RU2023153C1

RU2023153C1 - Continuous miner

Info

Publication number: RU2023153C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Егорович Афанасьев; Татьяна Александровна Афанасьева
Original assignee: Государственный научно-производственный центр "Гипроуглегормаш"
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: tunnelling and mining machines. SUBSTANCE: continuous miner includes running gear, loading and cutting members. The latter is made in form of body accommodating eccentric sleeve which houses carrier. The latter has drive and radial beams break the rock mass to produce the preset cross-section shape of working. EFFECT: higher efficiency. 7 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для горно-рудной промышленности и может быть применено в проходческих и очистных комбайнах. The invention relates to equipment for the mining industry and can be used in sinking and shearers.

Известен горный комбайн, содержащий ходовую часть, погрузочный орган, планетарный исполнительный орган с режущими инструментами, размещенными на дисках на разных расстояниях от оси их вращения. Выходные валы приводов переносного и относительного вращений кинематически соединены между собой зубчатыми передачами с целочисленным передаточным отношением [1]. Недостатком этого комбайна является целочисленное отношение между частотой вращения фрезерного диска в относительном и переносном движениях. Так, например, при прямоугольной форме сечения выработки необходимо, чтобы фрезерный диск в относительном движении вращался в 4 раза большей частотой, чем в переносном. Это обстоятельство затрудняет широко варьировать параметрами резания, поскольку не обеспечивается возможность получения оптимального соотношения между частотами относительного и переносного вращения. Кроме того, существенным недостатком следует признать и высокую динамичность исполнительного органа, поскольку реализуемый на фрезерном диске крутящий момент из-за расположения режущего инструмента на разных расстояниях от оси вращения, изменяется в пределах одного оборота в широком диапазоне, т.е. скачкообразно. A known mountain harvester containing a running gear, a loading member, a planetary actuator with cutting tools placed on the disks at different distances from the axis of their rotation. The output shafts of the drives of portable and relative rotation are kinematically connected to each other by gears with an integer gear ratio [1]. The disadvantage of this combine is the integer relationship between the rotational speed of the milling disk in relative and figurative movements. So, for example, with a rectangular shape of the cross-section of a mine, it is necessary that the milling disk rotates 4 times more in relative motion than in the portable one. This circumstance makes it difficult to vary widely the cutting parameters, since it is not possible to obtain the optimal ratio between the frequencies of relative and portable rotation. In addition, the high dynamism of the executive body should be recognized as a significant drawback, since the torque realized on the milling disk, due to the location of the cutting tool at different distances from the axis of rotation, varies within one revolution in a wide range, i.e. spasmodically.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является горный комбайн для проходки выработок различных форм, содержащий ходовую часть, погрузочный орган с рамой, исполнительный орган планетарного или роторного типа, включающий корпус, водило с фланцем и радиальные лучи, при этом корпус установлен на раме посредством шарового шарнира, а фланец выполнен в виде треугольника равной ширины, установленного в квадратном шаблоне [2]. К недостаткам такого комбайна следует отнести наличие шаблона и специального фланца водила. Если форму сечения выработки необходимо получить близкую к расчетной, т. е. без искажений, то шаблон требуется располагать ближе к забою (исполнительному органу), а это по компоновочным требованиям не всегда возможно. Кроме этого, в этом случае шаблон получается соизмеримым с размерами исполнительного органа, т.е. очень громоздким, что приводит к усложнению конструкции. Соответствует по размерам шаблону и фланец водила. В шаблоне фланец вращается со скольжением, что резко снижает надежность и долговечность устройства и комбайна в целом. Если на фланце устанавливаются ролики (снижающие отрицательный эффект трения скольжения), то снижается точность получения контура сечения выработки, поскольку фланец должен при вращении касаться всех четырех сторон шаблона, а это при наличии роликов, которые устанавливаются с определенным шагом, практически невозможно (т.е. в некоторые моменты один или часть роликов теряют контакт со стенками шаблона, а это приводит к неопределенности положения исполнительного органа в пространстве). Необходимость иметь на каждое конкретное сечение выработки конкретный типоразмер шаблона и фланца резко снижает область применения комбайна. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a mining machine for driving workings of various shapes, containing a running gear, a loading body with a frame, an executive body of a planetary or rotary type, including a housing, a carrier with a flange and radial beams, while the housing is mounted on frame by means of a ball joint, and the flange is made in the form of a triangle of equal width, installed in a square template [2]. The disadvantages of such a combine should include the presence of a template and a special carrier flange. If the cross-sectional shape of the mine must be obtained close to the calculated one, that is, without distortion, then the template must be positioned closer to the bottom (the executive body), and this is not always possible by layout requirements. In addition, in this case, the template is obtained commensurate with the size of the executive body, i.e. very cumbersome, which complicates the design. Corresponds to the template size and carrier flange. In the template, the flange rotates with sliding, which dramatically reduces the reliability and durability of the device and the harvester as a whole. If rollers are installed on the flange (which reduce the negative effect of sliding friction), the accuracy of obtaining the output cross-section contour is reduced, since the flange must touch all four sides of the template during rotation, and this is practically impossible if there are rollers that are installed with a certain step (i.e. at some points, one or part of the rollers lose contact with the walls of the template, and this leads to an uncertain position of the executive body in space). The need to have a specific template and flange size for each specific working section drastically reduces the scope of the combine.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение надежности, долговечности и расширение области применения. The aim of the invention is to remedy these disadvantages, i.e. increasing reliability, durability and expanding the scope.

Указанная цель достигается тем, что в горном комбайне для проходки выработок различных форм, содержащем ходовую часть, погрузочный орган; исполнительный орган роторного или планетарного типа, включающий корпус, водило с приводом и радиальными лучами, оснащенными режущим инструментом, или радиальными лучами, оснащенными фрезерными дисками с режущим инструментом, водило установлено в эксцентричной втулке, а втулка смонтирована с возможностью вращения в корпусе и снабжена приводом, при этом между приводами водила и эксцентричной втулки установлена жесткая кинематическая связь, которая обеспечивает противонаправленное вращение водила и втулки, а их относительную частоту вращения соответственно в следующем соотношении: 1:1; 1: 2; 1:3; 1:4 и т.д. соответственно при форме сечения выработки - эллипсной, треугольной, четырехугольной, пятиугольной и т.д. Начало отсчета - от вертикальной плоскости. Эксцентричная втулка, внутри которой установлено водило с радиальными лучами позволяет исключить из конструкции комбайна громоздкий и сложный шаблон и специальной формы фланец водила. Шаблон и фланец взаимодействуют между собой с элементами трения скольжения или трения качения в сочетании с трением скольжения. Поэтому их исключение позволит поднять надежность и долговечность конструкции комбайна в целом. Наличие шаблона и специального фланца, вращающегося внутри шаблона, сужает область применения комбайна, поскольку на каждое конкретное сечение выработки устанавливается только свой шаблон и фланец, которые не позволяют получать выработки других размеров. Наличие же в конструкции комбайна эксцентричной втулки, эксцентриситет которой может оперативно меняться в широком диапазоне, позволяет получать выработки различных размеров и форм. Этим самым расширяется область применения комбайна. Эксцентриситет втулки для каждого конкретного размера и формы сечения выработки выбирается из следующих выражений:
е = e=

- для эллипсной формы;
е = 0,089 А - для треугольной формы;
е = 0,077 А - для четырехугольной формы;
е = 0,076 А - для пятиугольной формы где е - эксцентриситет втулки;
а и b - соответственно большая и малая полуоси эллипса;
А - сторона многоугольника.This goal is achieved by the fact that in a mining machine for driving workings of various shapes, containing a running gear, a loading organ; an actuator of rotary or planetary type, comprising a housing, a carrier with a drive and radial rays equipped with a cutting tool, or radial rays equipped with milling disks with a cutting tool, the carrier is mounted in an eccentric sleeve, and the sleeve is mounted for rotation in the housing and equipped with a drive, in this case, between the drives of the carrier and the eccentric sleeve, a rigid kinematic connection is established, which provides counter-directional rotation of the carrier and the sleeve, and their relative frequency rashchenija respectively in the following ratio: 1: 1; 12; 1: 3; 1: 4, etc. respectively, when the cross-sectional shape of the mine is elliptical, triangular, quadrangular, pentagonal, etc. The origin is from a vertical plane. An eccentric sleeve, inside which a carrier with radial rays is installed, allows to exclude a bulky and complex template and a specially shaped carrier flange from the design of the combine. The template and flange interact with each other with elements of sliding friction or rolling friction in combination with sliding friction. Therefore, their exclusion will increase the reliability and durability of the design of the harvester as a whole. The presence of a template and a special flange rotating inside the template narrows the scope of the combine, since each concrete section of a mine produces only its own template and flange, which do not allow it to produce workings of other sizes. The presence of an eccentric sleeve in the design of the combine, the eccentricity of which can quickly change over a wide range, makes it possible to obtain workings of various sizes and shapes. This expands the scope of the combine. The eccentricity of the sleeve for each specific size and shape of the cross section of the mine is selected from the following expressions:
e = e =

- for ellipse shape;
e = 0.089 A - for a triangular shape;
e = 0.077 A - for a quadrangular shape;
e = 0.076 A - for a pentagonal shape where e is the eccentricity of the sleeve;
a and b are the major and minor semiaxes of the ellipse, respectively;
A is the side of the polygon.

Таким образом, каждый признак в отдельности является необходимым, а в совокупности достаточным для достижения поставленной цели. Thus, each sign individually is necessary, and in the aggregate sufficient to achieve the goal.

Сопоставительный анализ показывает, что заявленное техническое решение отличается от прототипа по всем существенным признакам. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Новизна" и "существенные отличия". Comparative analysis shows that the claimed technical solution differs from the prototype in all essential respects. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "Novelty" and "significant differences".

На фиг.1 дан общий вид комбайна роторного типа; на фиг.2 - то же, планетарного типа; на фиг.3а - вариант исполнения эксцентричной втулки, при е = max; на фиг.3б - вариант при е = 0; на фиг.4 - вид спереди на исполнительный орган роторного типа с тремя лучами; на фиг.5 - то же, на исполнительный орган планетарного типа; на фиг.6 - то же, на исполнительный орган роторного типа с двумя лучами; на фиг.7 - контуры сечений выработки при различной длине лучей. Figure 1 is a General view of the rotary type harvester; figure 2 is the same planetary type; on figa - an embodiment of the eccentric sleeve, with e = max; on figb - option with e = 0; figure 4 is a front view of the Executive body of the rotary type with three beams; figure 5 is the same for the planetary type actuator; figure 6 is the same, on the Executive body rotary type with two beams; Fig.7 - the contours of the sections of the development at different lengths of rays.

Горный комбайн (фиг.1,2) содержит ходовую часть 1, погрузочный орган 2, включающий шнековый питатель 3 и раму 4, исполнительный орган роторного 5 или планетарного типа 6. Исполнительный орган содержит установленный на раме грузчика корпус 7, эксцентричную втулку 8, установленную в корпусе с возможностью вращения, водило 9, установленное с возможностью вращения в эксцентричной втулке. На водиле установлены радиальные лучи 10, на которых установлены режущие инструменты 11 или фрезерные диски 12 с режущими инструментами. Эксцентричная втулка и водило снабжены приводами 12 и 13 с жесткой кинематической связью. Параметры приводов подобраны таким образом, что обеспечивается противонаправленное вращение водила и эксцентричной втулки, при этом относительные частоты их вращения выбраны из следующих соотношений: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и т.д. соответственно при форме сечения выработки - эллипсной, треугольной, четырехугольной, пятиугольной и т.д. Начало отсчета идет от вертикальной плоскости. Для уплотнения редукторной группы привода водила в корпусе установлена свободновращающаяся вместе с водилом втулка 14. Фрезерные диски снабжены приводом 15, включающим редуктор. Входная ступень 16 редуктора может быть в зависимости от величины эксцентриситета выполнена, например, по трем вариантам I, II, III на фиг.2. A mountain harvester (Fig. 1,2) comprises a running gear 1, a loading member 2, including a screw feeder 3 and a frame 4, an actuating member of a rotary 5 or planetary type 6. The executive member comprises a housing 7 mounted on a loader frame, an eccentric sleeve 8, mounted in the housing rotatably, carrier 9 mounted rotatably in an eccentric sleeve. Radial beams 10 are mounted on the carrier, on which cutting tools 11 or milling discs 12 with cutting tools are mounted. The eccentric sleeve and carrier are equipped with drives 12 and 13 with rigid kinematic coupling. The parameters of the drives are selected in such a way that counter-rotation of the carrier and the eccentric sleeve is provided, while the relative frequencies of their rotation are selected from the following ratios: 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4, etc. respectively, when the cross-sectional shape of the mine is elliptical, triangular, quadrangular, pentagonal, etc. The origin starts from a vertical plane. To seal the gear group of the carrier drive, a sleeve 14 is installed in the housing together with the carrier. Milling disks are equipped with a drive 15, including a gear. The input stage 16 of the gearbox may, depending on the amount of eccentricity, be made, for example, according to three options I, II, III in figure 2.

Величину эксцентриситета выбирают исходя из параметров сечения выработки, по следующим выражениям:
е = e=

- для эллипсной формы;
е = 0,089 А - для треугольной формы;
е = 0,077 А - для четырехугольной формы;
е = 0,076 А - для пятиугольной формы, где е - эксцентриситет втулки;
а, b - соответственно большая и малая полуось эллипса;
А - сторона многоугольника сечения выработки.The magnitude of the eccentricity is selected based on the parameters of the cross section of the mine, according to the following expressions:
e = e =

- for ellipse shape;
e = 0.089 A - for a triangular shape;
e = 0.077 A - for a quadrangular shape;
e = 0.076 A - for a pentagonal shape, where e is the eccentricity of the sleeve;
a, b - respectively, the major and minor axis of the ellipse;
A is the side of the polygon of the working section

В тех случаях, когда необходимо периодически менять параметры выработки, предусмотрена установка дополнительной эксцентричной втулки 17, комбинируя установкой которой по отношению к основной эксцентричной втулки 8, можно изменять эксцентриситет от нуля до максимальной величины, фиг.3а, 3б). Если требуется, чтобы каждый из радиальных лучей участвовал в формировании контура выработки, то их количество должно быть на единицу меньше числа сторон контура выработки (фиг.4,5). При другом числе радиальных лучей контур выработки формирует только один из радиальных лучей (фиг.6). Длину L радиальных лучей, формирующих контур выработки, например четырехугольной, определяют суммой двух величин - половиной высоты выработки и эксцентриситета втулки (фиг.4). Если рекомендуемый эксцентриситет втулки распространить на выработки с другими параметрами, то форма контура выработки будет такой же, но радиусы скруглений в углах многоугольника будут другими (фиг. 7). При выполнении комбайна с двумя и более исполнительными органами можно посредством различных комбинаций, увеличить число возможных вариантов сечений выработок. In cases where it is necessary to periodically change the production parameters, it is provided to install an additional eccentric sleeve 17, combining by installing it with respect to the main eccentric sleeve 8, you can change the eccentricity from zero to the maximum value, figa, 3b). If it is required that each of the radial rays participate in the formation of the output contour, then their number should be one less than the number of sides of the output contour (Fig. 4,5). With a different number of radial rays, the output contour forms only one of the radial rays (Fig.6). The length L of the radial rays forming the output contour, for example a quadrangular, is determined by the sum of two values - half the height of the output and the eccentricity of the sleeve (figure 4). If the recommended eccentricity of the sleeve is extended to workings with other parameters, then the shape of the workout contour will be the same, but the radii of fillets in the corners of the polygon will be different (Fig. 7). When performing a combine with two or more executive bodies, it is possible, through various combinations, to increase the number of possible options for cross-sections of workings.

Комбайн работает следующим образом. Комбайн ходовой частью 1 подается на забой. Отбитая исполнительным органом 5 или 6 горная масса погрузочным органом 2 транспортируется к его хвостовой части и затем перегружается в доставочные средства. Посредством привода 12 придается вращение эксцентричной втулке 8, которая плоскопараллельным движением перемещает водило 9 в пространстве по радиусу, равному эксцентриситету втулки. Жесткая кинематическая связь между приводами 12 и 13 эксцентричной втулки 8 и водила 9 обеспечивает относительное вращение водила таким образом, что в каждый момент периферийные резцы 11 радиальных лучей 10 находятся на контуре сечения выработки. Режущие инструменты 11, вращаясь вместе с водилом и лучами, разрушают массив, получая при этом заданную форму сечения выработки. Фрезерные диски вращение получают от привода 15, включающего разветвленную кинематическую связь (зубчатые элементы). The harvester works as follows. The harvester undercarriage 1 is fed to the face. The rock mass, beaten off by the executive body 5 or 6, is transported by the loading body 2 to its tail part and then reloaded into delivery vehicles. By means of the drive 12, rotation is made of the eccentric sleeve 8, which in a plane-parallel motion moves the carrier 9 in space along a radius equal to the eccentricity of the sleeve. A rigid kinematic connection between the actuators 12 and 13 of the eccentric sleeve 8 and the carrier 9 provides a relative rotation of the carrier so that at each moment the peripheral cutters 11 of the radial rays 10 are located on the contour of the working section. Cutting tools 11, rotating together with the carrier and the rays, destroy the array, while receiving a given shape of the cross section of the output. Milling discs receive rotation from the drive 15, including a branched kinematic connection (gear elements).

Использование предлагаемого устройства в конструкциях горных комбайнов позволяет повысить надежность, долговечность и расширить область применения. The use of the proposed device in the construction of mining combines can improve reliability, durability and expand the scope.

Claims

MINING COMBINE, including a running gear, a loading member and an executive body of a planetary or rotary type, made in the form of a body and carrier with a flange and a drive and radial beams with cutting tools, characterized in that, in order to increase reliability, durability and expand the scope of application, it is equipped with an eccentric sleeve with a drive mounted rotatably in the body of the actuator, while the carrier is installed in the sleeve, and the carrier and sleeve drives are made with rigid kinematic coupling newt.