УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ДИСКОВОГО ИНСТРУМЕНТА В ТРЕХГРАННОЙ ПРИЗМЕ

Предлагаемая полезная модель относится к горной промышленности, а именно к узлам крепления дискового инструмента в трехгранных призмах исполнительных органов в виде радиальных разрушающе-погрузочных коронок проходческих комбайнов избирательного действия и предназначено для повышения эффективности монтажно-демонтажных операций в призабойном пространстве подземной горной выработки при замене узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме.
Известна дисковая шарошка (Патент РФ 2239059, Е21С 35/19, опубл. 27.10.2004), состоящая из дискового элемента, который установлен на цапфе, консольно и съемно закрепленной в держателе шарошки с возможностью свободного вращения вокруг нее и в осевом направлении зафиксирован на ней с помощью комбинированного радиально-упорного подшипника. Цапфа соединена с держателем шарошки крепежным винтом.
Недостатками этой конструкции является высокая сложность процессов сборки и разборки подшипникового узла, высокие контактные нагрузки на опору качения, приводящие к интенсивному износу дорожек качения. При этом крепежный винт предназначен только для сборочных и крепежных операций, а в случаях заклинивания конических сопряжении цапфы оси дисковой шарошки с гнездом держателя, винт не обеспечивает производство демонтажных операции путем использования осевого усилия резьбы. Их можно осуществить с помощью ударных нагрузок, что может повредить резьбу.
Известен исполнительный орган горного комбайна (А.с. 1456558 СССР, кл. Е21С 27/02, опубл. 07.02.89, Бюл. №5), включающий отрезной диск и ступицу с винтовыми погрузочными лопастями и дисковыми шарошками, закрепленными на осях, размещенных в кронштейнах, установленных за винтовыми погрузочными лопастями. В кронштейнах выполнены направляющие пазы, в которых размещены упругие элементы и оси дисковых шарошек. Упругие элементы выполнены в виде тарельчатых пружин с направляющими шпильками.
Недостатками этого исполнительного органа является сложность конструкции, уменьшение вылета инструмента при увеличении прочности забойного массива и сложность монтажно-демонтажных операций при замене узла крепления в призабойном пространстве.
Известен также исполнительный орган добычного комбайна (А.с. 1280119 СССР, кл. Е21С 25/00, опубл. 30.12.86, Бюл. №48), включающий ступицу, отрезной диск с резцами, погрузочные лопасти, за которыми расположены последовательно кронштейны с укрепленными на них дисковыми шарошками.
Недостатками этой конструкции является наличие двухопорной системы крепления диска и заштыбовка лабиринтного пространства между опорными кронштейнами.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели является исполнительный орган проходческого комбайна (патент РФ №2455486, МПК Е21С 25/18, Е21С 27/24, опубл. 10.07.2012, Бюл. №19), включающий стрелу, раздаточный редуктор и две разрушающе-погрузочные коронки, оси которых параллельны продольной оси стрелы. Корпус каждой из разрушающе-погрузочных коронок выполнен в виде усеченной конической поверхности, либо в виде усеченных многогранных пирамид. На наружных поверхностях корпусов разрушающе-погрузочных коронок установлены трехгранные призмы с узлами крепления дисковых инструментов. На каждую ось-цапфу свободно посажен дисковый инструмент, консольно установленный перед гранью призмы. Крепежная часть оси-цапфы размещена внутри трехгранной призмы и жестко прикреплена планкой-замком к перегородке болтами. С обеих сторон дискового инструмента установлены дистанционные торцевые шайбы, выполняющие функцию упорных подшипников, воспринимающих осевые нагрузки при разрушении.
Недостатками данной конструкции узла крепления дискового инструмента является сложность крепления оси-цапфы внутри трехгранной призмы и отсутствие элементов, облегчающих производство монтажно-демонтажных работ.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении эффективности монтажа и демонтажа узла крепления дискового инструмента в трехгранных призмах исполнительных органов в виде радиальных разрушающе-погрузочных коронок проходческих комбайнов избирательного действия.
Указанный технический результат достигается тем, что узел крепления дискового инструмента в трехгранной призме, включающий дисковый инструмент, который установлен перед ее передней гранью на жестко закрепленной оси-цапфе с возможностью свободного вращения между двумя дистанционными торцевыми шайбами в виде упорных подшипников, согласно полезной модели, ось-цапфа выполнена в виде цапфы-втулки жестко прикрепленной к передней грани трехгранной призмы, а внутри нее размещена ось с упорным буртиком с одной стороны и глухим резьбовым отверстием с другой стороны с возможностью осевого перемещения и жесткого закрепления как от поворота через шпонку-фиксатор, так и от осевого смещения крепежным винтом со стопорной шайбой, выступающими в свободное пространство, ограниченное внутренними поверхностями граней трехгранной призмы.
Указанный технический результат достигается также тем, что внутри оси с упорным буртиком выполнено сквозное резьбовое отверстие, в котором с возможностью осевого перемещения размещен крепежный винт для монтажа и демонтажа.
1
Указанный технический результат достигается также тем, что в глухом резьбовом отверстии оси с упорным буртиком размещен крепежный винт для монтажа и демонтажа с шестигранной головкой, длина которой превышает длину резьбовой части крепежного винта и, соответственно, посадочной поверхности цапфы-втулки и обеспечивает настроечно-ориентирующий люфт в виде зазора Δ между конической торцевой поверхностью шестигранной головки крепежного винта и внутренними поверхностями трехгранной призмы с двухгранным углом φ для жесткого закрепления при монтаже, либо для кинематически подвижного силового контакта при демонтаже.
Указанный технический результат достигается также тем, что в сквозном резьбовом отверстии оси с упорным буртиком размещен винт демонтажный с упорным торцом в виде конуса, с возможностью вращательного движения в двух противоположных направлениях, и имеет длину резьбы не менее чем в два раза превышающую длину цапфы-втулки и подвижно прижат к поверхностям двухгранного угла φ во внутреннем свободном пространстве трехгранной призмы, а упорный торец винта демонтажного имеет угол конусности α, который конгруэнтен двухгранному углу φ со стороны общего ребра трехгранной призмы.
Указанный технический результат достигается также тем, что в упорном торце винта демонтажного завальцован шарик с возможностью свободного вращения в зоне силового контакта с поверхностями двухгранного угла φ во внутреннем свободном пространстве трехгранной призмы.
Указанный технический результат достигается также тем, что винт демонтажный с торцевым коническим углублением при демонтаже подвижно прижат к шарику, закрепленному шайбой и винтами в коническом углублении на свободной поверхности грани съемного трехгранного упора-вкладыша, две поверхности граней которого с общим углом β прижаты к поверхностям граней с двухгранным углом φ со стороны общего ребра внутреннего свободного пространства трехгранной призмы, а третья свободная грань съемного трехгранного упора-вкладыша с закрепленным на ней шариком расположена в пространстве параллельно внутренней поверхности передней грани трехгранной призмы с закрепленной на ней цапфой-втулкой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид трехгранной призмы с узлом крепления дискового инструмента; на фиг.2. - вид сверху по стрелке А на фиг.1; на фиг.3. - вид сбоку по стрелке Б на фиг.1 (ось с глухим резьбовым отверстием); на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.2 (ось с глухим резьбовым отверстием); на фиг.5. - вид сбоку по стрелке Б на фиг.1 (ось со сквозным резьбовым отверстием); на фиг.6 - разрез по В-В на фиг.2 (ось со сквозным резьбовым отверстием); на фиг.7 показан начальный этап демонтажа узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме для выдвижения оси с глухим резьбовым отверстием при использовании винта монтажно-демонтажного с шестигранной головкой; на фиг.8 показан конечный этап демонтажа узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме при выдвижении оси с глухим резьбовым отверстием на максимальную длину при использовании винта монтажно-демонтажного с шестигранной головкой; на фиг.9 - разрез по Г-Г на фиг.8; на фиг.10 показан демонтаж узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме с использованием винта демонтажного с упорным торцом в виде конуса; на фиг.11 - разрез по Д-Д на фиг.10; на фиг.12 показан демонтаж узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме с использованием винта демонтажного с завальцованным шариком; на фиг.13 - разрез по Е-Е на фиг.12; на фиг.14 показан демонтаж узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме с использованием винта демонтажного с торцевым коническим углублением и съемного трехгранного упора-вкладыша с закрепленным шариком; на фиг.15 - разрез по Ж-Ж на фиг.14.
Узел крепления дискового инструмента в трехгранной призме имеет два конструктивных исполнения (фиг.1-6). Оба исполнения содержат трехгранную призму 1, дисковый инструмент 2, установленный с возможностью вращения на жестко закрепленной цапфе-втулке 3 с дистанционными торцевыми шайбами 4 в виде упорных подшипников, зафиксированных в осевом направлении внутренней торцевой поверхностью буртика оси 5, которая размещена внутри цапфы-втулки 3 и сопряжена с ней цилиндрической поверхностью и шпоночным соединением со шпонкой-фиксатором 6 (фиг.4, 6) и имеет резьбовое отверстие (фиг.4, 5, 6), внутри которого размещен крепежный винт 7, зафиксированный от проворота через стопорную шайбу 8 и собственную шестигранную головку, жестко прижатую к торцу цапфы-втулки 3. При этом узел крепления дискового инструмента 2 размещен на грани (фиг.2), обращенной к забою таким образом, что его продольная ось делит противолежащий двухгранный угол φ пополам и проходит через общее ребро трехгранной призмы 1. Консольно выступающая часть узла крепления дискового инструмента 2 со стороны забоя размещена перед гранью крепления и содержит жестко закрепленную цапфу-втулку 3 с дистанционными торцевыми шайбами 4 на наружной поверхности, между которыми установлен дисковый инструмент 2, а внутри которой размещена ось 5 с упорным буртиком с возможностью осевого перемещения и жесткого закрепления от поворота через шпонку-фиксатор 6 (фиг.4, 6) и от осевого смещения крепежным винтом 7 со стопорной шайбой 8, выступающими в свободное пространство, ограниченное внутренними поверхностями граней трехгранной призмы 1.
В первом исполнении (фиг.1-4) узел крепления дискового инструмента 2 в трехгранной призме 1 выполнен с осью 5 с упорным буртиком, внутри которой выполнено глухое резьбовое отверстие.
Во втором исполнении (фиг.1, 2, 5, 6) узел крепления дискового инструмента 2 в трехгранной призме 1 выполнен с осью 5 с упорным буртиком, внутри которой выполнено сквозное резьбовое отверстие.
На этапе монтажа работа полезной модели по первому (фиг.1-4) и второму (фиг.1, 2, 5, 6) исполнениям осуществляется следующим образом.
На наружную поверхность консольно выступающей перед гранью трехгранной призмы 1 цапфы-втулки 3 сначала устанавливают первую дистанционную торцевую шайбу 4, за ней дисковый инструмент 2 с возможностью вращения через подшипник скольжения, затем вторую дистанционную торцевую шайбу 4, а во внутреннюю цилиндрическую поверхность цапфы-втулки 3 со шпоночным пазом продвигают в осевом направлении ось 5 с упорным буртиком. С противоположной свободной внутренней стороны трехгранной призмы 1 вставляют крепежный винт 7 со стопорной шайбой 8 до соединения с глухим (фиг.4) или сквозным (фиг.6) резьбовыми отверстиями. После этого гаечным инструментом закручивают крепежный винт 7 до упора, а усики стопорной шайбы 8 блокируют головку крепежного винта 7 от произвольного раскручивания при разрушении проходческого забоя дисковым инструментом 2.
1
Монтаж узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме по фиг.7, 8, 9 отличается тем, что монтажно-демонтажный винт 9 с шестигранной головкой, выполняет такую же функцию, как и крепежный винт 7 (фиг.2, 4, 5, 6), но из-за конструктивного отличия, его направляют ориентированным движением с учетом зазора Δ и начальной позицией оси 5 с буртиком, первоначально в свободное пространство цилиндрического отверстия цапфы-втулки 3 до ввинчивания в начало резьбы в отверстии оси 5 с буртиком. В дальнейшем операция сборки и закрепления монтажно-демонтажного винта 9 с шестигранной головкой во внутреннем свободном пространстве трехгранной призмы 1 аналогично выше описанной (фиг.1-6).
На этапе демонтажа работа полезной модели по первому конструктивному исполнению (фиг.1-4) осуществляется следующим образом.
макс
Узел крепления дискового инструмента 2 в трехгранной призме 1 (фиг.7-9), обеспечивает податливость оси 5 с буртиком до максимальной величины по длине хода l при демонтаже в осевом направлении с помощью монтажно-демонтажного винта 9 с шестигранной головкой, имеющего длину шестигранной головки и длину резьбовой части, превышающую длину посадочной поверхности цапфы-втулки 3, но меньшую длины L (фиг.9), равной расстоянию от торца цапфы-втулки 3 до поверхностей силового контакта конической торцевой поверхности шестигранной головки с гранями двухгранного угла φ свободного пространства трехгранной призы 1. При этом в закрепленном виде между торцевой поверхностью шестигранной головки монтажно-демонтажного винта 9 и поверхностями граней с двухгранным углом φ остается зазор Δ1 (фиг.7), образующим настроенно-ориентированный люфт в процессе демонтажа.
На этапе демонтажа работа полезной модели по второму конструктивному исполнению (фиг.1, 2, 5, 6) осуществляется следующими тремя вариантами (фиг.10-15).
макс.
макс.,
По первому варианту второго конструктивного исполнения полезной модели (фиг.10, 11) узел крепления дискового инструмента 2 в трехгранной призме 1, обеспечивает податливость по длине от L до l при демонтаже в осевом направлении только для оси 5 с упорным буртиком относительно жестко закрепленной цапфы-втулки 3 через шпоночное соединение в виде шпонки-фиксатора 6 и винт демонтажный 10 с упорным торцом в виде конуса, который проходит через сквозное резьбовое отверстие в оси 5 с упорным буртиком с возможностью вращательного движения в двух противоположных направлениях, имеет длину резьбы не менее чем в два раза превышающую длину цапфы-втулки 3 и подвижно прижат к поверхностям двухгранного угла φ во внутреннем свободном пространстве трехгранной призмы 1, что реализует подшипник трения-скольжения с повышенным моментом трения. При этом упорный торец в виде конуса винта демонтажного 10 выполнен с углом конусности α, который конгруэнтен двухгранному углу φ со стороны общего ребра трехгранной призмы. При перемещении оси 5 с упорным буртиком относительно жестко закрепленной цапфы-втулки 3 на максимальную длину l обеспечивается свободный доступ к дистанционным торцевым шайбам 4 и дисковому инструменту 2.
макс.
макс.,
По второму варианту второго конструктивного исполнения полезной модели (фиг.12, 13) узел крепления дискового инструмента 2 в трехгранной призме 1, обеспечивает податливость по длине от L до l при демонтаже в осевом направлении только для оси 5 с упорным буртиком относительно жестко закрепленной цапфы-втулки 3 через шпоночное соединение в виде шпонки-фиксатора 6 и винт демонтажный 11 с завальцованным шариком, который проходит через сквозное резьбовое отверстие в оси 5 с упорным буртиком с возможностью вращательного движения в двух противоположных направлениях, имеет длину резьбы не менее чем в два раза превышающую длину цапфы-втулки 3 и подвижно прижат поверхностью завальцованного шарика к поверхностям двухгранного угла φ, с возможностью свободного вращения в зоне силового контакта с поверхностями двухгранного угла φ во внутреннем свободном пространстве трехгранной призмы 1, что реализует подшипник качения с пониженным моментом трения. При перемещении оси 5 с упорным буртиком относительно жестко закрепленной цапфы-втулки 3 на максимальную длину l обеспечивается свободный доступ к дистанционным торцевым шайбам 4 и дисковому инструменту 2.
макс.
макс.,
По третьему варианту второго конструктивного исполнения полезной модели (фиг.14, 15) узел крепления дискового инструмента 2 в трехгранной призме 1, обеспечивает податливость по длине от l до l при демонтаже в осевом направлении только для оси 5 с упорным буртиком относительно жестко закрепленной цапфы-втулки 3 через шпоночное соединение в виде шпонки-фиксатора 6 и винт демонтажный 12 с торцевым коническим углублением, который проходит через сквозное резьбовое отверстие в оси 5 с упорным буртиком с возможностью вращательного движения в двух противоположных направлениях, имеет длину резьбы не менее чем в два раза превышающую длину цапфы-втулки 3. Податливость при демонтаже в осевом направлении обеспечивается через силовой распор винта демонтажного 12 с торцевым коническим углублением в шарик 13, закрепленный в коническом углублении шайбой 14 и винтами 15 на свободной поверхности грани съемного трехгранного упора-вкладыша 16, две поверхности граней которого с общим углом β прижаты к поверхностям граней с двухгранным углом φ со стороны общего ребра внутреннего свободного пространства трехгранной призмы 1. Продольная ось узла крепления дискового инструмента 2 в трехгранной призме 1 проходит через центры конических углублений винта демонтажного 12 и съемного трехгранного упора-вкладыша 16 с шариком 13. Съемный трехгранный упор-вкладыш 16 имеет угол конусности β, который конгруэнтен двухгранному углу φ по общему ребру трехгранной призмы 1. Винт демонтажный 12 с торцевым коническим углублением и свободная поверхность грани съемного трехгранного упора-вкладыша 16 имеют конические углубления с одинаковым углом конусности γ. При этом съемный трехгранный упор-вкладыш 16 по форме и высоте описывает трехгранную призму 1 по ее двум внутренним граням с общим ребром сопряжения, а третья свободная грань съемного трехгранного упора-вкладыша 16 с закрепленным на ней шариком 13 расположена в пространстве параллельно внутренней поверхности грани трехгранной призмы 1 с закрепленной на ней цапфой-втулкой 3. При перемещении оси 5 с упорным буртиком относительно жестко закрепленной цапфы-втулки 3 на максимальную длину l обеспечивается свободный доступ к дистанционным торцевым шайбам 4 и дисковому инструменту 2.
Таким образом, варианты конструктивного исполнения полезной модели узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме позволяют повысить эффективность монтажно-демонтажных операций в призабойном пространстве подземной горной выработки при замене узла крепления дискового инструмента в трехгранной призме на исполнительных органах в виде радиальных разрушающе-погрузочных коронок проходческих комбайнов избирательного действия.