СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОГО МАССИВА ПЕРЕКРЕСТНЫМИ РЕЗАМИ
DESTRUCTION METHOD OF MINE ROCK WITH CROSS CUTTERS

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в проходческо-очистных комбайнах для разрушения горных пород рабочим инструментом.
Техническое решение направлено на повышение эффективности процессов отбойки горных пород проходческо-очистными комбайнами с перекрестными резами.
Положительный эффект предложения обеспечивается за счет разрушения забоя перекрестными резами роторными и планетарно-дисковыми исполнительными органами с низкими энергозатратами и выходом мелких фракций руды. Для повышения эффективности перекрестных резов породоразрушающий инструмент планетарно-дисковых органов перемещается по циклоидально-радиальным направлениям.
Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для отбойки пород рабочим инструментом проходческо-очистных комбайнов.
Известны плоско-дисковые исполнительные органы, резцы которых перемещаются по пространственным циклоидальным направлениям и покрывают забой множеством пересекающихся резов [1]. Исследованиями установлено, что при разрушении забоя пересекающимися резами с определенными параметрами наблюдается снижение удельных энергозатрат и выхода мелких фракций руды [2, 3].
Недостатки планетарных органов разрушения обусловлены тем, что глубина резов, образованная резцами передней и задней частей дисков, неодинаковая и пересечение резов в центральной части происходит под небольшими углами [1, 2].
Известен способ разрушения массива перекрестными резами, реализуемый в виде устройства, состоящего из установленных на одном валу планетарно-дискового и роторного исполнительных органов и разрушающих забой резами в радиальном и тангенциальном направлениях [4].
Общий недостаток способа и комбинированного органа разрушения состоит в том, что из-за определенного изменения и сочетания глубины и шага резания планетарно-дискового исполнительного органа невозможно обеспечить разрушение всей поверхности забоя с наиболее эффективными параметрами перекрестного резания. Основная причина указанного недостатка обусловлена тем, что во второй половине радиальных резов шаг резания изменяется от средней до максимальной величины, а глубина резания от максимального до нулевого значения. Очевидно, что на конечном участке резов эффект перекрестного резания будет полностью отсутствовать, а на предшествующем участке будет незначительным. Следовательно, можно предположить, что во второй половине резов эффект перекрестного резания может изменяться от максимального до нулевого значения.
Цель изобретения - повышение эффективности процессов разрушения забоя перекрестными резами.
Более высокий уровень эффективности предлагаемого способа обеспечивается за счет того, что горный массив одновременно разрушается непрерывными резами в виде концентрических окружностей роторным исполнительным органом и последовательными резами циклоидально-радиального направления планетарными наклонно-дисковыми исполнительными органами.
Схемы устройства и линий резания исполнительных органов проходческо-очистного комбайна представлены на фиг.1 и 2.
Планетарные органы разрушения состоят из дисков 1, 2, установленных с наклоном в противоположные стороны относительно направления переносного движения и закрепленных на неподвижном 3 и подвижном 4 валах редукторов 5, 6, однолучевых изогнутых в двух плоскостях планшайб 7, 8, закрепленных на неподвижном валу 3 и корпусе редуктора 6. Рабочий инструмент 9, состоящий из кулаков с резцами, установлен на опорных поверхностях 10, 11 со смещением «а», необходимым для обеспечения эффективного разрушения породы. В редукторе 5 вращение от зубчатого колеса 12 диску 1 передается через муфту 13.
При работе комбайна диски 1, 2, вращаясь вокруг собственной оси и оси 14 исполнительного органа, разрушают массив последовательными резами резцами передней части диска 1 и задней части диска 2 в циклоидально-радиальных направлениях. Независимо от направления вращения дисков шаг и глубина в начале резов увеличиваются (от нуля), в средней части резов принимают максимальное значение, а затем вновь уменьшаются до нулевого значения. Так как диски установлены с наклоном в разные стороны относительно направления переносного движения, то забой разрушается рабочим инструментом передней части диска 1 (фиг.1) и задней части диска 2 с пересечениями резов в центральной и периферийной частях забоя под углами, близкими к 90° с небольшими значениями и пропорциональным изменением глубины и шага резания. При таких параметрах перекрестных резов обеспечивается наибольший эффект процессов разрушения массива.
В средней части забоя дисковые резы циклоидально-радиального направления с переменным сечением пересекаются с резами постоянного сечения тангенциального направления (относительно оси исполнительных органов) роторов. Изменение сечения циклоидально-радиальных резов обусловлено прямопропорциональным изменением их глубины и шага. На основании экспериментальных исследований установлено, что удельные энергозатраты на разрушение массива перекрестными резами снижаются с уменьшением их глубины и шага, а для каждого значения глубины реза существует оптимальный шаг, при котором расход энергии на разрушение минимален [3]. Указанные критерии эффективности перекрестных резов реализуются при работе дисковых и роторных органов. Эффективная глубина дисковых резов обеспечивается выбором соответствующих скорости подачи комбайна, количества дисков и роторов и частоты переносного движения дисков. Оптимальные значения глубины и шага резания роторных исполнительных органов обеспечиваются соответственно за счет смещений опорных поверхностей породоразрушающего инструмента «а» (фиг.1) и породоразрушающего инструмента на опорных поверхностях.
Высокоэффективное разрушение массива перекрестными резами обеспечивается также при наклоне обоих дисков одну сторону относительно направления их переносного движения. При такой компоновке диски располагаются на одной оси, проходящей через общую ось вращения, а траектории движения резцов планетарных органов не пересекаются, и поэтому вся поверхность забоя разрушается обоими исполнительными органами (фиг.2, б).
Литература
1. Архангельский А.С. Некоторые вопросы теории планетарных исполнительных органов проходческих комбайнов. Расчеты, конструирование и испытания горных машин. Сборник №12. Под ред. инж. Топчиева А.В. - М.: Углетехиздат, 1955. - 451 с.
2. Долгов Л.В. Совершенствование плоско-планетарных исполнительных органов проходческих комбайнов// Горная электромеханика и механизация горных работ. - М.: Недра, 1969. - 383 с.
3. Старков Л.И. и др. Исследование схемы перекрестного резания. Горный журнал. Изв. вузов 1997, №7-8, с.121-123.
4. Чекмасов Н.В. и др. Способ разрушения горного массива перекрестными резами. Патент на изобретение №2375571.