RU2131030C1

RU2131030C1 - Tunneling machine

Info

Publication number: RU2131030C1
Application number: RU97115304A
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Хребто; П.Г. Тырсин; С.И. Носенко; В.П. Тулупов; С.И. Хребто
Original assignee: Шахтинский институт Новочеркасского государственного технического университета; Открытое акционерное общество "Копейский машиностроительный завод"
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: mining; applicable in driving of mine workings by tunneling machines with selective breaking of rocks of tunnel face. SUBSTANCE: tunneling machine includes boom-like actuating members, loading mechanism in the form of inclined table with gathering arms and centrally located flight conveyor, support-swinging device, caterpillar moving mechanism and electrohydraulic control system. Support and swinging device is made in the form of vertical supporting post immovably mounted on tunneling machine frame. Boom-like actuating member is secured to frame by means of bracket and two hydraulic jacks. Bracket and hydraulic jacks are connected with supporting post by cardan joints with limited angular turning of actuating member in vertical and horizontal planes with synchronization and opposing motion of hydraulic jacks. EFFECT: reduced specific quantity of metal and simplified design of support and swinging device for boom-like actuating member of tunneling machine. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу. Разработано для проведения горных выработок комбайновым способом с избирательным разрушением горных пород. The invention relates to mining. Designed for mining using a harvester method with selective rock destruction.

Проходческие комбайны с избирательными (стреловидными) исполнительными органами получили широкое применение при проведении горных выработок как в отечественной, так и в зарубежной горной промышленности. Это обстоятельство объясняется тем, что проходческие комбайны этого типа обладают высокой маневренностью, приспособлены для проведения выработок различных форм и сечений и имеют значительно меньше массу по сравнению с комбайнами бурового типа. Roadheaders with selective (swept) executive bodies have been widely used in mining operations in both domestic and foreign mining. This circumstance is explained by the fact that roadheaders of this type have high maneuverability, are adapted to carry out workings of various shapes and sections, and have significantly less weight compared to drill-type combines.

Вместе с тем эти комбайны обладают и существенными недостатками, заключающимися в том, что управление перемещением стреловидного исполнительного органа при разрушении забоя, а также конструкции опорно-поворотных устройство последних весьма громоздки, сложны и трудно управляемы при работе. At the same time, these combines have significant drawbacks in that the control of the movement of the arrow-shaped executive body during the destruction of the face, as well as the design of the rotary support devices of the latter, are very cumbersome, complex and difficult to control during operation.

На основании вышеизложенного следует, что имеется необходимость в разработке опорно-поворотного устройства для стреловидного исполнительного органа менее сложной и тяжелой конструкции с простым и надежным управлением. Based on the foregoing, it follows that there is a need to develop a rotary support device for an arrow-shaped executive body of a less complex and heavy construction with simple and reliable control.

Для проведения горных выработок по смешанному углепородному забою в отечественной промышленности используются проходческие комбайны ПК-3Р, 4ПУ, ГПКС, 4ПП-2, ГПК-2 и др., известные по работам "Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных выработок" /под ред. Б.Ф.Братченко, М. : Недра, 1975, с. 47-89; Грабчак Л.Г. и др. Горно- проходческие машины и комплексы. - М.: Недра, 1990, с. 167 - 175; Малевич Н.А. Горно-проходческие машины и комплексы. -М: Недра, 1980, с. 202-222; "Машины и оборудование для угольных шахт". Справочник /под ред. В.Н.Хорина. -М:. Недра, 1987, с. 209-217, 220-226, а также в зарубежной практике - комбайны фирмы "Андерсон-Стретклайд" (Великобритания); фирмы "Эйкгофф", "Паурат", "Вестфалия", "Демаг" - ФРГ и др., известные по работе Малевич Н.А. Горно-проходческие машины и комплексы. М:. Недра, с. 223-227. To conduct mine workings on mixed coal-bearing slaughter in the domestic industry, PK-3R, 4PU, GPKS, 4PP-2, GPK-2, etc. tunneling machines, known from the works “Machines and equipment for horizontal and inclined workings” are used / Ed. . B.F. Bratchenko, M.: Nedra, 1975, p. 47-89; Grabchak L.G. and other mining machines and complexes. - M .: Nedra, 1990, p. 167-175; Malevich N.A. Mining machines and complexes. -M: Nedra, 1980, p. 202-222; "Machines and equipment for coal mines." Handbook / Ed. V.N.Khorina. -M :. Nedra, 1987, p. 209-217, 220-226, as well as in foreign practice - combine harvesters of the Anderson-Stretklyde firm (Great Britain); firms "Eykgoff", "Paurat", "Westphalia", "Demag" - Germany and others, known for the work of Malevich N.A. Mining machines and complexes. M :. Bowels, s. 223-227.

Известен проходческий комбайн ПК-ЗР (ПК-ЗМ) (см. "Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных горных выработок" (под ред. Б.Ф. Братченко. -М: . Недра, 1975, с. 48 - 56), который предназначен доя проведения подготовительных выработок по углю и смешанному забою с присечкой пород крепостью до 4. Known tunneling machine PK-ZR (PK-ZM) (see "Machines and equipment for horizontal and inclined mine workings" (edited by B.F. Bratchenko. -M:. Nedra, 1975, pp. 48-56) , which is intended for milking preparatory workings on coal and mixed slaughter with a notch of rocks with a strength of up to 4.

Комбайн ПК-3М (ПК-3Р) состоит из стреловидного исполнительного органа, рамы комбайна, гусеничного механизма передвижения, опорно-поворотного устройства, погрузочного механизма в виде кольцевого конвейерного грузчика, гидро- и электросистем и др. The combine harvester PK-3M (PK-3R) consists of a swept executive body, a combine frame, a caterpillar movement mechanism, a slewing ring, a loading mechanism in the form of an annular conveyor loader, hydraulic and electrical systems, etc.

Исполнительный орган, состоящий из элекродвигателя, редуктора, стрелы и резцовой коронки, шарнирно закреплен на опорно-поворотном устройстве своими цапфами. К этому же устройству присоединены два гидродомкрата, служащих для ограниченного перемещения исполнительного органа в вертикальной плоскости. Опорно-поворотное устройство состоит из неподвижного основания, которое жестко закреплено на раме комбайна, и поворотной стойки, снабженной подшипником качения. Поворот стойки в горизонтальной плоскости совместно с исполнительным органом осуществляется двумя гидродомкратами, прикрепленными к раме комбайна. The executive body, which consists of an electric motor, gearbox, boom and cutter crown, is pivotally mounted on the slewing ring with its own pins. Two hydraulic jacks are attached to the same device, which serve for limited movement of the actuator in a vertical plane. The rotary support device consists of a fixed base, which is rigidly fixed to the frame of the combine, and a rotary rack equipped with a rolling bearing. The rotation of the rack in the horizontal plane together with the executive body is carried out by two hydraulic jacks attached to the frame of the combine.

К основным недостаткам рассматриваемого комбайна следует отнести: довольно сложная конструкция опорно-поворотного устройства, которая требует наличия двух пар гидродомкратов для перемещения исполнительного органа в вертикальной и горизонтальной плоскостях; отсутствие телескопического выдвижения исполнительного органа относительно опорно-поворотного устройства. The main disadvantages of the combine under consideration include: a rather complicated design of the slewing ring, which requires two pairs of hydraulic jacks to move the actuator in the vertical and horizontal planes; lack of telescopic extension of the actuator relative to the slewing ring.

Наиболее близкими по конструкции и компоновочной схеме проходческого комбайна и его стреловидного исполнительного органа являются проходческие комбайны 4ПУ и 4ПП-2М,(см. "Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных горных выработок" /под ред. Б.Ф.Братченко. -М:. Недра, 1975, с. 56-59, 70-79; "Машины и оборудование для угольных шахт". Справочник /под ред. В.Н.Хорина. М:. Недра, 1987. с. 211-214, 220-223). The closest in design and layout of a roadheader and its arrow-shaped executive body are 4PU and 4PP-2M roadheaders, (see "Machines and equipment for horizontal and inclined workings" / edited by B.F. Bratchenko. -M :. Nedra, 1975, pp. 56-59, 70-79; "Machines and equipment for coal mines. Handbook / edited by V.N. Khorin. M :. Nedra, 1987. S. 211-214, 220 -223).

Рассматриваемые комбайны имеют аналогичную компоновочную схему основных узлов за исключением гусеничного механизма передвижения: комбайн 4ПУ имеет одноприводной, а 4ПП-2М - индивидуальный привод на каждую гусеничную тележку. Комбайны 4ПУ и 4ПП-2М различаются также по области применения. The considered combines have the same layout of the main units with the exception of the caterpillar movement mechanism: the 4PU combine has a single-drive, and 4PP-2M has an individual drive for each tracked cart. Combines 4PU and 4PP-2M also vary in scope.

Исполнительный орган проходческого комбайна 4ПУ состоит из электродвигателя, редуктора, стрелы с резцовой отбойной коронкой и рамы, вдоль которой электродвигатель, редуктор и стрела с коронкой могут телескопически выдвигаться посредством специальных гидродомкратов. The executive body of the 4PU tunneling machine consists of an electric motor, gearbox, boom with a cutter breaker crown and a frame along which the electric motor, gearbox and boom with crown can be telescopically extended using special hydraulic jacks.

Опорно-поворотное устройство исполнительного органа смонтировано на корпусе комбайна и представляет собой поворотную турель, которая служит для шарнирного закрепления в ее цапфах исполнительного органа, два гидродомкрата подъема исполнительного органа и два гидродомкрата поворота турели вместе с исполнительным органом в горизонтальной плоскости. The rotary support device of the actuator is mounted on the combine body and is a rotary turret, which serves for pivotally securing the actuator in its pins, two lifting jacks for lifting the actuating organ and two jacks for turning the turret together with the actuator in the horizontal plane.

Погрузочное устройство комбайна представляет собой наклонный стол с нагребающими лапами и центрально расположенным скребковым конвейером. The loading device of the harvester is an inclined table with chopping feet and a centrally located scraper conveyor.

Основным недостатком проходческого комбайна 4ПУ является его опорно-поворотное устройство. Этот недостаток заключается в сложности и громоздкости конструкции, наличии четырех гидродомкратов для подъема и поворота исполнительного органа, а также сложности управления его перемещением. The main disadvantage of the 4PU roadheader is its slewing ring. This disadvantage lies in the complexity and bulkiness of the design, the presence of four hydraulic jacks for lifting and turning the actuator, as well as the complexity of controlling its movement.

На основании вышеизложенного имеется необходимость в разработке более простой и надежной конструкции опорно-поворотного механизма для исполнительного органа проходческого комбайна. Based on the foregoing, there is a need to develop a simpler and more reliable design of the slewing gear for the executive body of a roadheader.

Целью настоящего изобретения является разработка компоновочной схемы проходческого комбайна, имеющего в своем составе опорно-поворотный механизм, исключающий наличие поворотного узла - турели и уменьшение количества гидродомкратов подъема и поворота исполнительного органа. The aim of the present invention is to develop a layout of a roadheader, incorporating a rotary support mechanism, eliminating the presence of a rotary node - turrets and reducing the number of jacks for lifting and turning the actuator.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что проходческий комбайн для проведения горных выработок, включающий стреловидный исполнительный орган, погрузочное устройство в виде наклонного стола с нагребающими лапами и центрально расположенного скребкового конвейера, опорно-поворотное устройство, гусеничный механизм передвижения и электрогидравлическую систему управления, отличающийся тем, что опорно-поворотное устройство выполнено в виде вертикальной опорной стойки, неподвижно смонтированной на раме комбайна. К опорной стойке присоединен стреловидный исполнительный орган, состоящий из электродвигателя, редуктора, стрелы с отбойной коронкой и рамы. Исполнительный орган соединен со стойкой опорно-поворотного механизма при помощи кронштейна, жестко смонтированного на его раме, и двух гидродомкратов, снабженных карданновыми шарнирами, которые смонтированы на опорно-поворотном устройстве. Гидродомкраты другими своими концами шарнирно связаны с боковыми сторонами рамы исполнительного органа. Они обеспечивают угловые перемещения исполнительного органа: при синхронном движении в вертикальной плоскости, а при встречном - в горизонтальной. According to the invention, the goal is achieved in that a roadheader for mining, including a swept executive, a loading device in the form of an inclined table with raking legs and a centrally located scraper conveyor, a slewing ring, a caterpillar movement mechanism and an electro-hydraulic control system, characterized in that the rotary support device is made in the form of a vertical support rack, motionlessly mounted on the frame of the combine. An arrow-shaped executive body is connected to the support column, consisting of an electric motor, a gearbox, an arrow with a breaker crown and a frame. The executive body is connected to the support of the slewing gear with an arm rigidly mounted on its frame, and two hydraulic jacks equipped with cardan joints that are mounted on the slewing gear. The hydraulic jacks with their other ends are pivotally connected to the lateral sides of the frame of the executive body. They provide angular movements of the executive body: with synchronous movement in a vertical plane, and with oncoming movement - in a horizontal one.

Предлагаемая конструктивная схема опорно-поворотного устройства для стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна приводит к значительному снижению металлоемкости, уменьшению числа гидродомкратов, предназначенных для перемещения исполнительного органа в пространстве в процессе обработки забоя, упрощает и улучшает гидравлическую систему управления, повышает надежность соединительных узлов между исполнительным органом и опорно-поворотным устройством и снижает стоимость проходческого комбайна. The proposed design of the rotary support device for the swept executive body of a roadheader leads to a significant reduction in metal consumption, a decrease in the number of hydraulic jacks designed to move the executive body in space during the processing of the face, simplifies and improves the hydraulic control system, increases the reliability of the connecting nodes between the executive body and rotary support device and reduces the cost of a roadheader.

Существенные отличия. Significant differences.

Проходческий комбайн для проведения горных выработок, включающий стреловидный исполнительный орган, погрузочный механизм в виде наклонного стола с нагребающим лапами и центрально расположенного скребкового конвейера, опорно-поворотное устройство, гусеничный механизм передвижения и электрогидравлическую систему управления, имеет опорное устройство, к которому шарнирно прикреплен стреловидный исполнительный орган. Опорное устройство выполнено в виде вертикальной стойки и неподвижно смонтировано на раме комбайна. К опорной стойке исполнительный орган присоединен своей рамой при помощи кронштейна и карданнового шарнира, а также двумя гидродомкратами. Гидродомкраты своими верхними концами шарнирно связаны с рамой исполнительного органа, а нижними - посредством кардановых шарниров с опорной стойкой. Опорно-поворотное устройство обеспечивает угловые перемещения исполнительного органа; в вертикальной плоскости при синхронном движении гидродомкратов, а в горизонтальной - при встречном движении. A roadheader for mining, including a swept executive body, a loading mechanism in the form of an inclined table with riser legs and a centrally located scraper conveyor, a slewing rotary device, a caterpillar movement mechanism and an electro-hydraulic control system, has a supporting device to which a swept executive is pivotally attached organ. The supporting device is made in the form of a vertical rack and is motionlessly mounted on the frame of the combine. The executive body is connected to the support column by its frame with the help of an arm and a cardan joint, as well as two hydraulic jacks. The hydraulic jacks with their upper ends are pivotally connected to the frame of the executive body, and the lower ones - by means of cardan joints with a support stand. Slewing-rotary device provides angular displacement of the executive body; in the vertical plane with synchronous movement of hydraulic jacks, and in the horizontal - with oncoming movement.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - общая конструктивная схема предлагаемого проходческого комбайна (вид сбоку);
на фиг. 1 - конструктивная схема проходческого комбайна в плане.The invention is illustrated by drawings, where
in FIG. 1 is a general structural diagram of the proposed roadheader (side view);
in FIG. 1 is a structural diagram of a roadheader in plan.

Проходческий комбайн для проведения горных выработок состоит из стреловидного исполнительного органа 1, погрузочного механизма 2, опорно-поворотного устройства 3, гусеничного механизма передвижения 4, корпуса 5 и электрогидравлической системы управления 6. Исполнительный орган 1 состоит из электродвигателя 7, редуктора, стрелы с отбойной коронкой 8 и рамы 9. На раме 9 жестко смонтирован кронштейн 10, который при помощи карданового шарнира 11 соединен со стойкой опорно-поворотного устройства 3. Для углового перемещения исполнительного органа 1 служат два гидродомкрата 12, которые своими верхними частями соединены шарнирно с рамой 9 исполнительного устройства 3 при помощи кардановых шарниров 13. Опорно-поворотное устройство 3, выполненное в виде вертикальной опорной стойки, жестко смонтировано на раме 14 комбайна. Погрузочное устройство 2 состоит из наклонного стола с нагребающими лапами 15 и центрально расположенного скребкового конвейера 16. Гусеничный механизм перемещения 4 состоит из гусеничных тележек с приводом 17. A roadheader for mining consists of a sweep-type actuator 1, a loading mechanism 2, a slewing ring 3, a caterpillar movement mechanism 4, a housing 5 and an electro-hydraulic control system 6. The actuator 1 consists of an electric motor 7, a gearbox, an arrow with a breaker crown 8 and frames 9. A bracket 10 is rigidly mounted on the frame 9, which, by means of a cardan joint 11, is connected to the support of the support-rotary device 3. For angular movement of the actuator 1 luzhat two hydraulic jacks 12 which are at their upper portions pivotally connected to the frame 9 of the actuator 3 by means of gimbal joints 13. Rotary support device 3 is configured as a vertical support column rigidly mounted on the frame 14 harvester. The loading device 2 consists of an inclined table with raking legs 15 and a centrally located scraper conveyor 16. The caterpillar moving mechanism 4 consists of caterpillar trolleys with a drive 17.

На фиг. 2 представлена конструктивная схема комбайна в плане. Опорно-поворотное устройство 3 состоит из вертикальной стойки, на которой жестко смонтирована опорная плита 18. На плите 18 закреплены кардановые шарниры 11 и 13 соответственно для кронштейна 10 рамы 9 исполнительного органа 1 и гидродомкратов 12, служащих для углового перемещения исполнительного органа 1. In FIG. 2 shows a structural diagram of the harvester in plan. The rotary support device 3 consists of a vertical rack on which the base plate 18 is mounted rigidly. Cardan hinges 11 and 13 are fixed to the plate 18 for the bracket 10 of the frame 9 of the actuator 1 and the hydraulic jacks 12, which serve for the angular movement of the actuator 1.

Принцип работы предлагаемого комбайна следующий. The principle of operation of the proposed combine is as follows.

В зависимости от физико-механических свойств горных пород проходческого забоя выбирается наиболее рациональная схема его обработки. Проходческий комбайн гусеничным механизмом передвижения 4 при вращающейся отбойной коронке 8 подается на забой и осуществляет зарубку на определенную глубину после чего при помощи гидродомкратов 12 производится последовательная обработка (разрешение) всей площади забоя. При этом вертикальные перемещения исполнительного органа 1 производятся при синхронной работе двух гидродомкратов 12 (положения исполнительного органа I и III фиг. 1), а горизонтальные - при встречном движении поршней (цилиндров) гидродомкратов 12 (положения исполнительного органа I и II фиг. 2). Второй цикл по обработке забоя осуществляется без передвижения комбайна. В этом случае внедрение исполнительного органа 1 в проходческий забой происходит посредством телескопического выдвижения отбойной коронки 8 совместно со стрелой, редуктором и электродвигателем 7 относительно рамы 9 при помощи гидродомкратов раздвижки (на конструктивных схемах не показаны), которые закреплены на раме 9 (положения исполнительного органа I и II фиг. 1). Depending on the physicomechanical properties of the tunnels, the most rational scheme for its processing is selected. A roadheader with a caterpillar movement mechanism 4 with a rotary chipping crown 8 is fed to the face and cuts to a certain depth, after which, using hydraulic jacks 12, the entire area of the face is sequentially processed (resolved). In this case, vertical movements of the actuator 1 are performed during the synchronous operation of two hydraulic jacks 12 (positions of the actuator I and III of Fig. 1), and horizontal movements when the pistons (cylinders) of the hydraulic jacks 12 meet (positions of the actuator I and II of Fig. 2). The second cycle for processing the face is carried out without moving the combine. In this case, the introduction of the actuator 1 into the tunneling face occurs by telescoping the pick-up crown 8 together with the boom, gearbox and electric motor 7 relative to the frame 9 using sliding jacks (not shown on the structural diagrams), which are mounted on the frame 9 (positions of the actuator I and II of Fig. 1).

Дальнейшая работа комбайна состоит из повторяющихся первого и второго циклов. Одновременно с разрушением забоя исполнительным органом 1 осуществляется погрузка горной массы погрузочным механизмом 1. Further work of the combine consists of repeating the first and second cycles. Simultaneously with the destruction of the face by the executive body 1, the rock is loaded with the loading mechanism 1.

Claims

A roadheader for mining, including an arrow-shaped actuator, a loading mechanism in the form of an inclined table with raking legs and a centrally located scraper conveyor, a slewing ring device, a caterpillar movement mechanism and an electro-hydraulic control system, characterized in that the slewing ring is made in in the form of a vertical support rack, motionlessly mounted on the frame of the combine, and the swept executive body is connected to it by its frame and using the bracket and two hydraulic jacks, while the bracket and hydraulic jacks are connected to the support column by cardan joints with the possibility of limited angular rotation of the actuator in vertical and horizontal planes, respectively, with synchronous and oncoming movement of the hydraulic jacks.