ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ГОРНОЙ МАШИНЫ
MINING MACHINE ACTUATOR

Изобретение относится к области горного дела, в частности к исполнительным органам горных машин, и может быть использовано при проходке горных выработок.
Известен ротор проходческого щита [Описание изобретения к патенту РФ №2250374 от 17.12.2003, МПК E21D 9/08, опубл. 20.04.2005, Бюл. №11], выполненный в виде цилиндрического корпуса, установленного в корпусе проходческого щита, на котором также закреплены несколько приводных двигателей для осуществления вращения ротора.
Его недостатком является необходимость наличия нескольких приводных двигателей для вращения ротора, что приводит к усложнению конструкции исполнительного органа и увеличению его габаритов. При этом возникает также необходимость в согласовании рабочих характеристик приводных двигателей, что приводит к усложнению управлением рабочими характеристиками (скорость резания и т.п.) разрушения горного массива, вследствие чего усложняется процесс их изменения, а КПД передачи энергии понижается из-за применения сложных разветвленных систем гидро- и электроразводки.
5
Известен исполнительный орган горной машины [Описание изобретения к патенту СССР №1797653 от 30.04.1991, МПК Е21С 27/24, опубл. 23.02.1993, Бюл. №7], который включает корпус, жестко связанный с закрепленным на корпусе водилом, приводной вал солнечного колеса и сателлиты, закрепленные на корпусе, причем для компенсации возникающих при разрушении горных пород нагрузок на водиле устанавливаются три подшипника.
К недостаткам этого исполнительного органа следует отнести наличие нескольких подшипников, установленных на водиле, что приводит к увеличению габаритов по оси водила, усложнению конструкции ввиду необходимости наличия конструктивных элементов, служащих для закрепления и регулировки подшипников, усложнению технологии производства исполнительного органа из-за необходимости соблюдения требования соосности всех подшипников. Кроме того, увеличение числа конструктивных элементов негативно сказывается на надежности всей конструкции, размещение всех основных узлов исполнительного органа внутри корпуса усложняет их техническое обслуживание и ухудшает ремонтопригодность всей конструкции. При этом увеличение крутящего момента на исполнительном органе с целью повышения производительности или расширения области применения на более крепкие породы в описанной конструкции неизбежно приведет к дальнейшему увеличению габаритов в виду необходимости использовать подшипники пригодного класса грузоподъемности для компенсации не только крутящего момента, но и повышающихся осевых и радиальных нагрузок.
2
Известен исполнительный орган врубовой машины [Описание к изобретению США №4035024 от 15.12.19.75, МПК E21D 9/10, опубл. 12.07.1977], состоящий из корпуса в виде барабана, расположенной в корпусе многоприводной трансмиссии, выполненной в виде закрытой зубчатой цилиндрической передачи и редуктора, расположенного на выходном валу трансмиссии.
Его недостатком является необходимость наличия нескольких приводных двигателей, что приводит к усложнению конструкции исполнительного органа и увеличению его габаритов. При этом возникает также необходимость в согласовании рабочих характеристик приводных двигателей, что приводит к усложнению управлением рабочими характеристиками разрушения горного массива, вследствие чего усложняется процесс их изменения, а КПД передачи энергии понижается вследствие использования сложных разветвленных систем гидро- и электроразводки. Кроме того, размещение всех основных узлов исполнительного органа внутри корпуса усложняет их техническое обслуживание и ухудшает ремонтопригодность всей конструкции.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является исполнительный орган проходческого комбайна [Описание к изобретению РФ №2064042 от 04.02.1993, МПК Е21С 27/24, опубл. 20.07.1996], который состоит из корпуса, размещенной в корпусе трансмиссии, выполненной в виде зубчатой передачи с внутренним зацеплением, у которой внутренний зубчатый венец размещается на корпусе, а внешний зубчатый венец - на выходном валу редуктора, оснащенного двумя рядами подшипников, при этом к редуктору присоединен электродвигатель со стороны, противоположной корпусу.
К его недостаткам следует отнести наличие двух подшипников, установленных на водиле по разные стороны от узла вращения, что приводит к увеличению габаритов по оси водила, усложнению конструкции ввиду необходимости наличия конструктивных элементов, служащих для закрепления и регулировки подшипников, усложнению технологии производства исполнительного органа из-за необходимости соблюдения требования соосности всех подшипников. Кроме того, увеличение числа конструктивных элементов негативно сказывается на надежности, а размещение всех основных узлов исполнительного органа внутри корпуса усложняет их техническое обслуживание и ухудшает ремонтопригодность всей конструкции. К тому же последовательное соединение элементов привода (узел вращения - редуктор-электродвигатель) с одной стороны от корпуса также увеличивает габариты исполнительного органа в осевом направлении. При этом в случае необходимости увеличения производительности или расширения области применения исполнительного органа на более крепкие породы возникает необходимость увеличения крутящего момента на исполнительном органе. В связи с этим его габариты неизбежно увеличатся в виду необходимости использовать подшипники более высокою класса грузоподъемности для компенсации не только крутящего момента, но и повышающихся осевых и радиальных нагрузок. Повышение крутящего момента без потери производительности (то есть без снижения частоты вращения исполнительного органа) означает повышение мощности, и наоборот - повышение мощности без снижения производительности приводит к увеличению крутящего момента, и следовательно, к увеличению габаритов исполнительного органа. Таким образом, в данном техническом решении невозможно совместить компактность конструкции и высокую энерговооруженность исполнительного органа.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение -уменьшение габаритов, повышение надежности и ремонтопригодности, упрощение изготовления и технического обслуживания исполнительного органа одновременно с возможностью его обеспечения высокой энерговооруженностью.
Задача может быть решена за счет применения в качестве узла вращения опорно-поворотного подшипника, внешнее кольцо которого закреплено на корпусе, а внутреннее кольцо выполнено с зубчатым венцом планетарной передачи с остановленным водилом, причем количество зубьев соответствует условиям сборки, соосности и соседства для примененной планетарной передачи. Предложенная конструкция позволяет уменьшить число конструктивных элементов за счет сокращения количества подшипников до одного, а также совмещения подшипником функций передачи энергии и движения, то есть функций узла вращения, и компенсации нагрузок, возникающих при разрушении горного массива. А выполнение условий сборки, соосности и соседства обеспечивает эффективную передачу энергии для примененной планетарной передачи за счет реализации многопоточной схемы с высоким КПД.
Кроме того, привод вращения солнечной шестерни выполнен в виде, по меньшей мере, одного приводного двигателя и редуктора, расположенных с противоположных сторон относительно узла вращения, причем вал приводного двигателя проходит через отверстие, выполненное в солнечном колесе, за счет чего уменьшаются габариты исполнительного органа.
Изобретение проиллюстрировано двумя чертежами:
- Фиг. 1 - общий вид исполнительного органа в разрезе;
- Фиг. 2 - сечение А-А Фиг. 1.
Передача энергии от электродвигателя 1 к исполнительному органу, закрепленному на рукояти 2 осуществляется посредством планетарной передачи, причем корпус 3 исполнительного органа выполнен в виде водила 4 с сателлитами 5 планетарной передачи, на корпусе 3 закрепляется редуктор 6 с солнечной шестерней 7, в которой выполнено отверстие 8. Также на корпусе закрепляется внешнее кольцо 9 опорно-поворотного подшипника 10, выполняющего функцию узла вращения за счет того, что его внутренняя сторона выполнена с зубчатым венцом 11, а непосредственно породоразрушающий элемент устанавливается на водиле 4 и выполнен с закрепленным на нем внешним зубчатым венцом 12. При этом электродвигатель 1 соединен с редуктором 6 посредством вала 13, проходящего через отверстие 8 в солнечной шестерне 7.
Компактность описанной конструкции исполнительного органа достигается, во-первых, за счет размещения электродвигателя 1 и редуктора 6 симметрично относительно узла вращения, и, во-вторых, за счет совмещения узлом вращения, выполненным в виде опорно-поворотного подшипника 10, нескольких функций, вследствие чего общее число конструктивных элементов исполнительного органа сокращается. Последнее обстоятельство обуславливает также упрощение технического обслуживания, повышение надежности конструкции и ремонтопригодности предлагаемого технического решения. Причем для его эффективной работы достаточно наличия всего одного электродвигателя, хотя в случае необходимости их число может быть увеличено. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет также использовать основные преимущества планетарных передач для передачи большего в сравнении с другими передачами в конструкциях аналогичных габаритов количества энергии.
Следует отметить, что опорно-поворотные подшипники 10 с внутренним зубчатым венцом 11 являются серийно выпускаемой продукцией, вследствие чего технология изготовления предлагаемого исполнительного органа упрощается и занимает значительно меньше времени, чем при изготовлении аналогов, что также является существенным преимуществом.