PL211832B1 - Maszyna urabiająca dla górnictwa podziemnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest maszyna urabiająca dla górnictwa podziemnego, znajdująca zastosowanie zwłaszcza w ścianowych systemach eksploatacji węgla kamiennego.

Znana jest, na przykład z niemieckiego opisu patentowego DE 31 35 625 A1 maszyna urabiająca przemieszczająca się wzdłuż frontu calizny węglowej, której korpus wyposażony jest w przynajmniej jeden organ urabiający, osadzony na wychylnym ramieniu, napędzany przez napęd umieszczony w korpusie, za pośrednictwem układu przekładni zlokalizowanych w wychylnym ramieniu. Układ przekładni składa się z wielostopniowej przekładni zębatej czołowej, poddawanej bardzo wysokim, częściowo dynamicznym obciążeniom, co skutkuje wygięciami wałów zębatych i nadmiernym obciążaniem powierzchni bocznej zębów. W końcowym efekcie następuje znaczna strata mocy w układzie przekładni wychylnego ramienia, dochodząca nawet do 20%. Z powodu nierównomiernego obciążania elementy powierzchni podlegają bardzo wysokiemu zużyciu. Szczególnie uciążliwe bywa częste przenoszenie szkodliwych szczytowych obciążeń z organu urabiającego na cały mechanizm przekładniowy w wychylnym ramieniu, a stąd na silnik napędowy, przez co elementy przekładni i sam napęd ulegają uszkodzeniom nawet po krótkim czasie pracy maszyny. Niezbędną zatem jest częsta wymiana zużytych, bądź uszkodzonych części, co jest ze względu na mnogość podlegających wymianie elementów, jak łożyska, koła zębate, uszczelki, bądź ich masę, jak w przypadku silnika napędowego, operacją bardzo uciążliwą i czasochłonną. Bywa również, że zachodzi konieczność wymiany kompletnego wychylnego ramienia z zamontowanym w nim układem przekładni, lub również organu urabiającego, przez co maszyna urabiająca musi być wyłączona z procesu produkcyjnego na dłuższy okres czasu, obniżając zasadniczo efektywność produkcji. Dodatkowo dla utrzymania w ruchu maszyny urabiającej niezbędnym jest magazynowanie w podziemiach znacznej ilości części zamiennych, co w praktyce jest trudne w realizacji i zasadniczo drogie.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji maszyny urabiającej, która cechować się będzie prostotą i oszczędnym zużywaniem systemu napędowego, przez co wyeliminowane będą lub znacznie ograniczone, wady dotychczasowych konstrukcji.

Istota wynalazku polega na tym, że układ przekładni posiada przechodzący wzdłuż wychylnego ramienia przegubowy wał wyrównujący, który od strony korpusu maszyny poprzez pierwszy stopień przekładni kątowej jest lub może być sprzężony z napędem, a od strony organu urabiającego poprzez drugi stopień przekładni kątowej jest lub może być sprzężony z jednostką organu urabiającego. Pod pojęciem przegubowego wału wyrównującego w tym przypadku należy rozumieć wał, który jest w stanie wykonać przesunięcie osiowe i/lub ką towe pomię dzy pierwszym stopniem przekładni kątowej od strony wejścia, a drugim stopniem przekładni kątowej na wyjściu.

Korzystnym jest, gdy przegubowy wał wyrównujący wyposażony jest w przynajmniej jedno sprzęgło wyrównawcze.

W konkretnym wykonaniu sprzęg ło wyrównawcze moż e mieć w istocie postać przegubu kulowego albo przegubu Cardana.

Szczególnie korzystnym jest, gdy przegubowy wał wyrównujący jest wałem Cardana z dwoma przegubami Cardana i jest w stanie skompensować zarówno istniejący i powstający kąt między wejściem a wyjściem napędu, jak również przesunięcie osiowe.

Pożądanym jest zwłaszcza takie wykonanie, w którym organ urabiający połączony jest z drugim stopniem przekładni kątowej poprzez włączone pośrednio sprzęgło przeciążeniowe.

Celowym jest również takie wykonanie, w którym przegubowy wał wyrównujący umieszczony w wychylnym ramieniu, w strefie stopni przekładni ką towej i/lub w pobliżu sprzęgła wyrównawczego ułoży skowany jest za pomocą prowadzących łożysk.

Najlepiej jest także, gdy pierwszy stopień przekładni kątowej i/lub drugi stopień przekładni kątowej może, bądź mogą zasadniczo składać się z kół zębatych stożkowych, co jest praktykowane w wielu maszynach do przenoszenia wysokich momentów obrotowych.

Korzystna jest również taka konfiguracja układu, w której pierwszy stopień przekładni kątowej znajduje się na bloku łożyskowym umieszczonym przesuwnie w wychylnym ramieniu, dzięki czemu pozycja wału wlotowego pierwszego stopnia przekładni kątowej może być ustalona poprzez przestawienie bloku łożyskowego. Możliwym jest przy tym sprzęganie silników napędowych różnych typów, rozmiarów i/lub mocy z wlotem przekładniowym pierwszego stopnia przekładni kątowej, dzięki czemu wychylne ramię ze swoim układem przekładni pozostaje standardowym podzespołem dla różnych typów maszyn urabiających.

PL 211 832 B1

Blok łożyskowy jest przy tym zasadniczo przesuwny poprzecznie do kierunku wzdłużnego wychylnego ramienia i możliwym jest jego ryglowanie w różnych pozycjach.

Korzystnym jest, gdy przegubowy wał wyrównawczy ma lub może mieć zmienną długość, co nie tylko ułatwia właściwy montaż elementów przekładni w wychylnym ramieniu, ale również w prosty sposób kompensuje zmiany wymiarów, mogące wystąpić w przekładni, przykładowo w wyniku cieplnego rozszerzenia materiału.

W szczególnie korzystnym wykonaniu przegubowy wał wyrównawczy podzielony jest zasadniczo na dwa odcinki. Pierwszy odcinek, zlokalizowany od strony organu urabiającego, jest w wychylnym ramieniu umieszczony przesuwnie pomiędzy dwoma łożyskami i poprzez sprzęgło wyrównawcze połączony jest przegubowo z drugim odcinkiem, zlokalizowanym od strony korpusu maszyny urabiającej. Ten drugi odcinek, na swym drugim końcu, poprzez kolejne sprzęgło wyrównawcze połączony jest przegubowo ze zlokalizowanym na bloku łożyskowym pierwszym stopniem przekładni kątowej. Przynajmniej jeden z tych odcinków posiada zmienną długość.

Najlepiej jest przy tym, gdy obydwa odcinki wałowe mają wydrążenia na połączenia wielowpustowe, umożliwiające zmianę ich długości.

Zasadniczą zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że oprócz jednego stopnia przekładni kątowej przyporządkowanego stronie organu urabiającego, oraz drugiego stopnia przekładni kątowej przyporządkowanego stronie przeciwnej wychylnego ramienia, układ sprzęgieł składa się zasadniczo z jeszcze tylko jednego elementu przenoszącego moment obrotowy, jakim jest przegubowy wał wyrównawczy, co zasadniczo upraszcza konstrukcję układu przekładni. Ponieważ przegubowy wał wyrównawczy jest w stanie skompensować przesunięcie osiowe i/lub kątowe pomiędzy wejściem a wyjściem układu przekładni, w znacznym stopniu pozostaje on poza zasięgiem wpływu obciążeń szczytowych, które mogą się przenieść na niego z organu urabiającego. Takie szczytowe obciążenia dają się po stronie napędu rozpoznać jako szczytowe wartości momentu obrotowego, jednak nie powodują zakrzywień wałów, czy osi, które mogłyby powodować nierównomierne obciążenie powierzchni bocznych kół zębatych. Dzięki dodatkowemu zastosowaniu sprzęgła przeciążeniowego, wysokie obciążenia działające na organ urabiający są bezpiecznie odprowadzane przez sprzęgło przeciążeniowe do układu przekładni w wychylnym ramieniu. Przy takich szczytowych wartościach obciążeń sprzęgło to uaktywnia się i oddziela, na krótki okres czasu, organ urabiający od napędu. Obciążenia układu przekładni w wychylnym ramieniu pozostają przy tym stale poniżej uprzednio zdefiniowanej wartości uaktywniającej sprzęgło przeciążeniowe. Wyżej przedstawione zalety techniczne przekładają się wprost na zasadnicze uproszczenie konstrukcji mechanizmu przenoszenia momentu obrotowego na organ urabiający, a także na zabezpieczenie go przed uszkodzeniami, co było celem tego wynalazku. W wyniku uzyskuje się również znaczne korzyś ci ekonomiczne, wynikają ce z ograniczenia iloś ci i częstotliwości remontów maszyny urabiającej, zmniejszenie zapasów magazynowych części zamiennych, oraz bardziej intensywne wykorzystanie produkcyjne maszyn urabiających.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia część kombajnu górniczego w uproszczonym widoku bocznym, fig. 2 - tą część kombajnu górniczego w uproszczonym widoku z góry, fig. 3 - ramię wychylne kombajnu górniczego w uproszczonym przekroju płaszczyzną pionową wzdłuż jego długości, fig. 4 - schemat ramienia wychylnego w przekroju płaszczyzna pionową z wałem wyrównawczym wykazującym przesunięcie kątowe i przesunięcie osiowe, oraz fig. 5 - ramię wychylne w uproszczonym przekroju płaszczyzną przechodzącą przez jego oś wzdłużną i prostopadłą do płaszczyzny pionowej.

Kombajn górniczy 1 (fig. 1) służy do urabiania calizny węglowej w pokładzie węgla w trakcie przemieszczania się wzdłuż frontu 2 tej calizny po przenośniku zgrzebłowym 3. W tym celu korpus 4 kombajnu górniczego 1 wyposażony jest na swym końcu w organ urabiający 5 zamocowany obrotowo na wychylnym ramieniu 6. Na drugim, nie narysowanym końcu korpusu 4 zamocowane jest drugie wychylne ramię 6, również wyposażone w obrotowy organ urabiający 5, co jest powszechnie znane z literatury oraz praktyki, stą d też nie wymaga dodatkowego objaś niania. Organ urabiają cy 5 napę dzany jest silnikiem napędowym 7 zlokalizowanym w korpusie 4, co zostało zasygnalizowane linią przerywaną na rysunku części kombajnu górniczego 1 w widoku z góry (fig. 2). Przeniesienie siły napędowej, względnie obrotów z silnika napędowego 7 na organ urabiający 5 realizowane jest przez układ przekładni 8 zlokalizowany w wychylnym ramieniu 6 (fig. 3, fig. 4, fig. 5). Widocznym jest, że w wychylnym ramieniu 6 znajduje się wał wyrównawczy 9, który na jednym końcu wychylnego ramienia 6, położonym przy korpusie 4, sprzężony jest z silnikiem napędowym 7 poprzez pierwszy stopień przekładni kątowej 10, natomiast na drugim końcu wychylnego ramienia 6, od strony organu urabiają4

PL 211 832 B1 cego 5, poprzez drugi stopień przekładni kątowej 11, ruch obrotowy wału wyrównawczego 9 przekazywany jest na organ urabiający 5, wystający z wychylnego ramienia 6 w kierunku frontu 2 urabiania calizny węglowej. Widocznym jest, że przegubowy wał wyrównawczy 9 jest wyposażony w dwa sprzęgła w postaci przegubów Cardana 12, 13, dzięki czemu może kompensować przesunięcie kątowe α, względnie przesunięcie osiowe m występujące pomiędzy końcem odnapędowym 14 zlokalizowanym od strony korpusu 4 a wylotem odgłowicowym 15 zlokalizowanym po stronie organu urabiającego 5. Takie przesunięcia kątowe α, względnie przesunięcia osiowe m mogą powstawać w sposób niezamierzony w rezultacie wysokich obciążeń układów przekładni 8 podczas efektywnej pracy kombajnu górniczego 1, a także w wyniku tolerancji wykonawczych i montażowych, bądź również w sytuacji użycia różnych urządzeń napędowych o różnych gabarytach zabudowy, wymagających przesunięcia stopnia przekładni kątowej 10, zlokalizowanej w wychylnym ramieniu 6 od strony korpusu 4 kombajnu górniczego. Przykładowo, pozycja pierwszego stopnia przekładni kątowej 10 (fig. 3) jest ustawiona w zasadzie współosiowo do osi środkowej O wychylnego ramienia 6, co pozwala na współpracę z typowym silnikiem napędowym 7. Inaczej jest w przypadku (fig. 4), w którym w układzie przegubowego wału wyrównującego 9 zastosowany jest silnik napędowy 7 innego typu, którego wał wejściowy 16 położony jest nieco głębiej, wskutek czego wał wejściowy 16 pierwszego stopnia przekładni kątowej 10 wystaje odpowiednio głębiej z wychylnego ramienia 6 do wnętrza korpusu 4 kombajnu górniczego 1.

Dla umożliwienia regulacji pierwszego stopnia przekładni kątowej 10, jest ona zlokalizowana w bloku ł oż yskowym 17, osadzonym przesuwnie w wychylnym ramieniu 6 (fig. 5) i który moż e być blokowany we wnętrzu wychylnego ramienia 6 w różnych pozycjach za pomocą nie narysowanych elementów mocujących, takich jak śruby mocujące, czy noski ryglujące. Przegubowy wał wyrównawczy 9 jest tak zbudowany, że może mieć zmienną długość dla skompensowania różnic długości, które mogą zaistnieć w wyniku zmian temperatury, albo zmiany długości przekładni kątowej 10. W tym celu przegubowy wał wyrównawczy 9 podzielony jest na dwa odcinki 18, 19, a każdy z nich może kompensować zmiany długości. Pierwszy odcinek 18 zlokalizowany jest w wychylnym ramieniu 6 od strony organu urabiającego 5 i jest przesuwny pomiędzy łożyskami 20, 21, przy czym pierwszy, wyposażony w wiele wypustów 22 odcinek wał owy 23 z osadzonym na nim koł em stoż kowym 24 drugiego stopnia przekładni kątowej 11 wchodzi w głąb wydrążonego odcinka wałowego 25 pierwszego odcinka 18 wału wyrównawczego 9 tak, że obydwa te odcinki wałowe 23, 25 ustawione są względem siebie osiowo. Pierwszy odcinek 18 przegubowego wału wyrównawczego 9 połączony jest poprzez przegub Cardana 12 z drugim odcinkiem 19 tego wału wyrównawczego 9 zbudowanym podobnie, a więc także z dwóch odcinków wałowych 26, 27 połączonych ze sobą złączem wielowpustowym 22 z zachowaniem odporności na skręcanie, ale przesuwnie względem siebie. Na końcu odcinka wałowego 26 odcinka 19 wału wyrównawczego 9 od strony korpusu 4 znajduje się koło zębate talerzowe przekładni kątowej 10 przyłączone poprzez drugi przegub Cardana 13.

Jednostka organu urabiającego 5 połączona jest przez sprzęgło przeciążeniowe 28 (fig. 3, fig. 5) do drugiego stopnia przekładni kątowej 11, które oddziela organ urabiający 5 od układu przekładni 8 wewnątrz wychylnego ramienia 6 i chroni ten układ przekładni 8 w sytuacji oddziaływania na organ urabiający 5 zbyt wysokich obciążeń. W takich przypadkach następuje reakcja sprzęgła przeciążeniowego 28, dzięki czemu te nadmierne obciążenia nie przenoszą się na układ przekładni 8 i dalej na silnik napędowy 7, co przeciwdziała szybszemu zużywaniu się tych elementów.

Claims (12)

1. Maszyna urabiająca dla górnictwa podziemnego przemieszczająca się wzdłuż frontu wydobywczego, której korpus wyposażony jest w przynajmniej jeden organ urabiający umieszczony na wychylnym ramieniu i napędzany za pośrednictwem układu przekładni zlokalizowanego w wychylnym ramieniu przez napęd zlokalizowany w korpusie, znamienna tym, że układ przekładni (8) wyposażony jest w przechodzący przez wychylne ramię (6) przegubowy wał (9), który od strony korpusu (4) poprzez pierwszy stopień przekładni kątowej (10) jest lub może być sprzężony z napędem (7), a od strony organu urabiającego (5) poprzez drugi stopień przekładni kątowej (11) jest lub może być sprzężony z jednostką organu urabiaj ą cego (5).

2. Maszyna według zastrz. 1, znamienna tym, że przegubowy wał (9) wyposażony jest w przynajmniej jedno sprzęgło wyrównawcze (12, 13).

PL 211 832 B1

3. Maszyna według zastrz. 2, znamienna tym, ż e sprzęg ło wyrównawcze (12, 13) ma w zasadzie postać przegubu kulowego albo przegubu Cardana.

4. Maszyna według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że przegubowy wał (9) ma postać wału Cardana z dwoma przegubami Cardana (12, 13).

5. Maszyna według zastrz. 1 do 4, znamienna tym, że organ urabiający (5) połączony jest z drugim stopniem przekładni kątowej (11) poprzez włączone pośrednio sprzęgło, zwłaszcza sprzęgło przeciążeniowe (28).

6. Maszyna według jednego z zastrz. 1 do 5, znamienna tym, że przegubowy wał (9) w wychylnym ramieniu (6) w strefie stopni przekładni kątowej (10, 11) i/lub w pobliżu sprzęgła wyrównawczego (12, 13) ułożyskowany jest w prowadzących łożyskach (20, 21, 17).

7. Maszyna wed ług jednego z zastrz. 1 do 6, znamienna tym, że pierwszy stopień przekładni kątowej (10) i/lub drugi stopień przekładni kątowej (11) wykonany jest lub są jako stopień przekładni stożkowej.

8. Maszyna według jednego z zastrz. 1 do 7, znamienna tym, że pierwszy stopień przekładni kątowej (10) znajduje się na bloku łożyskowym (17) umieszczonym przesuwnie w wychylnym ramieniu (6).

9. Maszyna według zastrz. 8, znamienna tym, że blok łożyskowy (17) jest zasadniczo przesuwny poprzecznie do kierunku wzdłużnego wychylnego ramienia (6) i może być zaryglowany w różnych pozycjach.

10. Maszyna według jednego z zastrz. 1 do 9, znamienna tym, że przegubowy wał (9) ma lub może mieć zmienną długość.

11. Maszyna według zastrz. 10, znamienna tym, że przegubowy wał (9) jest zasadniczo podzielony na dwa odcinki (18, 19), przy czym pierwszy odcinek (18) od strony organu urabiającego (5) jest w wychylnym ramieniu (6) umieszczony przesuwnie pomiędzy łożyskami (20, 21) i poprzez sprzęgło wyrównawcze (12) połączony jest przegubowo z drugim odcinkiem (19) zlokalizowanym od strony korpusu (4), który to odcinek (19) na swym drugim końcu, poprzez drugie sprzęgło wyrównawcze (13) połączony jest przegubowo ze zlokalizowanym na bloku łożyskowym (17) pierwszym stopniem przekładni kątowej (10), przy czym długość przynajmniej jednego z tych odcinków (18, 19) może być zmienna.

12. Maszyna według zastrz. 11, znamienna tym, że odcinki wałowe (25, 27) mają wydrążenia na połączenie wielowpustowe (22).