ПРИВОД ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ГОРНОГО КОМБАЙНА

Область техники
Полезная модель относится к горному делу, а именно к приводам исполнительных органов горных комбайнов для добычи полезных ископаемых.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен привод исполнительного органа горного комбайна, содержащий электродвигатель, вал ротора которого соединен с входным валом редуктора посредством шлицевого торсионного вала. Крутящий момент передается далее по кинематической схеме через планетарную передачу на выходной вал и исполнительный орган. Торсионный вал, предназначенный для снижения амплитуды крутильных колебаний, снабжен разгрузочной канавкой, за счет чего выполняет также роль предохранительного устройства, позволяющего защитить трансмиссию от перегрузок, превышающих предельно допустимые. В случае их возникновения, торсионный вал разрушается в месте разгрузочной канавки, предохраняя элементы электродвигателя и исполнительного органа от поломок [1].
Недостатком данного привода является то, что две функции, а именно: демпфирование крутильных колебаний трансмиссии и предохранение элементов редуктора от нагрузок, превышающих предельно допустимые, выполняются одной и той же деталью привода -торсионным валом. Такое совмещение функций приводит к следующему:
- разгрузочная канавка снижает демпфирующие свойства торсионного вала;
- при перегрузке торсионный вал разрушается по разгрузочной канавке, что требует его замены. При этом замена торсионного вала в шахтных условиях является весьма сложной, трудоемкой операцией повышенной опасности.
Из уровня техники известен привод исполнительного органа (редуктора резания) горного комбайна, принятый за прототип, содержащий электродвигатель, передающий крутящий момент валу-шестерне посредством шлицевого торсионного вала, имеющего предохраняющий от перегрузки редуктор, концентратор напряжения в виде разгрузочной (радиусной) канавки. Торсионный вал выполнен из двух частей, соединенных подвижной кулачково-дисковой муфтой, на наружной поверхности которой выполнены шлицы [2].
Недостатком данной конструкции привода является то, что она лишь в незначительной мере решает задачу уменьшения трудоемкости процесса замены торсионного вала, имеющего предохраняющий от перегрузки редуктор, концентратор напряжения в виде разгрузочной (радиусной) канавки. Это происходит путем разделения торсионного вала на две части и соединения этих частей муфтой. Но, так как, торсионный вал должен выполнять функцию демпфирования амплитуды крутильных колебаний трансмиссии, то его расположение в приводе остается прежним
- между электродвигателем и редуктором, и в случае разрушения торсионного вала по канавке, его замена трудоемка и неудобна: необходимо снять крышку электродвигателя, стопорное кольцо, полукольца, извлечь часть разрушенного вала, отсоединить от корпуса редуктора корпус электродвигателя и снять электродвигатель, а затем извлечь второй обломок вала.
Задача
В основу полезной модели поставлена задача - изменить конструкцию привода исполнительного органа горного комбайна таким образом, чтобы торсионный вал выполнял только функцию демпфирования (гашения) амплитуды крутильных колебаний трансмиссии, а предохранительную функцию с него снять.
Решение данной задачи позволит получить технический результат, который заключается в разделении в кинематической схеме привода исполнительного органа горного комбайна функций демпфирования (гашения) амплитуды крутильных колебаний и предохранения трансмиссии от предельно допустимых нагрузок.
Достижение заявленного технического результата обеспечивает потребительские свойства заявляемого технического решения:
- улучшение функции демпфирования (гашения) амплитуды крутильных колебаний торсионным валом;
- уменьшение трудоемкости замены предохранительного элемента, удобство проведения работ по его замене, улучшение состояния техники безопасности при выполнении этих работ.
Раскрытие полезной модели
Поставленная задача решается за счет того, что в известном приводе исполнительного органа горного комбайна, включающем электродвигатель, сопряженный с редуктором и срезной элемент, в соответствии с полезной моделью предлагается срезной элемент установить в дополнительно введенном в редуктор предохранительном блоке, который выполнить с возможностью извлечения без дополнительной разборки привода, состоящем из двух шлицевых полумуфт, соединенных между собой соосно, с возможностью взаимного вращения и контакта с элементами кинематической схемы редуктора, и срезным элементом, при этом, шлицевые полумуфты должны быть сопряжены осевыми отверстиями со срезным элементом с возможностью передачи крутящего момента, а с торцов снабжены крышками с элементами для извлечения предохранительного блока (4). Приведенные выше существенные признаки полезной модели, необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны полезной модели.
Кроме того предлагается:
- срезной элемент выполнить в виде многогранного стержня;
- шлицевые полумуфты подвижно соединить между собой втулкой, закрепленной посредством стопорных элементов;
- дополнительно введенный в редуктор предохранительный блок установить на выходе планетарной передачи;
Причинно - следственная связь между новыми существенными признаками устройства и полученным техническим результатом поясняется следующим. Установка срезного элемента в дополнительно введенном в конструкцию блоке, состоящем из двух шлицевых полумуфт, которые соосно соединены между собой с возможностью взаимного вращения и контакта с элементами кинематической схемы редуктора и срезным элементом, обеспечивает разделение функций демпфирования (гашения) амплитуды крутильных колебаний и предохранения трансмиссии от предельно допустимых нагрузок. Вторую функцию в заявляемом приводе исполнительного органа выполняет срезной элемент, который установлен в дополнительно введенном в редуктор предохранительном блоке.
Установка срезного элемента в предохранительном блоке позволяет легко извлечь его из привода, в т.ч. в случае его разрушения, вместе с блоком с помощью универсальных средств, например, съемников. Для этого крышки полумуфт, установленные с торцов, снабжены элементами для извлечения предохранительного блока из привода, например, резьбовыми отверстиями, зацепами, крюками и др. Далее предохранительный блок разбирают, извлекают части разрушенного срезного элемента и заменяют его новым, при этом, все остальные детали блока используют повторно. Это обеспечивает потребительские свойства заявляемого решения, а именно, удобство проведения работ по замене срезного предохранительного элемента и повышение состояния техники безопасности.
Сущность технического решения представлена на чертежах, где:
- на фиг. 1 показан привод исполнительного органа горного комбайна в разрезе;
- на фиг. 2 - показан продольный разрез предохранительного блока со срезным элементом;
- на фиг. 3 - показан поперечный разрез А - А фиг. 2;
Краткое описание чертежей
1 - редуктор;
2 - электродвигатель;
3 - срезной элемент;
4 - предохранительный блок;
4.1 - шлицевая полумуфта;
4.2 - шлицевая полумуфта;
5.1 - крышка;
5.2 - крышка;
6.1 - осевое отверстие;
6.2 - осевое отверстие:
7 - планетарная передача;
8.1 - элемент для извлечения;
8.2 - элемент для извлечения;
9 - втулка;
10 - стопорный элемент;
11 - торсионный вал;
12 - режущий орган;
13 - крышка редуктора;
14 - стопорное кольцо;
15 - концентратор напряжений.
Привод исполнительного органа горного комбайна содержит редуктор (1) и электродвигатель (2), вал которого передает крутящий момент торсионному валу (11), и далее, по кинематической схеме через планетарную передачу (7) - на режущий орган (12) горного комбайна. При этом торсионный вал (11) выполнен без разгрузочной канавки, а в привод введен предохранительный блок (4) со срезным элементом, который установлен в редукторе (1) на выходе планетарной передачи (7) с завальной стороны горного комбайна. Это обеспечивает удобный доступ к предохранительному блоку. В случае необходимости замены срезного элемента (3) достаточно снять крышку (13) редуктора (1) и извлечь предохранительный блок (4) с помощью универсальных слесарных инструментов. Для этого крышки (5.1 и 5.2), которые установлены с двух сторон предохранительного блока (4), снабжены элементами для извлечения (8.1 и 8.2). В примере - это резьбовые отверстия под рым-болт, съемник и др. приспособления, посредством которых извлекают предохранительный блок (4) из редуктора (1) (фиг. 1).
Предохранительный блок (4) выполнен из двух шлицевых полумуфт (4.1 и 4.2), которые соосно соединены между собой втулкой (9) с возможностью вращения друг относительно друга, а фиксация шлицевых полумуфт (4.1 и 4.2) в осевом направлении выполнена на концах втулки (9) стопорными элементами (10) (фиг. 2). Охватывающая поверхность осевого отверстия (6.1 и 6.2) каждой шлицевой полумуфты (4.1 и 4.2) по форме соответствует охватываемой поверхности срезного элемента (3), который установлен в осевые отверстия (6.1 и 6.2). В примере срезной элемент (3) имеет форму восьмигранного стержня, что позволяет передавать крутящий момент (фиг. 3).
Для выполнения срезным элементом (3) непосредственно предохранительной функции, а именно: разрушения в случае возникновения нагрузок, превышающих предельно допустимые, срезной элемент (3) установлен в осевые отверстия (6.1 и 6.2) по определенной посадке, а шлицевые полумуфты (4.1 и 4.2) на линии выхода из осевых отверстий (6.1 и 6.2) срезного предохранительного элемента (3) имеют концентратор напряжений (15) в виде острой кромки.
Промышленная применимость
Достижение технического результата осуществляется следующим образом.
Во время работы комбайна, в случае возникновения на режущем органе (12) нагрузки, превышающей предельно допустимую величину, на которую рассчитан срезной элемент (3), восьмигранный стержень разрушается, и кинематическая цепь привода исполнительного органа горного комбайна разъединяется. Возможность поворота шлицевых полумуфт (4.1 и 4.2) относительно соединяющей их втулки (9), обеспечивает их целостность после разрушения срезного элемента (3) и повторное применение. При этом, защищены от повреждения дорогостоящие элементы привода, в частности элементы планетарной передачи (7).
Для замены срезного элемента (3) снимают стопорные кольца (14) и крышки (5.1 и/или 5.2), отсоединяют шлицевые полумуфты (4.1 и 4.2) от втулки (9), удалив стопорный элемент (10), и извлекают части разрушенного восьмигранного стержня. Все работы выполняются с завальной стороны комбайна, за счет чего обеспечивается безопасность их проведения. Сборку и установку предохранительного блока (4) выполняют в обратном порядке.
Выполнение торсионного вала (11) без разгрузочной канавки, обеспечивает повышение его прочности и эффективности сглаживания амплитуды крутильных колебаний в приводе.
Предложенные изменения привода позволят снять с торсионного вала предохранительную функцию и увеличить эффективность защиты трансмиссии редуктора от нагрузок, превышающих предельно допустимые, за счет введения в привод предохранительного блока (4). При этом обеспечивается сокращение трудоемкости и повышение удобства проведения работ по замене срезного элемента, а также улучшение состояния техники безопасности.
Приведенные сведения подтверждают возможность промышленного осуществления и промышленного использования предлагаемого привода исполнительного органа горного комбайна, что свидетельствует о соответствии технического решения условию патентоспособности «промышленная применимость».
Источник информации:
1. Компания «JOY MINING MACHINERY». Очистной комбайн для длинных лав 4LS20. Техническое издание, 2007. (TMLW0742-0107).
2. Патент RU 21420, приоритет 17.08.2001 г., публ. 20.01.2002 г.