PL238281B1

PL238281B1 - Rotary pick of a mechanical coal miner

Info

Publication number: PL238281B1
Application number: PL420231A
Authority: PL
Inventors: Piotr Cheluszka; Stanisław Mikuła
Original assignee: Politechnika Slaska Im Wincent
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2021-08-02
Also published as: PL420231A1

Abstract

Nóż obrotowy kombajnu górniczego charakteryzuje się tym, że na trzonku noża (1) i/lub w gnieździe (4) uchwytu nożowego (2) wykonane są co najmniej dwa rowki (3) pod kątem ostrym α = 5° ÷ 30°, korzystnie 10° w stosunku do osi podłużnej (6) noża (1).The rotary knife of a mining combine is characterized by the fact that at least two grooves (3) are made on the knife shank (1) and/or in the socket (4) of the knife holder (2) at an acute angle α = 5° ÷ 30°, preferably 10 ° in relation to the longitudinal axis (6) of the knife (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest nóż obrotowy kombajnu górniczego.The subject of the invention is a rotary knife of a mining shearer.

Jako narzędzia skrawające do urabiania skał kombajnami górniczymi powszechnie stosuje się noże styczne obrotowe o ostrzu stożkowym. Konstrukcja noża ma zapewnić możliwość obracania się noża wokół swojej osi w celu uzyskania równomiernego zużycia ostrza. W trakcie urabiania calizny w czasie wchodzenia lub wychodzenia ze strefy skrawania pojawia się składowa styczna oporu skrawania, która ma zapewnić obrót noża wokół osi.Tangential rotary knives with a conical blade are commonly used as cutting tools for mining rock with mining combines. The design of the knife is to enable the knife to rotate around its axis in order to achieve even blade wear. During the cutting of the solid, the tangential component of the cutting resistance appears when entering or exiting the cutting zone, which is to ensure the rotation of the knife around the axis.

W realnych warunkach skrawania skał pył mineralny oraz produkty zużycia i korozji często powodują zapiekanie się noży w uchwytach i tracona jest wtedy możliwość obrotu noży. Sprzyja temu stosowanie przeciwpyłowego zraszania strefy urabiania wodą, wysoka temperatura oraz obecność skał, których pyły często mają własności wiążące, jak w przypadku skał ilastych. Noże, które tracą możliwość obracania się bardzo szybko ulegają przyspieszonemu niszczeniu, a ostrza wykonane z twardych węglików spiekanych zużywają się nierównomiernie oraz są wyłupywane z noży, w efekcie czego dostają się do urobku i trafiają następnie np. do młynów w elektrowniach powodując ich niszczenie. Dla ułatwienia obrotu noży kombajnowych istnieją próby stosowania smarowania połączenia noży z uchwytami nożowymi.In real rock cutting conditions, mineral dust as well as wear and corrosion products often cause sticky knives in the handles and the knives cannot rotate. This is facilitated by the use of anti-dust spraying of the mining zone with water, high temperature and the presence of rocks, whose dusts often have binding properties, as in the case of clay rocks. Knives that lose the ability to rotate are very quickly destroyed, and the blades made of hard sintered carbides wear unevenly and are broken out of the knives, as a result of which they get into the excavated material and then go to e.g. mills in power plants, causing their destruction. In order to facilitate the rotation of combine knives, there are attempts to lubricate the connection of knives with knife holders.

Znane jest z polskiego opisu patentowego PL209241 rozwiązanie polegające na uszczelnieniu połączenia trzonka noża z uchwytem nożowym i wypełnieniu luzu smarem plastycznym. Niedogodnością powyższego rozwiązania jest duża wrażliwość na zanieczyszczenia pyłem kamiennym i wilgoć, ponadto uszczelnienia powodują wzrost oporów ruchu obrotowego noży. Po utracie szczelności do wnętrza dostaje się pył mineralny i woda tworząc ze smarem pastę ścierną. Ze wzrostem ilości pyłu w smarze oraz wskutek współwystępowania produktów zużycia ściernego i korozji następuje szybkie unieruchomienie noża wskutek rosnących stale oporów ruchu obrotowego noża i rozwiązanie nie spełnia swojej roli. Następuje wówczas szybka degradacja noży z opisanymi wcześniej negatywnymi skutkami.A solution known from the Polish patent description PL209241 consists in sealing the joint of the knife shaft with the knife holder and filling the clearance with plastic grease. The disadvantage of the above-mentioned solution is the high sensitivity to rock dust and moisture contamination, moreover, the seals increase the resistance to rotation of the knives. After loss of tightness, mineral dust and water enter the interior, forming an abrasive paste with the grease. With the increase in the amount of dust in the lubricant and due to the coexistence of abrasive wear products and corrosion, the knife becomes immobilized quickly due to the constantly increasing resistance to the knife rotation and the solution does not fulfill its role. Then there is a rapid degradation of the knives with the negative effects described above.

Znane jest także rozwiązanie przedstawione w polskim opisie patentowym PL178171 dotyczące węzła obrotowego noża stycznego głowicy urabiającej, w którym w miejsce powszechnie stosowanego łożyskowania ślizgowego noży w uchwytach nożowych zastosowano łożyskowanie toczne w postaci łożyska igiełkowego oraz kulkowego. W celu zabezpieczenia węzła łożyskowego przed zanieczyszczeniem zastosowano uszczelnienie. Powyższe rozwiązanie zapewnia możliwość obrotu noża w uchwycie nożowym zastępując tarcie ślizgowe tarciem tocznym. Niedogodnością rozwiązania jest jednak skomplikowana konstrukcja uchwytu nożowego, składająca się z wielu precyzyjnych elementów takich jak: łożyska, uszczelnienia, sprężyny. Biorąc pod uwagę dużą liczbę noży na organach roboczych górn iczych maszyn urabiających, która dochodzić może nawet do 90, znacznie podraża to wykonanie i eksploatację tego rodzaju elementów. Nie gwarantuje przy tym dużej trwałości węzła łożyskowego, szczególnie w obecności drobnych frakcji pyłu o silnych własnościach ściernych, który wnikać będzie do łożyskowania pomimo zastosowania uszczelnienia, powodując zacieranie łożysk tocznych.There is also a known solution presented in the Polish patent description PL178171 concerning the rotary node of the tangential knife of the cutting head, in which, instead of the commonly used sliding bearing of the knives in the knife holders, a rolling bearing in the form of a needle roller and ball bearing was used. In order to protect the bearing arrangement against contamination, a seal is used. The above solution provides the possibility of turning the knife in the knife holder, replacing the sliding friction with rolling friction. The inconvenience of the solution, however, is the complicated structure of the knife holder, consisting of many precise elements such as: bearings, seals, springs. Considering the large number of knives on the working parts of the upper cutting machines, which can even reach 90, it significantly increases the cost of manufacturing and operation of such elements. At the same time, it does not guarantee the long life of the bearing arrangement, especially in the presence of fine fractions of dust with strong abrasive properties, which will penetrate the bearing despite the use of a seal, causing seizure of rolling bearings.

Z polskiego opisu patentowego PL209806 znane jest rozwiązanie oprawy noża obrotowego do organu maszyny urabiającej zwłaszcza kombajnu górniczego, w którym w cylindrycznym gnieździe uchwytu nożowego wykonany jest rowek rozprowadzający ciekłe medium pod ciśnieniem, w postaci zwłaszcza emulsji olejowo-wodnej, pełniące rolę środka smarującego współpracujące powierzchnie ślizgowego węzła łożyskowego: trzonek noża - gniazdo w uchwycie nożowym. Rozwiązanie jest skomplikowane technicznie ze względu na wykonanie w uchwycie nożowym kanałów dla doprowadzenia medium pod ciśnieniem oraz jego odpowiedniego rozprowadzenia wewnątrz gniazda w uchwycie nożowym. Ponadto, organ roboczy maszyny urabiającej wyposażony musi być w odpowiednio do tego przygotowany układ zasilania uchwytów nożowych medium smarującym, co komplikuje dodatkowo jego konstrukcję. Zastosowanie jako medium smarującego emulsji olejowo-wodnej, która wyprowadzana jest na zewnątrz uchwytów nożowych wraz z zanieczyszczeniami wnikającymi w węzeł łożyskowy, jest ponadto źródłem zanieczyszczenia środowiska substancjami olejowymi. Rozwiązanie przyczynia się ponadto do zwiększonego zużycia wody przez maszynę urabiającą, na bazie której zrealizowane jest smarowanie noży. Woda ta wydostając się poza maszynę urabiającą może być istotnym źródłem dodatkowego zawodnienia wyrobiska górniczego, w którym maszyna ta jest eksploatowana.The Polish patent description PL209806 describes a solution for a rotary knife mount for a mining machine head, especially in a mining shearer, in which there is a groove in the cylindrical seat of the knife holder that distributes the liquid medium under pressure, especially in the form of an oil-water emulsion, acting as a lubricant for cooperating sliding surfaces bearing node: knife handle - slot in the knife holder. The solution is technically complicated due to the provision of channels in the knife holder for supplying the medium under pressure and its proper distribution inside the socket in the knife holder. Moreover, the working part of the mining machine must be equipped with a properly prepared system for supplying the knife holders with the lubricating medium, which additionally complicates its design. The use of an oil-water emulsion as a lubricating medium, which is led outside the knife holders together with impurities penetrating into the bearing node, is also a source of environmental pollution with oil substances. The solution also contributes to the increased water consumption by the mining machine, on the basis of which the lubrication of the knives is realized. This water, flowing beyond the mining machine, may be a significant source of additional failure of the mining excavation in which the machine is operated.

Ponadto znane są noże, których na części chwytowej walcowego trzonka, współpracującej z gniazdem w uchwycie nożowym, wykonane są powierzchnie płaskie powstałe w wyniku przecięcia trzonka noża płaszczyznami równoległymi do jego osi i przecinającymi ten trzonek wzdłuż cięciw jego przekroju poprzecznego. Zadaniem tych sfazowań jest zmniejszenie powierzchni kontaktu trzonka nożaIn addition, knives are known, the gripping part of the cylindrical shank cooperating with the socket in the knife holder, with flat surfaces resulting from cutting the knife shank with planes parallel to its axis and intersecting the shank along the chords of its cross-section. The purpose of these chamfers is to reduce the contact area of the knife shaft

PL 238 281 B1 z gniazdem w uchwycie nożowym, a przez to zmniejszenie oporów ruchu obrotowego noża w uchwycie nożowym. Niedogodnością tego jest obniżenie wytrzymałości trzonka noża oraz wzrost nacisków stykowych w gnieździe uchwytu nożowego.With a seat in the knife holder, thereby reducing the resistance to rotation of the knife in the knife holder. The disadvantage of this is a reduction in the strength of the knife shaft and an increase in contact pressures in the knife holder socket.

Celem wynalazku jest zapewnienie możliwie prostymi środkami technicznymi obrotu noży w gniazdach uchwytów nożowych organów roboczych górniczych maszyn urabiających, takich jak kombajny górnicze.The object of the invention is to ensure that the knives rotate in the knife holder seats of the working parts of mining machines, such as mining harvesters, by the simplest possible technical means.

Nóż obrotowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że w na trzonku noża i/lub w gnieździe uchwytu nożowego wykonane są co najmniej dwa rowki pod kątem ostrym a = 5° * 30°, korzystnie 10° w stosunku do osi podłużnej noża. Rowki te posiadają asymetryczny przekrój poprzeczny, który rośnie w kierunku przeciwnym do ostrza noża.The rotary knife according to the invention is characterized in that at least two grooves are provided in the knife handle and / or in the knife holder socket at an acute angle α = 5 ° * 30 °, preferably 10 ° with respect to the longitudinal axis of the knife. These grooves have an asymmetric cross-section which grows in the opposite direction to the knife blade.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji został przedstawiony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój przez uchwyt nożowy z widocznym nożem z wykonanymi rowkami, natomiast Fig. 2 przedstawia przykładowy przekrój poprzeczny trzonka noża z rowkami.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a cross-section through a knife holder with a visible knife with grooves, while Fig. 2 shows an exemplary cross-section of a knife handle with grooves.

P r z y k ł a dExample

Nóż obrotowy według wynalazku składa się z cylindrycznego trzonka zakończonego ostrzem. Na trzonku noża (1) i/lub w gnieździe (4) uchwytu nożowego (2) wykonane są co najmniej dwa podłużne rowki (3) pod kątem ostrym a z przedziału od 5 do 30°, korzystnie 10°, w stosunku do osi podłużnej (6) noża (1). Dzięki rowkom (3) wymuszony jest samoczynny obrót noża (1) wokół jego osi podłużnej (6) w czasie, gdy nóż (1) nie jest w kontakcie z urabianą calizną. Obrót noża (1) następuje przy każdym wzdłużnym przemieszczaniu się noża (1) w ramach luzu w połączeniu trzonka noża (1) z uchwytem nożowym (2). Przesunięcia osiowe noży (1) występują wskutek drgań organu roboczego maszyny urabiającej oraz w wyniku działania siły odśrodkowej i siły grawitacji w trakcie obracania się tego organu roboczego. Obrotowi noża (1) sprzyja asymetryczny przekrój poprzeczny rowków (3), który powoduje, że opór ruchu obrotowego noża (1) w jednym kierunku różni się od oporu w ruchu powrotnym. Za każdym wzdłużnym przemieszczeniem się noża (1) względem uchwytu nożowego (2) tam i z powrotem występuje różnica kąta obrotu noża. W efekcie, nóż (1) wchodzi w kolejny cykl skrawania przy nowym ustawieniu jego ostrza (5) względem powierzchni urabianej skały. Powoduje to, że zużywanie się ostrzy (5) noży (1) jest równomierne na całym jego obwodzie oraz występuje efekt samoistnego „samoostrzenia” się ostrzy noży. Korzystnym jest, jeśli rowki (3) wykonane na trzonku noża (1) i/lub w gnieździe (4) uchwytu nożowego (2) mają przekrój rosnący w kierunku przeciwnym do ostrza (5) noża (1). Sprzyja to efektywnemu usuwaniu ze strefy osadzenia noży w uchwytach nożowych produktów zużycia, korozji oraz zanieczyszczeń pyłowych. Są one usuwane sukcesywnie z połączenia noża (1) z uchwytem nożowym (2) na zewnątrz. Zabezpiecza to przed niekorzystnymi zjawiskami zapiekania się noży obrotowych w uchwytach nożowych.The rotary knife according to the invention consists of a cylindrical shaft ending with a blade. At least two longitudinal grooves (3) are made on the handle of the knife (1) and / or in the socket (4) of the knife holder (2) at an acute angle from 5 to 30 °, preferably 10 °, in relation to the longitudinal axis ( 6) the knife (1). Due to the grooves (3), the knife (1) is forced to automatically rotate around its longitudinal axis (6) while the knife (1) is not in contact with the processed body. The rotation of the knife (1) takes place with each longitudinal movement of the knife (1) within the play in the joint of the knife shaft (1) with the knife holder (2). The axial displacements of the knives (1) occur as a result of vibrations of the working part of the mining machine and as a result of the centrifugal force and the force of gravity during the rotation of this working element. The rotation of the knife (1) is favored by the asymmetric cross-section of the grooves (3), which makes the resistance to the knife (1) rotation in one direction different from the resistance in the return movement. Each time the knife (1) moves back and forth in relation to the knife holder, there is a difference in the knife rotation angle. As a result, the knife (1) enters the next cutting cycle with a new positioning of its blade (5) relative to the surface of the rock being cut. As a result, the wear of the blades (5) of the knives (1) is even along its entire circumference and the effect of spontaneous "self-sharpening" of the knife blades occurs. It is advantageous if the grooves (3) provided on the knife handle (1) and / or in the seat (4) of the knife holder (2) have an increasing cross section in the direction opposite to the blade (5) of the knife (1). This favors the effective removal of wear products, corrosion and dust contamination from the knife seating area in the knife holders. They are removed successively from the joint of the knife (1) with the knife holder (2) to the outside. This prevents the unfavorable phenomena of sticking up of the rotary knives in the knife holders.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zmniejszenie intensywności zużycia trzonka noża i gniazda w uchwycie nożowym, gdyż obrót noża ma miejsce, gdy nóż nie przenosi obciążenia od oporów skrawania. Dodatkową zaletą rozwiązania jest możliwość optymalizacji usytuowania noży na organie roboczym maszyny urabiającej (kombajnu górniczego) ze względu na efektywność techniczną i energetyczną procesu urabiania, bez potrzeby brania pod uwagę stworzenia warunków występowania w trakcie skrawania składowej stycznej niezbędnej dla uzyskania obrotu noży, jak to jest w znanych rozwiązaniach.The advantage of the solution according to the invention is the reduction of the intensity of wear of the knife shaft and the seat in the knife holder, because the knife rotation takes place when the knife does not transfer the load from the cutting resistance. An additional advantage of the solution is the possibility of optimizing the location of the knives on the working body of the mining machine (mining shearer) due to the technical and energy efficiency of the mining process, without the need to take into account the creation of conditions for the occurrence of the tangential component during cutting, which is necessary to achieve rotation of the knives, as it is in known solutions.

Claims

1. Rotary knife of a mining shearer, characterized in that at least two grooves (3) are made on the knife handle (1) and / or in the socket (4) of the knife holder (2) at an acute angle a = 5 ° * 30 °, preferably 10 ° to the longitudinal axis (6) of the knife (1).

2. The knife according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the grooves (3) have an asymmetric cross-section.

3. The knife according to p. A machine as claimed in claim 2, characterized in that the cross-section of the grooves (3) increases in the direction opposite to the blade (5) of the knife (1).