ЧЕЛНОКОВАЯ УГЛЕРЕЗНАЯ МАШИНА
SHUTTLE COAL CUTTER MACHINE

Изобретение относится к горным машинам и предназначено для механизации добычи полезных ископаемых, например угля, сланца, минеральных солей и др., подземным способом и может найти применение в длинных очистных забоях с углом падения тонких и средних пластов до 35° с породами кровли и почвы пласта не ниже средней устойчивости.
Известны угольные комбайны, включающие исполнительные органы, закрепленные на поворотных редукторах, связанных с электродвигателем, и механизм подачи с гидронасосом (см. В.Г.Яцких, Горные машины и комплексы. - М.: Недра, 1984, с.167). Комбайн 1ГШ68 предназначен для механизации выемки угля в очистных забоях пологих пластов мощностью 1,25-2,5 м (два типоразмера) с углом падения пласта до 35°. Комбайн состоит из гидравлического механизма перемещения и гидромотора с бесступенчатым автоматическим регулированием скорости, двух электродвигателей с водяным охлаждением, работающих на общий вал, электроблока, двух основных и двух поворотных редукторов, двух шнеков, закрепленных на выходных валах поворотных редукторов и плавно регулируемых по вынимаемой мощности пласта с помощью гидроцилиндров. Имеются также два погрузочных щитка, расположенных за шнеками, пылеулавливающая и пылеоросительная системы. Управление комбайном, конвейером и предохранительной лебедкой (при угле падения пласта свыше 9°) осуществляется системой автоматического управления с дистанционного пульта. Комбайн может производить выемку угля по челноковой или односторонней схеме с рамы изгибающегося или цельно-передвижного скребкового конвейера в комплексе с механизированными крепями.
Недостатками этого узкозахватного комбайна, работающего по сплошному массиву угля и не имеющего дополнительной плоскости обнажения, являются низкая сортность добываемого угля (только 1/3 выхода крупно-средних сортов, а 2/3 добычи - штыбы и мелкие сорта угля). Это обусловлено конструкцией его исполнительных рабочих органов (шнеков), которые вынуждены резать по сплошному массиву угля.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является очистной комбайн 4LS20 фирмы Джой, г.Уоррендейл, США (см. В.И.Морозов, Очистные комбайны, справочник, МГГУ, 2006, с.396-398) для пластов средней мощности.
Комбайн скомпонован из двух шнековых исполнительных органов, разнесенных по концам корпуса, на регулируемых гидродомкратами поворотных рукоятях, которые состоят из редуктора и поперечно расположенного элктродвигателя. Корпус комбайна выполнен в виде трех узлов, соединенных между собой болтовыми стыками. В них размещаются энергоблок, состоящий из электроблока и насосной станции с питающим ее электродвигателем, расположенным поперек корпуса, и два механизма подачи с электроприводом. Механизмы подачи имеют проушины для закрепления поворотных рукоятей. Перемещение комбайна осуществляется посредством бесцепной системы подачи. Корпус комбайна расположен над конвейером и жестко с ним связан завальными опорами. Забойные лыжи - не регулируемые. Комбайн оснащен вращающимися погрузочными щитами с приводом от гидродомкратов, размещенными в поворотных рукоятях. Управление комбайном ручное и дистанционное. Комбайн может работать по двухсторонней или односторонней схеме совместно с механизированной крепью и скребковым конвейером.
Недостатками комбайна 4LS20, принятого за прототип, являются сложность конструкции, громоздкость, значительный вес (43,2 т), при выемке не создаются дополнительные плоскости обнажения пласта, низкая сортность добываемого угля.
Технической задачей изобретения является упрощение конструкции машины, снижение ее веса, улучшение сортности добываемого угля.
Поставленная техническая задача обеспечивается тем, что челноковая углерезная машина, включающая корпус, исполнительные органы, гидравлическую оснастку, электродвигатели и редукторы, снабжена двумя режущими валами и двумя режущими цепями, соединяющими колеса-шестерни выходных валов редукторов с колесами-шестернями режущих валов исполнительных органов, корпус машины выполнен из двух одинаковых частей сплошного металлического листа, снабженного выемками для размещения подшипниковых гнезд под установку в них режущих валов исполнительных органов, на которых установлены отрезные фрезы на расстоянии 0,15 м друг от друга перпендикулярно осям режущих валов, причем каждая фреза закреплена на валу с помощью шпоночного соединения и выполнена из двух половинок, закрепленных на валу стальными пластинами и болтами; к каждому зубку фрезы с двух сторон (сверху и снизу) приварены дополнительные резцы под углом 30° между ними; между плоскостями фрез по длине режущих валов приварены отрезки режущих цепей, гидравлическая оснастка выполнена в виде шкафа, снабженного приваренными к нему отрезками труб по длине домкрата, в которые вставлены гидродомкраты с приваренными на их штоках гидроклиньями, входящими в пазы угля, проделанные рабочими отрезными фрезами. Верхние подшипниковые гнезда режущих валов вмонтированы в продольные балки крепления режущих валов, которые соединяют режущие валы с гидрошкафами, а нижние подшипниковые гнезда вмонтированы в части корпуса углерезной машины. Двигатели и редукторы попарно расположены в плоскостях, перпендикулярных кровле и почве пласта и перпендикулярно оси машины. Каждая часть корпуса углерезной машины снабжена своим пультом управления.
Углерезная машина снабжена двумя режущими валами и двумя режущими цепями, соединяющими колеса-шестерни выходных валов редукторов с колесами-шестернями режущих валов исполнительных органов. Это дает возможность получить дополнительные плоскости обнажения пласта угля как при движении углерезной машины вниз лавы, так и при ее движении вверх лавы при выемке угля.
Для осуществления двусторонней челноковой добычи корпус углерезной машины состоит из двух одинаковых основных частей (половин), из которых левая считается рабочей при движении ее вниз лавы, во время работы по выемке угля. Правая часть считается рабочей при движении ее вверх лавы при работе по выемке угля.
Корпус машины выполнен из двух одинаковых частей сплошного металлического листа, снабженного выемками для размещения подшипниковых гнезд под установку в них режущих валов исполнительных органов. Благодаря такому выполнению корпуса улучшается маневренность углерезной машины при осуществлении косых заездов на концевых участках лавы.
На режущих валах исполнительных органов установлены отрезные фрезы на расстоянии 0,15 м друг от друга перпендикулярно осям режущих валов. Это обеспечивает предварительный подбор кусков угля, идущих в крупно-средние сорта перед последующим измельчением его на перегрузах, а также обеспечивает нормальное отстояние фрез при их заменах.
Каждая фреза закреплена на валу с помощью шпоночного соединения и выполнена из двух половинок, закрепленных на валу стальными пластинами и болтами. Это делается для упрощения обслуживания режущих валов углерезной машины. Благодаря такой конструкции можно снять любую из фрез режущего вала, которую следует заменить по мере износа.
К каждому зубку фрезы с двух сторон (сверху и снизу) приварены дополнительные резцы под углом 30° между ними. Это способствует тому, что плоскости фрезы нижняя и верхняя не трутся об уголь и дольше служат.
Между плоскостями фрез по длине режущих валов приварены отрезки режущих цепей, чтобы режущий вал прорезал себе дорогу в массиве угля.
Гидравлическая оснастка выполнена в виде шкафа, снабженного приваренными к нему отрезками труб по длине домкрата, для обеспечения его устойчивого положения.
Гидродомкраты с приваренными на их штоках гидроклиньями, входящими в пазы угля, проделанные рабочими отрезными фрезами, обеспечивают разрушение и обрушение подрезанных пачек угля.
Верхние подшипниковые гнезда режущих валов вмонтированы в продольные балки крепления режущих валов, которые соединяют режущие валы с гидрошкафами, а нижние подшипниковые гнезда вмонтированы в части корпуса углерезной машины. Это помогает режущему валу сохранять устойчивое рабочее положение.
Двигатели и редукторы попарно расположены в плоскостях, перпендикулярных кровле и почве пласта и оси машины, что дает возможность колесам-шестерням выходных валов редукторов и колесам-шестерням режущих валов с режущими цепями осуществлять нижнюю подрубку пласта зарубной щелью, высота которой 150-160 мм, то есть создаются дополнительные плоскости обнажения пласта угля.
Каждая часть корпуса углерезной машины для удобства управления правой и левой частями, с целью концентрации внимания машиниста, снабжена своим пультом управления
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид челноковой углерезной машины сверху; на фиг.2 - общий вид машины спереди при движении машины по лаве; на фиг.3 - поперечный разрез режущего исполнительного органа с лавным конвейером; на фиг.4 - гидросистема углерезной машины.
Челноковая углерезная машина состоит из двух одинаковых частей корпуса 1 и 2, выполненных из сплошного металлического листа одного размера, каждая из которых изогнута в форме заводного ключа старого автомобиля с необходимыми выемками для установки нижних подшипниковых гнезд 5 и 6 для режущих валов 3 и 4, вырезов для установки валиков для уменьшения силы трения углерезной машины о почву выработки, вырезов 57 и 58 для приемопогрузочных окон для поступающего угля, которые перегружают его на лавный конвейер 65.
На частях корпуса 1 и 2 монтируются фрезерные исполнительные органы, представляющие собой вертикальные валы 3 и 4, которые своими нижними концами посажены в нижние подшипниковые гнезда 5 и 6, вмонтированные в части корпуса 1 и 2, а верхними своими концами посажены в подшипниковые гнезда 7 и 8, вмонтированные в края продольных балок крепления вертикальных валов 9 и 10. Причем внизу вертикальных валов 3 и 4 устанавливаются колеса-шестерни 11 и 12 с помощью глухой посадки и шпоночного соединения. Валы 3 и 4 проходят колеса-шестерни 11 и 12 с таким расчетом, чтобы могли быть посажены в нижние подшипниковые гнезда 5 и 6. Затем вертикальные валы 3 и 4 сажают в нижние подшипниковые гнезда 5 и 6 и устанавливают в отмеченных местах по валам 3 и 4 отрезные фрезы 13 и 14 через 0,15 м одна от другой, шпоночно закрепив каждую из них на валах 3 и 4. Затем межфрезовые расстояния по вертикальным валам 3 и 4 обваривают отрезками режущей цепи 15 и 16, чтобы сами валы 3 и 4 стали режущими. На каждом зубке фрез 13 и 14 должны быть приварены по два резца 17 и 18 сверху и снизу под углом 30° между ними. Верхние концы режущих валов 3 и 4 сажают в верхние подшипниковые гнезда 7 и 8 продольных балок крепления вертикальных валов 9 и 10. После того как вертикальные валы 3 и 4 с фрезами 13 и 14 посажены в подшипниковые гнезда 7 и 8 и 5 и 6 другие концы продольных балок крепления вертикальных валов 9 и 10 с помощью болтовых соединений крепятся к крышкам гидрошкафов 21 и 22 гидросистемы или привариваются к ним.
Гидравлическая оснастка состоит из гидрошкафов 21 и 22, своими низами приваренными к частям корпуса 1 и 2 углерезной машины, внутри которых находятся смазочные бочки 23 и 24, они как сообщающиеся сосуды с ресиверами 25 и 26, которые соединены с гидронасосами и с гидроусилителями 27 и 28, от которых отходят гидрошланги 29 и 30 к корпусам гидродомкратов 31 и 32, к штокам 33 и 34 которых приварены гидроклинья 35 и 36. Кроме того, для более прочной установки гидродомкратов 31 и 32 на стенках гидрошкафов 21 и 22 привариваются отрезки труб 37 и 38 по длине домкратов и с диаметром, несколько большим диаметра гидродомкрата. В этих трубах 37 и 38 гидродомкраты 31 и 32 устанавливаются гидроклиньями 35 и 36 в плоскостях с нарезанными угольными канавками 39 и расклиниваются (закрепляются) в этом положении.
Электродвигатели 40 и 41 и редукторы 42 и 43 устанавливаются перпендикулярно к кровле и почве пласта и крепятся болтами и уголками на задних стенках гидрошкафов 21 и 22, как показано на фиг.1.
Выходные валы электродвигателей 40 и 41 с помощью цилиндрических передач 44 и 45 связаны с входными валами редукторов 42 и 43, а выходные валы редукторов 42 и 43, имеющие выходные колеса-шестерни 46 и 47, связаны с колесами-шестернями 11 и 12 режущих валов 3 и 4 с помощью режущих цепей 48 и 49.
Для улучшения маневренности углерезной машины при выполнении косых заездов каждая из частей корпуса 1 и 2 углерезной машины имеет проушины 50 и 51 для сцепки 52 их между собой.
Включение режущих частей углерезной машины и включение механизмов подачи осуществляются с пультов управления 19 или 20 частей корпуса 1 и 2.
После включения режущей части включается механизм подачи углерезной машины, выполненный в виде блоков 53 и 54. Вместе с ним включается гидравлическая система машины (гидронасос с гидроусилителем 27 и 28). Ее работа заключается в том, что гидроклинья 35 и 36, приваренные к штокам 33 и 34 гидродомкратов 31 и 32, под действием давления эмульсии входят в пазы угля 39, проделанные отрезными рабочими фрезами 13 и 14. Гидроклинья 35 и 36 откалывают и обрушают вниз к частям корпуса 1 или 2 углерезной машины куски угля в межфрезерных забойных уступах. Важно, чтобы контур дна в погрузочном отделении имел наклонную форму, облегчающую процесс отгрузки угля через приемопогрузочные окна 57 и 58 на лавный конвейер 65. Для предотвращения забивания углем междомкратных пустот устанавливают щитки 59 и 60 для левой и правой половин углерезной машины.
Для улучшения погрузки угля на лавный конвейер 65 предусмотрена также установка лемехов 61, 63, 62 и 64 в обеих частях корпуса 1 и 2 углерезной машины с проделанными в них отверстиями для прохода гидродомкратов 31 и 32 с гидроклиньями 35 и 36.
Механизмы подачи 53 и 54 углерезной машины устанавливаются на частях корпуса 1 и 2, нависающих над лавным конвейером 65, сразу за приемоотгрузочными окнами 57 и 58. Они работают, как описано в книге В.Г.Яцких, Горные машины и комплексы. - М.: Недра, 1984, с.114-115. Углерезная машина перемешается по раме лавного конвейера 65 при помощи колеса 67, которое обкатывается по рейке 68, имеющей валики-цевки 69. Рейка 68 закреплена на борту лавного конвейера 65. В контакте с рейкой 68 углерезная машина удерживается захватами 70. Секции рейки 68 установлены на секциях лавного конвейера 65 на кронштейнах 71.
Затем устанавливают электроблоки 55 и 56 левой и правой частей корпуса углерезной машины. Управление лавным конвейером 65 углерезной машины и блоками механизмов подачи 53 и 54 осуществляется с пульта управления 19 для левой половины машины и с пульта управления 20 для правой части машины.
Углерезная машина работает по челноковой схеме с рамы лавного конвейера 65, без ниш, с самозарубкой методом снятия косых лент угля. Передний, по ходу машины, фрезерный исполнительный орган состоит из режущего вала 3 с насаженным на нем колесом-шестерней 11 и фрезами 13, на зубьях которых с двух сторон от фрезы и под углом 15° по отношению к плоскости фрезы привариваются дополнительные резцы. Вертикальный вал 3 приводится во вращение редуктором 43 с момента включения электродвигателя 41 через цилиндрическую зубчатую передачу 45. Далее от выходного вала редуктора 43 вращающий момент электродвигателя 41 передается на колесо-шестерню 11, которое жестко посажено на вертикальный вал 3 редуктора 43 и на него накидывается режущая цепь 49. Затем через режущую цепь 49 вращающий момент передается на колесо-шестерню 11, на которое также накинута режущая цепь 49. Колесо-шестерня 11 жестко посажено на режущий вал 3, который проходя через колесо-шестерню 11, своим нижним концом посажен в подшипниковое гнездо 5, вмонтированное в часть 1 корпуса углерезной машины. Верхнее подшипниковое гнездо 7 режущего вала 3 вмонтировано в продольную балку 9 крепления режущего вала 3. Режущий вал 3, вращаясь, прорезает сам себе дорогу в массиве угля, так как между плоскостями фрез 13 по валу 3 привариваются отрезки режущей цепи 15. Фрезы 13, вращаясь, своими резцами 17 делают канавки 39 в массиве угля, параллельные друг другу.
В гидрошкафу 21 размещается гидрооборудование: смазочный бачок 23, ресивер 25, гидронасос с гидроусилителем 27, который шлангами 29 подключен к гидродомкратам 31, к штокам 33 которых привариваются гидроклинья 35.
Так как блок механизма подачи 54 углерезной машины связан с гидронасосом с гидроусилителем 27, установленным в шкафу 21, то при включении блока механизма подачи 54 гидронасос с гидроусилителем 27 включаются и подают эмульсию под давлением из ресивера 25 в шланги 29 гидродомкратов 31, к штокам 33 которых приварены гидроклинья 35. Эти гидроклинья 35, входя в пазы 39 угля, обламывают куски угля и обрушают их к части 1 или 2 корпуса углерезной машины, откуда поддеваемые режущей цепью 49 и благодаря работе зачистных лемехов 61 и 63 куски угля попадают в приемное окно 57 и падают на лавный конвейер 65, которым транспортируются вниз по лаве.
Аналогично работает и вторая половина корпуса углерезной машины при движении ее вверх лавы.
Предлагаемое изобретение значительно облегчает конструкцию выемочной машины. Значительно уменьшается себестоимость изготовления ее в сравнении с другими выемочными машинами. Обеспечивается повышение выхода крупно-средних сортов угля не ниже чем на 15% по сравнению с ситовыми анализами добычи угля аналогичными угольными машинами.