне портала непосредственно осуществляется поверхностями их боковин: наружных поверхностей (6.1.1) боковин (6.1) поворотной рамы (6) с внутренними поверхностями (1.1.1) боковин (1.1) основной рамы (1). Для обеспечения возможности поворота в горизонтальной плоскости портала поворотной рамы (6) внутри портала основной рамы (1) наружные поверхности (6.1.1) боковин (6.1) поворотной рамы (6) и внутренние поверхности (1.1.1) боковин (1.1) основной рамы (1) выполнены криволинейными, что позволяет боковинам (6.1) поворотной рамы (6) находиться в постоянном сопряжении с боковинами (1.1) основной рамы (1). Это устраняет просыпание горной массы с конвейерного желоба и позволяет убрать из конструкции пружинные листы, которые существуют в прототипе (фиг. 4).
Ось поворота (X) поворотной рамы (6) в заявляемом техническом решении смещена относительно оси (Y) поворотной турели (3) вдоль оси комбайна в сторону погрузочного устройства (4). Созданный эксцентриситет (ΔL) позволяет увеличить угол поворота поворотной рамы (6) с бортами (6.5) в горизонтальной плоскости, а соответственно, и погрузочного устройства (4). Возможно выполнение конструкции без эксцентриситета, тогда оси (X) и (Y) являются одной осью (фиг. 3).
Со стороны погрузочного устройства (4) поворотная рама (6) снабжена соединительным элементом (6.2) в виде проушин с осью, к которому присоединяют погрузочное устройство (4), и бортами (6.5), которые сопрягаются с боковыми поверхностями (4.1.1) конвейерного желоба (4.1) погрузочного устройства (4). Борта (6.5) являются частью поворотной рамы (6) и подлежат замене вместе с ней. Это не единственно возможное исполнение бортов (6.5), они могут быть выполнены съемными, что позволяет изготовить их из другого материала, кроме этого, легко осуществить замену бортов (6.5) отдельно от поворотной рамы (6) (фиг. 1, 3). Также борта (6.5) могут быть выполнены на боковых поверхностях (4.1.1) конвейерного желоба (4.1) погрузочного устройства (4).
Поворотная рама (6) с двух сторон снабжена проушинами (6.6) для крепления гидродомкратов подъема (4.2) и проушинами (6.4) для крепления гидродомкратов поворота (4.3) (фиг. 3).
Промышленная применимость
Осуществление заявляемого технического решения производится следующим образом.
При сборке узла внутрь портала основной рамы (1) устанавливают поворотную раму (6) и соединяют их между собой верхним (7) и нижним (8) шарнирными соединениями шипового типа (фиг. 2). Боковины (6.1) поворотной рамы (6) с одной стороны сопрягают с конвейерным желобом основной рамы (1): наружные поверхности (6.1.1) боковин (6.1) поворотной рамы (6) с внутренними поверхностями (1.1.1) боковин (1.1) основной рамы (1). С противоположной стороны к поворотной раме (6) присоединяют с помощью соединительного элемента (6.2) погрузочное устройство (4) с конвейерным желобом (4.1), обеспечивая сопряжение их конвейерных желобов. Таким образом, образуется единый конвейерный желоб по длине проходческого комбайна (фиг. 4).
Для осуществления подъема погрузочного устройства (4) устанавливают с двух его сторон гидродомкраты подъема (4.2), у которых шарнирно соединяют один конец с проушиной (6.6) поворотной рамы (6), а второй конец - с погрузочным устройством (4) (фиг. 1).
Для осуществления поворота погрузочного устройства (4) устанавливают с двух сторон основной рамы (1) гидродомкраты поворота (4.4), у которых шарнирно соединяют один конец с основной рамой (1), а другой через проушины (6.4) - с поворотной рамой (6) (фиг. 1).
После установки поворотной рамы (6) внутрь портала основной рамы (1), на основную раму (1), которая выступает над верхним шарнирным соединением (7), устанавливают шарнирную опору (3.1) с поворотной турелью (3), на которую закрепляют исполнительный орган (2) горнопроходческого комбайна с режущей коронкой (5) (фиг. 1, 3).
Приведенные сведения подтверждают возможность промышленного осуществления и промышленного применения заявляемого горнопроходческого комбайна, что свидетельствует о соответствии технического решения критерию охраноспособности «промышленная применимость».
Источники информации
1. Патент РФ №2069747, приоритет от 15.09.1994, опубл. 27.11.1996 г.
2. В.Е. Германов, И.И. Мельников, И.Д. Фишман и др. «Стреловые проходческие комбайны», М., Недра, 1978 г., стр. 45-73.