RU2442893C2

RU2442893C2 - Operating element of mining machine for coal extraction in formations with hard inclusions

Info

Publication number: RU2442893C2
Application number: RU2010119735/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Стариков (RU); Александр Петрович Стариков; Владимир Фёдорович Тужиков (RU); Владимир Фёдорович Тужиков; Юрий Дмитриевич Федоровский (RU); Юрий Дмитриевич Федоровский; Александр Александрович Морозов (RU); Александр Александрович Морозов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Производственная компания "Кузбасстрансуголь"
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2012-02-20
Also published as: RU2010119735A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: The invention relates to mining, in particular, to design of operating element of a mining machine. The operating element of mining machine for coal extraction in formations with hard inclusions comprises a revolving gear and a cutting section installed on rotatable output gear shaft. A power transmission which rotates the output gear shaft of this revolving gear is installed inside the frame of revolving gear. The cutting section receives power pulses from unbalanced vibrator positioned inside of it. The cutting section is kinematically connected by coaxially positioned outer and inner torsion bars with output gear shaft and unbalanced vibrator respectively. The unbalanced vibrator is actuated through inner torsion bar. There is an additional transmission installed inside the frame of the revolving gear, which is positioned in parallel with the power transmission or the output gear shaft. This additional transmission rotates the inner torsion bar relaying the rotation to the unbalanced vibrator.

EFFECT: reduced size of operating element while retaining efficiency of extracting thin coal layers with hard inclusions.

5 cl, 4 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к подземной добыче угля горными комбайнами из пластов мощностью от 0,8 до 1,0 м, а более точно - к конструкции исполнительного органа горного комбайна для выемки угля в пластах с твердыми породными включениями.The present invention relates to underground coal mining by mining combines from formations with a thickness of 0.8 to 1.0 m, and more particularly, to a design of an executive body of a mining combine for mining coal in formations with solid rock inclusions.

Известно, что крепость таких породных включений может составлять 8÷12 единиц и выше по шкале проф. М.М.Протодьяконова и их разрушение затруднительно или малоэффективно при обычных режимах работы горного комбайна по углю, в результате чего производительность отбойки горной массы заметно снижается.It is known that the strength of such rock inclusions can be 8 ÷ 12 units and higher on the scale of prof. M.Protodyakonova and their destruction is difficult or ineffective under normal operating conditions of a coal mining combine, as a result of which the productivity of breaking the rock mass is noticeably reduced.

Для поддержания производительной работы горного комбайна режущей части, например, в виде шнека с резцами, его исполнительного органа сообщают дополнительные усилия, направленные на активизацию отбойки твердых породных включений в массиве угольного пласта.To maintain the productive work of the mining combine of the cutting part, for example, in the form of a screw with cutters, its executive body reports additional efforts aimed at activating the breaking of solid rock inclusions in the coal seam array.

Используют для этого различные технические средства, но наиболее приемлемым служит дебалансовый вибратор, размещаемый внутри вращаемой режущей части и сообщающий ей силовые импульсы при вращении своих дебалансов. Один из подобных исполнительных органов горного комбайна раскрыт в публикации Тульского Государственного Университета (ТулГУ) (Известия ТулГУ. Серия Машиноведение, системы приводов и детали машин. Вып.1. Тула. Издательство ТулГУ, 2004 г., стр.174) и принят за прототип.Various technical means are used for this, but the most acceptable is an off-balance vibrator placed inside the rotatable cutting part and giving it power pulses when rotating its unbalances. One of such executive bodies of a mining combine is disclosed in a publication by Tula State University (Tula State University) (Bulletin of Tula State University. Series of Machine Science, Drive Systems and Machine Parts. Issue 1. Tula. Publishing House of Tula State University, 2004, p. 174) and adopted as a prototype .

Известный исполнительный орган горного комбайна для выемки угля в пластах с твердыми породными включениями содержит поворотный редуктор с размещенной в его корпусе силовой трансмиссией для вращения выходного вала-шестерни этого редуктора и установленную на выходном валу-шестерне поворотного редуктора вращаемую режущую часть, воспринимающую также силовые импульсы от дебалансового вибратора, находящегося внутри нее, при этом режущая часть кинематически связана коаксиально расположенными наружным и внутренним торсионными валами соответственно с выходным валом-шестерней поворотного редуктора и с дебалансовым вибратором, приводимым во вращение через внутренний торсионный вал.A well-known executive body of a mining combine for mining coal in formations with solid rock inclusions comprises a rotary gearbox with a power transmission located in its housing for rotating the output gear shaft of this gearbox and a rotatable cutting part mounted on the output gear shaft of the rotary gearbox, which also receives power pulses from the off-balance vibrator located inside it, while the cutting part is kinematically connected coaxially located with the external and internal torsion shafts of the joint accordingly, with the output shaft-gear of the rotary gearbox and with an off-balance vibrator driven into rotation through the internal torsion shaft.

Как следует из описанной выше конструкции исполнительного органа, для вращения дебалансов вибратора и корпуса режущей части, используется одна и та же трансмиссия поворотного редуктора, понижающая обороты режущей части комбайна. Однако для создания значительных по величине силовых импульсов, которые передаются вращаемой режущей части, необходимо либо обеспечить вращение дебалансов вибратора со скоростью не менее 2000÷2500 об/мин, либо увеличить их массу и соответственно габариты режущей части.As follows from the design of the executive body described above, to rotate the unbalances of the vibrator and the body of the cutting part, the same transmission of the rotary gearbox is used, which reduces the speed of the cutting part of the combine. However, to create significant power pulses that are transmitted to the rotatable cutting part, it is necessary either to ensure the rotation of the vibrator unbalances with a speed of at least 2000 ÷ 2500 rpm, or to increase their mass and, accordingly, the dimensions of the cutting part.

Ввиду повышенных габаритов известного исполнительного органа его использование возможно в горных комбайнах при отработке пластов мощностью от 1,4 м и больше. По этой причине отработка маломощных (0,8÷1,0 м) угольных пластов с твердыми породными включениями остается актуальной.Due to the increased dimensions of the well-known executive body, its use is possible in mountain combines when mining seams with a capacity of 1.4 m or more. For this reason, the development of low-power (0.8 ÷ 1.0 m) coal seams with solid rock inclusions remains relevant.

Цель изобретения заключается в решении этой задачи.The purpose of the invention is to solve this problem.

Задачей настоящего изобретения является создание исполнительного органа горного комбайна с такой кинематической схемой вращения режущей части и дебалансового вибратора внутри нее, которая существенно уменьшала бы габариты исполнительного органа и давала бы возможность горному комбайну производительно работать при выемке маломощных пластов угля с твердыми породными включениями.The objective of the present invention is to provide an executive body of a mining machine with such a kinematic scheme of rotation of the cutting part and an off-balance vibrator inside it, which would significantly reduce the dimensions of the executive body and would enable the mining machine to efficiently work while excavating low-power coal seams with solid rock inclusions.

Эта задача решается при использовании предложенного исполнительного органа горного комбайна для выемки угля в пластах с твердыми породными включениями, содержащего поворотный редуктор с размещенной в его корпусе силовой трансмиссией для вращения выходного вала этого редуктора и установленную на выходном валу с возможностью вращения режущую часть, воспринимающую также силовые импульсы от дебалансового вибратора, находящегося внутри нее, при этом режущая часть кинематически связана коаксиально расположенными наружным и внутренним торсионными валами соответственно с выходным валом редуктора и с дебалансовым вибратором, приводимым во вращение через внутренний торсионный вал. Согласно изобретению в корпусе поворотного редуктора параллельно его силовой трансмиссии ведущего вала размещена дополнительная трансмиссия для вращения внутреннего торсионного вала, передающего вращение дебалансовому вибратору.This problem is solved by using the proposed executive body of a mining machine for mining coal in formations with solid rock inclusions, containing a rotary gearbox with a power transmission located in its housing for rotation of the output shaft of this gearbox and a cutting part mounted on the output shaft with the possibility of rotation, which also receives power pulses from an off-balance vibrator located inside it, while the cutting part is kinematically connected coaxially arranged by the external and internal t orsion shafts, respectively, with the output shaft of the gearbox and with an off-balance vibrator driven into rotation through the internal torsion shaft. According to the invention, an additional transmission is arranged in the housing of the rotary gearbox parallel to its power transmission of the drive shaft to rotate the internal torsion shaft transmitting the rotation to the unbalance vibrator.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения силовая трансмиссия ведущего вала редуктора и дополнительная трансмиссия дебалансового вибратора размещены в отдельных полостях корпуса редуктора.In a preferred embodiment, the power transmission of the drive shaft of the gearbox and the additional transmission of the unbalance vibrator are located in separate cavities of the gearbox housing.

При этом целесообразно для вращения обеих трансмиссий использовать один двигатель.In this case, it is advisable to use one engine to rotate both transmissions.

Желательно этот двигатель расположить внутри корпуса поворотного редуктора.It is advisable to place this motor inside the housing of a rotary gearbox.

В еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения внутренний торсионный вал соединен одним концом с шестерней дополнительной трансмиссии с возможностью осевого продольного перемещения и другим концом через раздаточную шестерню с дебалансами дебалансового вибратора.In yet another preferred embodiment of the invention, the inner torsion shaft is connected at one end to an additional transmission gear with axial longitudinal movement and the other end through a transfer gear with unbalanced unbalance vibrator.

Основное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что с помощью указанных выше технических решений удается создать исполнительный орган горного комбайна относительно малых габаритов, которые дают возможность горному комбайну отрабатывать пласты угля мощностью от 0,8 до 1,0 м с твердыми породными включениями при удовлетворительной отгрузке отбитой горной массы на забойный конвейер.The main advantage of the present invention is that, using the above technical solutions, it is possible to create an executive body of a mining machine of relatively small dimensions, which enable the mining machine to work out coal seams with a thickness of 0.8 to 1.0 m with solid rock inclusions with satisfactory shipment broken rock mass to the face conveyor.

Изобретение далее поясняется описанием примера реализации с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The invention is further illustrated by the description of an example implementation with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг.1 показывает сбоку размещенный на конвейере горный комбайн с двумя исполнительными органами согласно изобретению, режущая часть которых выполнена в виде оснащенного режущим инструментом шнека;Figure 1 shows a side mounted on a conveyor mining machine with two executive bodies according to the invention, the cutting part of which is made in the form of a screw equipped with a cutting tool;

Фиг.2 - частичный вид сбоку исполнительного органа согласно изобретению в увеличенном масштабе;Figure 2 is a partial side view of the executive body according to the invention in an enlarged scale;

Фиг.3 - кинематическую схему исполнительного органа согласно изобретению;Figure 3 is a kinematic diagram of an actuator according to the invention;

Фиг.4 - конструктивное выполнение исполнительного органа согласно изобретению в разрезе по линии А-А на фиг.2;Figure 4 - structural embodiment of the executive body according to the invention in section along the line aa in figure 2;

Как показано на фиг.1, горный комбайн 1 установлен на раме передвижного забойного конвейера 2 и может поступательно перемещаться по нему с помощью механизма 3 подачи, содержащего привод 4 с цевочным колесом 5, размещенных в корпусе 6 горного комбайна 1, и цевочную рейку 7 на раме забойного конвейера 2, где цевочное колесо 5 находится в зацеплении с цевочной рейкой 7. На концах корпуса 6 комбайна симметрично относительно него шарнирно закреплены исполнительные органы 8 с режущей частью 9 в виде шнека с режущим инструментом, способные поворачиваться в вертикальной плоскости и фиксироваться в заданном положении гидравлическими домкратами 10, шарнирно соединенными с корпусом 6 комбайна 1 и с корпусом 11 поворотного редуктора 12 исполнительных органов 8.As shown in figure 1, the mining machine 1 is mounted on the frame of the mobile downhole conveyor 2 and can translationally move along it using the feed mechanism 3, comprising a drive 4 with a pin wheel 5, located in the housing 6 of the mining combine 1, and a pin rack 7 on downhole conveyor frame 2, where the sprocket wheel 5 is meshed with the spreader bar 7. At the ends of the harvester body 6, the actuating elements 8 with the cutting part 9 in the form of a screw with a cutting tool are pivotally mounted pivotally, rotatable in a vertical plane and fixed in position by hydraulic jacks 10, pivotally connected to the housing 6 of the combine 1 and to the housing 11 of the rotary gearbox 12 of the actuators 8.

Внутри корпуса 6 горного комбайна 1 расположен также электроблок 13 для обеспечения и управления работой электрооборудования (не показано) комбайна 1 и гидравлический блок 14 для обеспечения работы и управления гидрооборудованием комбайна 1, в частности, маслостанцией (не показана) и гидравлическими домкратами 10.An electric unit 13 is also located inside the casing 6 of the mining combine 1 for providing and controlling the operation of the electrical equipment (not shown) of the combine 1 and a hydraulic unit 14 for ensuring the operation and control of the hydraulic equipment of the combine 1, in particular, the oil station (not shown) and hydraulic jacks 10.

На фиг.2 видно, что нижней части корпуса 11 поворотного редуктора 12 ближе к его режущей части 9 придана вогнутая примерно дугообразная форма Б, которая способствует при рабочем положении режущей части 9 образованию с рамой забойного конвейера 2, максимального по пропускной способности окна 15 для прохода отбитой горной массы на конвейер 2, что весьма целесообразно при отработке малых по мощности пластов угля.Figure 2 shows that the lower part of the housing 11 of the rotary gearbox 12 closer to its cutting part 9 is given a concave approximately arcuate shape B, which contributes to the formation of the downhole conveyor 2 with the frame of the downhole conveyor 2, the maximum throughput of the window 15 for passage broken rock mass on conveyor 2, which is very advisable when mining small coal seams.

Следует также отметить, что в настоящем изобретении в качестве режущего инструмента режущей части 9 исполнительных органов 8 могут быть использованы в различной комбинации тангенциальные резцы и дисковые шарошки, которые подробно не показаны на данном чертеже.It should also be noted that in the present invention, tangential cutters and disk cutters, which are not shown in detail in this drawing, can be used in various combinations as cutting tools for the cutting part 9 of the actuators 8.

Кинематическая схема исполнительного органа 8 согласно изобретению, представленная на фиг.3, содержит силовую трансмиссию 16 для передачи вращения режущей части 9 и дополнительную трансмиссию 17 для передачи вращения дебалансовому вибратору 18, находящемуся внутри режущей части 9. Обе трансмиссии 16 и 17 приводятся во вращение от расположенного в корпусе 11 поворотного редуктора 12 двигателя 19 и расположены параллельно одна другой в отдельных полостях 20 и 21 соответственно корпуса 11 поворотного редуктора 12.The kinematic diagram of the actuator 8 according to the invention, shown in FIG. 3, comprises a power transmission 16 for transmitting rotation of the cutting part 9 and an additional transmission 17 for transmitting rotation to the off-balance vibrator 18 located inside the cutting part 9. Both transmissions 16 and 17 are driven from located in the housing 11 of the rotary gearbox 12 of the engine 19 and are parallel to one another in separate cavities 20 and 21, respectively, of the housing 11 of the rotary gearbox 12.

При этом силовая трансмиссия 16 получает вращение от двигателя 19 через ряд шестерен 22, 23, 24, сидящих на осях 25 и 26, и включает в себя шестерни 27, 28, 29, 30 и полый выходной вал-шестерню 31. Последний соединен зубчатым зацеплением с солнечной шестерней 32 планетарного редуктора 33, расположенного внутри режущей части 9 исполнительного органа 8. В свою очередь солнечная шестерня 32 через планетарные шестерни 34 передает вращение на водило 35, которое своим зубчатым зацеплением соединено с наружным торсионным валом 36, скрепленным с режущей частью 9 и заставляющим ее вращаться с заданным числом оборотов.In this case, the power transmission 16 receives rotation from the engine 19 through a series of gears 22, 23, 24, sitting on the axes 25 and 26, and includes gears 27, 28, 29, 30 and a hollow output gear shaft 31. The latter is connected by gearing with the sun gear 32 of the planetary gear 33 located inside the cutting part 9 of the actuator 8. In turn, the sun gear 32 through the planet gears 34 transmits rotation to the carrier 35, which is connected by its gearing to the outer torsion shaft 36, attached to the cutting part 9 and outposts allowing it to rotate at a given speed.

Дополнительная трансмиссия 17 включает в себя шестерни 37, 38, 39, 40, 41 и 42, где шестерня 37 установлена на оси 43, соединенной с осью 26 силовой трансмиссии зубчатой муфтой 44, которая связана с поступательно перемещаемым рычагом 45, который обеспечивает включение зубчатой муфты 44. Таким образом происходит передача крутящего момента от двигателя 19 дополнительной трансмиссии 17. Ее шестерни 38, 39, 40 установлены подвижно на осях 46, на которых также установлены шестерни 28, 29 и 30 силовой трансмиссии 16.The additional transmission 17 includes gears 37, 38, 39, 40, 41 and 42, where the gear 37 is mounted on an axis 43 connected to the power transmission axis 26 by a gear clutch 44, which is connected to a translationally displaced lever 45, which enables the gear clutch to engage 44. Thus, torque is transmitted from the engine 19 of the additional transmission 17. Its gears 38, 39, 40 are mounted movably on the axles 46, on which gears 28, 29 and 30 of the power transmission 16 are also installed.

Вращение от шестерни 42 дополнительной трансмиссии 17 передается внутреннему торсионному валу 47, который вращает раздаточную шестерню 48, взаимодействующую с приводными шестернями 49 дебалансов 50 дебалансового вибратора 18. При этом внутренний торсионный вал 47 одним концом соединен с шестерней 42 с возможностью осевого продольного перемещения, а другим концом с раздаточной шестерней 48. Свободное осевое перемещение конца внутреннего торсионного вала 47 происходит в процессе его скручивания, в связи с чем он и соединен подвижно относительно шестерни 42.The rotation from the gear 42 of the additional transmission 17 is transmitted to the inner torsion shaft 47, which rotates the transfer gear 48, which interacts with the drive gears 49 of the unbalance 50 of the unbalance vibrator 18. The inner torsion shaft 47 is connected at one end to the gear 42 by axial longitudinal movement and the other the end with the transfer gear 48. Free axial movement of the end of the inner torsion shaft 47 occurs in the process of twisting, and therefore it is connected movably relative to 42 stubble.

Предлагаемый исполнительный орган 8 с вышеописанной кинематической схемой может работать при использовании горного комбайна 1 на тонких пластах в двух режимах: для выемки угля и для выемки угля с вмещением твердых породных включений.The proposed Executive body 8 with the above kinematic scheme can work when using a mining machine 1 on thin seams in two modes: for coal extraction and for coal extraction with the inclusion of solid rock inclusions.

При выемке угля только режущая часть 9 получает вращение от двигателя 19 через силовую трансмиссию 16, отбивая уголь и производя его погрузку на забойный конвейер 2 через окно 15 (фиг.2).When mining coal, only the cutting part 9 receives rotation from the engine 19 through the power transmission 16, beating off the coal and loading it onto the downhole conveyor 2 through the window 15 (figure 2).

При выемке угля с твердыми породными включениями режущая часть 9 получает вращение от двигателя 19 через силовую трансмиссию 16 и одновременно силовые импульсы от расположенного в ней дебалансового вибратора 18, дебалансы 50 которого вращаются от дополнительной трансмиссии 17.When coal is extracted with solid rock inclusions, the cutting part 9 receives rotation from the engine 19 through the power transmission 16 and at the same time power pulses from the unbalance vibrator 18 located in it, the unbalance 50 of which rotates from the additional transmission 17.

Переключение исполнительного органа 8 на режим одновременной работы силовой трансмиссии 16 и дополнительной трансмиссии 17 осуществляется, как описано выше, с помощью зубчатой муфты 44, управляемой рычагом 45.Switching the Executive body 8 to the simultaneous operation of the power transmission 16 and the additional transmission 17 is carried out, as described above, using a gear clutch 44, controlled by a lever 45.

На фиг.4 показано конструктивное выполнение исполнительного органа 8, причем все его составные элементы имеют те же цифровые обозначения позиций, указанных на фиг.3.In Fig.4 shows a structural embodiment of the Executive body 8, and all its constituent elements have the same digital designations of the positions indicated in Fig.3.

Здесь необходимо отметить только некоторые важные для работы исполнительного органа 8 моменты.Here it is necessary to note only some important points for the work of the executive body 8.

Как видно на фиг.4, дебалансы 50 дебалансового вибратора 18 размещены в отрезной головке 51 режущей части 9, благодаря чему удается в максимальной степени передавать силовые импульсы от вращаемых дебалансов 50 именно отрезной головке 51, работающей, как известно, в наиболее трудных условиях при разрушении массива пласта, и повысить тем самым производительность отбойки. Кроме того, при таком размещении дебалансов 50 улучшается погрузка на забойный конвейер 2 отбитой горной массы шнеком режущей части 9, поскольку проходное сечение между лопастями шнека режущей части 9 остается максимально возможным.As can be seen in Fig. 4, the unbalance 50 of the unbalance vibrator 18 is located in the cutting head 51 of the cutting part 9, due to which it is possible to transmit power pulses from the rotated unbalances 50 to the maximum of the cutting head 51, which is known to work under the most difficult conditions during fracture array formation, and thereby increase the performance of breaking. In addition, with this arrangement of unbalances 50, loading on the face conveyor 2 of the broken rock mass by the screw of the cutting part 9 is improved, since the passage section between the blades of the screw of the cutting part 9 remains as possible.

Кроме того, на фиг.4 видно, что внутренний торсионный вал 47, вращающий дебалансовый вибратор 8, выполнен полым и внутри него размещена труба 52 подвода воды к режущей части 9 для их охлаждения и пылеподавления, а также для охлаждения торсионного вала 47 со стороны его внутренней полости.In addition, Fig. 4 shows that the inner torsion shaft 47, the rotating unbalance vibrator 8, is hollow and the pipe 52 for supplying water to the cutting part 9 is placed inside it for cooling and dust suppression, as well as for cooling the torsion shaft 47 from its side the internal cavity.

Главное преимущество изобретения заключается в возможности передачи значительной мощности режущей части 9 при ограниченных габаритах поворотного редуктора 12 в условиях отработки тонких пластов угля с твердыми породными включениями горными комбайнами.The main advantage of the invention lies in the possibility of transferring significant power to the cutting part 9 with the limited dimensions of the rotary gearbox 12 under conditions of mining thin seams of coal with solid rock inclusions by mountain combines.

Изобретение может иметь различные модификации выполнения в пределах, вытекающих из нижеследующей формулы изобретения.The invention may have various modifications of execution within the limits arising from the following claims.

Claims

1. Executive body of a mining combine for mining coal in formations with solid rock inclusions, comprising a rotary gearbox (12) with a power transmission (16) located in its housing (11) for rotating the output gear shaft (31) of this rotary gearbox (12) and mounted on the output gear shaft (31) rotatably cutting part (9), also receiving power pulses from an off-balance vibrator (18) located inside it, while the cutting part (9) is kinematically connected coaxially located outer and inner t with rotation shafts (36, 47), respectively, with the output gear shaft (31) of the rotary gearbox (12) and with an off-balance vibrator (18), driven into rotation through the internal torsion shaft (47), characterized in that in the housing (11) is rotary gearbox (12) parallel to its power transmission (16) of the output gear shaft (31) an additional transmission (17) is placed to rotate the internal torsion shaft (47), transmitting the rotation to the unbalance vibrator (18).

2. The executive body according to claim 1, characterized in that the power transmission (16) of the output pinion shaft (31) of the rotary gearbox (12) and the additional transmission (17) of the off-balance vibrator (18) are located in separate cavities (20, 21) housing (11) of the rotary gearbox (12).

3. The executive body according to claim 1 or 2, characterized in that one engine (19) serves to rotate both transmissions (16, 17).

4. The executive body according to claim 3, characterized in that the engine (19) is located inside the housing (11) of the rotary gearbox (12).

5. The executive body according to claim 1, characterized in that the inner torsion shaft (47) is connected at one end to the gear (42) of the additional transmission (17) with the possibility of axial movement and the other end through the transfer gear (48) with unbalances (50) off-balance vibrator (18).