ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН

Предлагаемое техническое решение относится к области горного дела, а именно к проходческим комбайнам.
Известен проходческий комбайн, включающий режущий орган и механизм перемещения (Справочник механика угольной шахты / А.И.Пархоменко, В.И.Остапенко, И.М.Митько и др. М.: Недра, 1985. - с.317).
Недостатком этого комбайна является отсутствие аутригеров (дополнительных опор) для распора в почву выработки. Это снижает устойчивость комбайна, особенно во время разрушения забоя.
Наиболее близким техническим решением к заявленному по технической сущности является проходческий комбайн, описание которого приведено в источнике «Комбайны проходческие КП21, КП21-01. Руководство по эксплуатации КП21.00.00.000РЭ» (http://www.twirpx.com/file/229010). Общий вид комбайна приведен на рис.9.1, гидравлическая схема (рис.22.1) описана на стр.82-92. Это техническое решение принято за прототип. Проходческий комбайн (далее комбайн) относится к классу циклических, имеет режущий орган, механизм перемещения с гидромоторами, управляемыми гидрораспределителем, соединенным с ними двумя трубопроводами, аутригеры, кинематически связанные с гидроцилиндрами, оснащенными двухсторонними гидрозамками и совместно управляемыми общим гидрораспределителем, подключенным к напорной и сливной гидролиниям. Трубопроводы, соединяющие гидрораспределитель с гидромоторами сообщают им команды для движения комбайна вперед или назад в зависимости от того какой из трубопроводов является напорным, а какой сливным. А это зависит от позиции в которой находится гидрораспределитель. Во время разрушения забоя режущим органом механизм перемещения (гусеничный ход) застопорен, а для большей устойчивости комбайна в почву выработки распирают аутригеры, расположенные в хвостовой части комбайна и кинематически связанные с гидроцилиндрами, управляемыми общим гидрораспределителем. После завершения обработки (разрушения) забоя по контуру выработки гидроцилиндры аутригеров сокращают, путем подачи в их штоковые полости рабочей жидкости через общий гидрораспределитель, аутригеры отрываются от почвы и переходят в нерабочее положение. Затем включают гидромоторы механизма перемещения (гусеничного хода). Для этого гидрораспределитель, управляющий ими, ставят в позицию, соответствующую перемещению комбайна вперед, происходит зарубка режущего органа в массив. После этого гидромоторы отключают от напорного трубопровода, механизм перемещения стопорится, аутригеры распираются в почву выработки гидроцилиндрами и начинается новый цикл. Если необходимо отвести комбайн от забоя (например, для замены инструмента, технического обслуживания и т.д.), то аутригеры посредством гидроцилиндров отрываются от почвы, а затем на гидромоторы механизма перемещения гидрораспределителем подается команда, соответствующая перемещению комбайна назад. После перемещения комбайна на необходимое расстояние гидромоторы механизма перемещения отключают, затем аутригеры с помощью гидроцилиндров, управляемых общим гидрораспределителем, распирают в почву.
Недостатком известного комбайна является то, что сокращение гидроцилиндров для перевода аутригеров в нерабочее положение (отрыв от почвы) выполняется только независимо от включения гидромоторов механизма перемещения для хода комбайна вперед или назад, а при включении гидромоторов для хода вперед или назад не происходит сокращение гидроцилиндров и отрыв аутригеров от почвы, если они были предварительно расперты в нее. То есть операции по включению гидромоторов механизма перемещения для хода комбайна вперед либо назад и перевод аутригеров в нерабочее положение не могут быть выполнены одной гидравлической командой и в одной позиции какого-либо одного гидрораспределителя. Эти операции выполняются раздельно и разными гидрораспределителями. Желательно иметь возможность при запуске гидромоторов механизма перемещения для движения комбайна вперед или назад одновременно с этой командой и в одной позиции гидрораспределителя управления гидромоторами механизма перемещения давать команду на сокращение гидроцилиндров для складывания аутригеров, если они были расперты в почву. Это позволит повысить удобство управления комбайном, исключить человеческий фактор и независимо от машиниста комбайна совмещать операции по запуску гидромоторов механизма перемещения и складыванию аутригеров, что приведет к уменьшению операций по управлению комбайном и исключению поломок механизмов аутригеров. Иначе, если перед включением гидромоторов механизма перемещения аутригеры не переведены в нерабочее положение (вследствие ошибки или низкой квалификации машиниста комбайна), то при движении комбайна в любую сторону механизмы аутригеров могут выйти из строя. Эта опасность, вследствие особенностей кинематики механизма, возрастает, если комбайн движется назад и, тем более, если опорная поверхность аутригера глубоко погружена в почву.
Вместе с тем необходимо сохранить возможность управления механизмами аутригеров отдельно и независимо от управления гидромоторами механизма перемещения, например, при техническом обслуживании и ремонте. Но и в этом случае у комбайна сохраняется еще один недостаток, присущий прототипу. Этот недостаток заключается в том, что как поршневые, так и штоковые полости гидроцилиндров аутригеров гидравлически соединены параллельно, а общий гидрораспределитель управления этими гидроцилиндрами имеет только две рабочих позиции - одновременный распор или одновременное сокращение гидроцилиндров. Это снижает универсальность и удобство управления аутригерами и комбайном в целом. Если несущая способность почвы существенно изменяется по ширине выработки (например, при работе по смешанному забою или высокой обводненности), либо имеются значительные неровности почвы, то при параллельном соединении поршневых полостей гидроцилиндров аутригеров один из них будет проваливаться в почву, а в другом окажется недостаточное давление для распора. Даже при хорошем распоре одного аутригера, после выключения насоса, подающего рабочую жидкость в гидроцилиндры, может произойти погружение в слабую почву другого аутригера (например, под действием веса комбайна). Это может привести к снижению распора и на первом аутригере и, в конечном счете, к снижению поперечной устойчивости комбайна, особенно при работающем режущем органе. Кроме того, при выходе из строя, ремонте или техническом обслуживании механизма одного аутригера, второй должен выполнять свои функции, что не всегда возможно при параллельном соединении одноименных полостей гидроцилиндров.
Целью заявленного технического решения является обеспечение совмещения операций по управлению гидромоторами механизма перемещения и гидроцилиндрами аутригеров с сохранением возможности управления гидроцилиндрами аутригеров как совместно, так и отдельно независимо от управления гидромоторами механизма перемещения.
Технический результат - расширение функциональных возможностей управления элементами гидросистемы проходческого комбайна, повышение удобства обслуживания и безопасности труда.
Указанный технический результат достигается тем, что проходческий комбайн, включающий режущий орган, гидромоторы механизма перемещения, управляемые гидрораспределителем и соединенные с ним двумя трубопроводами, аутригеры, кинематически связанные с гидроцилиндрами, оснащенными двухсторонними гидрозамками и совместно управляемыми общим гидрораспределителем, подключенным к напорной и сливной гидролиниям, согласно полезной модели, дополнительно содержит два двухсторонних гидрозамка, два гидрораспределителя отдельного управления гидроцилиндрами, подключенные к напорной и сливной гидролиниям, клапан «или» и обратный клапан, при этом один из дополнительных двухсторонних гидрозамков своими надклапанными полостями соединен соответственно с поршневой и штоковой полостью одного гидроцилиндра, а подклапанными полостями - с выходными гидролиниями гидрораспределителя отдельного управления этим гидроцилиндром, другой дополнительный двухсторонний гидрозамок имеет аналогичную гидравлическую связь со вторым гидроцилиндром и гидрораспределителем отдельного управления им, каждый вход клапана «или» соединен с одним из трубопроводов гидромоторов, подклапанная полость обратного клапана соединена с выходом клапана «или», а надклапанная его полость через двухсторонние гидрозамки соединена со штоковыми полостями гидроцилиндров, причем в нейтральной позиции общего гидрораспределителя управления гидроцилиндрами их поршневые полости через двухсторонние гидрозамки соединены со сливной гидролинией.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен проходческий комбайн, на фиг.2 - гидравлическая схема управления гидроцилиндрами аутригеров и гидромоторами механизма перемещения. Проходческий комбайн (далее комбайн) включает в свой состав режущий орган 1, механизм перемещения (гусеничный ход) 2, аутригеры 3, кинематически связанные с гидроцилиндрами 4, оснащенными двухсторонними гидрозамками 5 и дополнительными двухсторонними гидрозамками 6, общий гидрораспределитель 7 управления гидроцилиндрами 4 и гидрораспределители отдельного управления 8 гидроцилиндрами 4, гидромоторы 9 механизма перемещения 2, управляемые гидрораспределителем 10, клапан «или» 11 и обратный клапан 12. Один вход клапана «или» 11 соединен с трубопроводом 13, другой вход - с трубопроводом 14. Каждый из трубопроводов 13 и 14 может быть либо напорным, либо сливным в зависимости от одной из рабочих позиций гидрораспределителя 10, в которых рабочая жидкость от насоса 15 поступает либо в полости гидромоторов 9 для движения комбайна вперед, либо в их полости для движения комбайна назад. Обратный клапан 12 своей подклапанной полостью соединен с выходом клапана «или» 11, а надклапанной полостью через двухсторонние гидрозамки 5 соединен со штоковыми полостями гидроцилиндров 4. Общий гидрораспределитель управления 7 в нейтральной позиции имеет канал 17, посредством которого поршневые полости гидроцилиндров 4 при открытых двухсторонних гидрозамках 5 могут быть соединены со сливной гидролинией 16. Гидрораспределители 7, 8 и 10 подключены к напорной гидролинии насоса 15 и к сливной гидролинии 16.
Проходческий комбайн работает следующим образом. Во время разрушения забоя режущим органом 1 аутригеры 3, расположенные в хвостовой части комбайна с правой и левой его сторон, расперты в почву с помощью гидроцилиндров 4, что повышает его устойчивость. После завершения цикла разрушения забоя необходимо зарубить режущий орган 1 в массив для следующего цикла разрушения. Для этого с помощью гидромоторов 9 необходимо включить механизм перемещения 2. Запуск гидромоторов производится гидрораспределителем 10. Его переводят из нейтральной позиции в позицию, соответствующую ходу комбайна вперед. Рабочая жидкость от насоса 15 поступает в соответствующие ходу вперед полости гидромоторов 9 через трубопровод 13 или 14. Одновременно с этим жидкость проходит через клапан «или» 11, обратный клапан 12, открывает двухсторонние гидрозамки 5 и поступает в штоковые полости гидроцилиндров 4, которые сокращаются и аутригеры 3 переводятся в нерабочее (сложенное) положение. Во время выполнения этой операции общий гидрораспределитель 7 находится в нейтральной позиции и при сокращении гидроцилиндров 4 жидкость из их поршневых полостей через открытые двухсторонние гидрозамки 5 уходит в сливную гидролинию 16 через канал 17, имеющийся в нейтральной позиции общего гидрораспределителя 7. После перемещения комбайна на требуемое для зарубки режущего органа расстояние гидрораспределитель 10 переводят в нейтральную позицию, а аутригеры 3 распирают в почву гидроцилиндрами 4, управляемыми их общим гидрораспределителем 7. Когда необходимо отвести комбайн от забоя гидрораспределитель 10 устанавливают в положение, соответствующее ходу комбайна назад. При этом рабочая жидкость поступает в полости гидромоторов 9 для хода комбайна назад и, вместе с тем, проходит через клапаны 11, 12, открывает двухсторонние гидрозамки 5 и опять же поступает в штоковые полости гидроцилиндров 4, которые сокращаются и переводят аутригеры 3 в нерабочее положение. При сокращении гидроцилиндров 4 жидкость из их поршневых полостей уходит через открытые двухсторонние гидрозамки 5, канал 17 в нейтральной позиции общего гидрораспределителя 7 в сливную гидролинию 16.
Таким образом, и при движении комбайна вперед, и при движении комбайна назад, для складывания аутригеров не требуется отдельной команды, что исключает влияние человеческого фактора, сокращает количество операций по управлению комбайном и предотвращает возможную поломку механизма аутригера, если он не был сложен перед началом движения комбайна. Но после перемещения комбайна (особенно вперед для последующего разрушения забоя) для повышения его устойчивости необходимо распереть аутригеры в почву. Это возможно сделать двумя способами.
Если несущая способность почвы одинакова по ширине выработки и на ней нет значительных неровностей и ям, в которых может оказаться аутригер, то оба аутригера переводят в состояние распора одновременно путем подачи жидкости в поршневые полости обоих гидроцилиндров 4 общим гидрораспределителем 7 через двухсторонние гидрозамки 5. При этом давление жидкости в гидроцилиндрах 4 и усилие распора аутригеров 3 будут одинаковыми.
Если несущая способность почвы неодинакова по ширине выработки, например при работе по смешанному забою (уголь-порода) или вследствие обводненности выработки, либо в почве имеются значительные неровности, то в гидроцилиндре аутригера, находящегося на слабом участке почвы или в углублении, не будет развиваться давление, необходимое для эффективного распора и, при паралельном соединении поршневых полостей гидроцилиндров 4, не будет необходимого давления и в другом гидроцилиндре. В таком случае предпочтительнее отдельно управлять гидроцилиндрами 4 для распора аутригеров 3 в почву. Для этого поочередно используются гидрораспределители отдельного управления 8, причем каждый из них управляет только одним гидроцилиндром 4 и через принадлежащий ему дополнительный двухсторонний гидрозамок 6 направляет рабочую жидкость в его поршневую полость для распора аутригера 3 в почву. При этом распор одного гидроцилиндра и связанного с ним аутригера не будет зависеть от распора другого гидроцилиндра.
При проверке функционирования механизмов аутригеров без включения механизма перемещения гидрораспределитель 10 устанавливают в нейтральную позицию, и используют общий гидрораспределитель 7. Он имеет две рабочих позиции, в одной из которых жидкость поступает в поршневые полости гидроцилиндров 4 для распора аутригеров 3 в почву, а в другой - в штоковые полости гидроцилиндров 4 для их сокращения и складывания аутригеров. При подаче рабочей жидкости от насоса 15 через общий гидрораспределитель 7 в штоковые полости гидроцилиндров 4 обратный клапан 12 препятствует ее попаданию в трубопроводы 13 и 14 гидромоторов 9 механизма перемещения и делает невозможным их запуск. При проведении технического обслуживания, ремонте или проверке функционирования гидроцилиндров и механизмов аутригеров может возникнуть необходимость исключить их влияние друг на друга при совместной работе. Это может быть опасно, когда при ремонте и проверке одного механизма в зоне расположения другого находятся люди, которые могут быть травмированы. В этом случае, при нейтральной позиции общего гидрораспределителя 7 и гидрораспределителя 10, управление гидроцилиндрами 4 осуществляется гидрораспределителями отдельного управления 8, каждый из которых, управляет только одним гидроцилиндром 4 и подает рабочую жидкость в его штоковую (складывание аутригера) или в поршневую (распор аутригера) полость через принадлежащий управляемому гидроцилиндру дополнительный двухсторонний гидрозамок 6.
В предлагаемом проходческом комбайне обеспечивается возможность совмещения операций по управлению гидромоторами механизма перемещения и гидроцилиндрами аутригеров при сохранении возможности как совместного, так и раздельного, управления гидроцилиндрами аутригеров независимо от гидромоторов механизма перемещения, что расширяет возможности управления, повышает удобство обслуживания и безопасность труда.