RU2260120C1

RU2260120C1 - Auger cutting tool

Info

Publication number: RU2260120C1
Application number: RU2004120647/03A
Authority: RU
Inventors: Л.С. Костерин (RU); Л.С. Костерин; В.П. Дмитрин (RU); В.П. Дмитрин
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2005-09-10

Abstract

FIELD: mining equipment, particularly auger cutting tools of narrow-cut mining machines used in production faces for underground mineral excavation.

SUBSTANCE: auger cutting tool has cylindrical body and loading blade with screw surface on which cutter holders with cutters are installed. Generator of the screw surface is curvilinear and has concave surface arranged from working blade surface side. Radius of curvature provides 40-50° angle defined between lines tangent to outer circle of screw blade and to blade generator in point of their intersection.

EFFECT: increased efficiency of auger cutting tool.

3 dwg

Description

Изобретение относится к горным машинам, а именно к шнековым исполнительным органам узкозахватных выемочных машин, используемых в очистных забоях для добычи полезных ископаемых подземным способом.The invention relates to mining machines, and in particular to auger actuators of narrow gripping mining machines used in mines for underground mining of minerals.

Известен исполнительный орган очистного комбайна /1, стр.160, рис.2.44/, выполненный в виде барабана с вертикальной осью вращения, на котором закреплены режущие инструменты (резцы). Недостатком этого исполнительного органа является плохая погрузочная способность отбитого полезного ископаемого на забойный конвейер. Для эффективной погрузочной способности исполнительного органа барабанного типа он снабжается специальным погрузочным щитком.The known executive body of the shearer / 1, p. 160, Fig. 2.44 /, made in the form of a drum with a vertical axis of rotation, on which are mounted cutting tools (cutters). The disadvantage of this executive body is the poor loading ability of the recaptured mineral to the downhole conveyor. For effective loading ability of the drum-type actuator, it is equipped with a special loading plate.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шнековый исполнительный орган /2/, включающий цилиндрический корпус и погрузочную лопасть (одну или несколько) с винтовой поверхностью, на которой расположены резцедержатели с резцами.The closest to the proposed invention by technical nature and the achieved result is a screw actuator / 2 /, including a cylindrical body and a loading blade (one or more) with a helical surface on which toolholders with cutters are located.

В известном техническом решении образующая винтовой лопасти имеет прямолинейный вид и расположена по радиусу (перпендикулярно) относительно цилиндрического корпуса. Прямолинейность лопасти и радиальное ее расположение в поперечном сечении шнека не обеспечивает возможной максимальной производительности шнека при погрузке отбитого угля на забойный конвейер. Прямолинейное исполнение лопасти при вращении шнекового исполнительного органа создает центробежные силы, которые, воздействуя на отбитый уголь, находящийся между лопостями, стремятся переместить его относительно лопасти наружу от центра к внешней поверхности и прижать уголь к забою, что создает дополнительные сопротивления движению угля вдоль лопасти, так как на забое имеются неровности от воздействия резцов. Вследствие этого снижается скорость потока и производительность шнекового исполнительного органа.In a known technical solution, the generatrix of the helical blade has a rectilinear shape and is located along the radius (perpendicular) relative to the cylindrical body. The straightness of the blade and its radial location in the cross section of the screw does not provide the maximum possible performance of the screw when loading beaten coal on the face conveyor. The rectilinear design of the blade during rotation of the screw actuator creates centrifugal forces, which, acting on the beaten coal located between the blades, tend to move it relative to the blade outward from the center to the outer surface and press the coal to the bottom, which creates additional resistance to the movement of coal along the blade, so as on the bottom there are irregularities from the impact of incisors. As a result, the flow rate and productivity of the screw actuator are reduced.

Задачей изобретения является повышение эффективности шнекового исполнительного органа.The objective of the invention is to increase the efficiency of the screw Executive body.

Эта задача решается за счет того, что в шнековом исполнительном органе, включающем цилиндрический корпус и погрузочную лопасть с винтовой поверхностью, на которой установлены резцедержатели с резцами, при этом образующая винтовой поверхности выполнена криволинейной формы, вогнутая поверхность которой расположена с рабочей стороны лопасти, а радиус кривизны выполнен таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности винтовой лопасти и к образующей лопасти в точке их пересечения составлял 40-50°.This problem is solved due to the fact that in a screw executive body, which includes a cylindrical body and a loading blade with a screw surface, on which tool holders with cutters are mounted, the forming of the screw surface is made of a curved shape, the concave surface of which is located on the working side of the blade, and the radius the curvature is made so that the angle between the tangent lines to the outer circumference of the screw blade and to the generatrix of the blade at the point of intersection is 40-50 °.

На фиг.1 изображен шнековый исполнительный орган (главный вид); на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1 и на фиг.3 - схема расположения сил, действующих от угля на шнековую лопасть при ее вращении.In Fig.1 shows a screw Executive body (main view); figure 2 is a view along arrow A in figure 1 and figure 3 is a layout of the forces acting from coal on the screw blade during its rotation.

Шнековый исполнительный орган включает цилиндрический корпус 1, погрузочную лопасть 2. По внешней цилиндрической образующей винтовой поверхности погрузочной лопасти размещены линейные резцы 3.The screw actuator includes a cylindrical housing 1, a loading blade 2. Linear cutters 3 are placed along the outer cylindrical generatrix of the helical surface of the loading blade.

Параметры кривизны лопасти определяются из следующих выводов (см. фиг.3). При вращении шнекового исполнительного органа лопасть воздействует на отбитую массу угля. Под воздействием вращения шнека возникает центробежная сила, стремящаяся переместить уголь от центра к периферии относительно лопасти. Центробежная сила определяется из выражения

где m - масса угля, находящегося внутри шнекового исполнительного органа, кг; R - наружный радиус шнекового исполнительного органа, м.; ω - угловая скорость, рад/с; g=9,81 м/с² - ускорение при свободном падении.The curvature parameters of the blades are determined from the following conclusions (see figure 3). During the rotation of the screw actuator, the blade acts on the beaten-off mass of coal. Under the influence of the screw rotation, a centrifugal force arises, which tends to move the coal from the center to the periphery relative to the blade. Centrifugal force is determined from the expression

where m is the mass of coal located inside the screw Executive body, kg; R is the outer radius of the screw actuator, m .; ω is the angular velocity, rad / s; g = 9.81 m / s ² - acceleration during free fall.

Если образующая лопасть шнека прямолинейна, то с этой силой уголь будет прижиматься к забою и создавать дополнительное сопротивление при движении его вдоль шнекового исполнительного органа. При криволинейной поверхности образующей лопасти центробежная сила F на выходе к внешнему диаметру шнека разлагается на две силы Р и N. P - сила прижатия угля к лопасти, N - сила трения угля о лопасть. Наиболее благоприятные условия для потока, когда сила P=N. Это равенство обеспечивается при угле β=45°. Угол β определяется между касательной линией к наружной поверхности в конечной точке лопасти и линией продолжения лопасти из этой точки. Пределы этого угла можно ограничить 40-50°. В этом интервале силы Р и N незначительно отличаются друг от друга. Таким образом, радиус изгиба образующей лопасти должен быть таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности шнекового исполнительного органа и к лопасти в точке их пересечения составлял 40-50° (при угле менее 40° снижается сила трения N угля по лопасти и уголь выходит за пределы шнека, касаясь забоя, при угле более 50° сила трения значительно увеличивается, увеличивая тем самым сопротивление движению угля вдоль шнека).If the forming auger blade is straightforward, then with this force the coal will be pressed against the face and create additional resistance when moving along the auger actuator. With the curved surface of the forming blade, the centrifugal force F at the outlet to the outer diameter of the screw decomposes into two forces P and N. P is the force of coal pressing against the blade, N is the coal friction force on the blade. The most favorable conditions for flow are when the force is P = N. This equality is ensured at an angle β = 45 °. The angle β is determined between the tangent line to the outer surface at the end point of the blade and the line of continuation of the blade from this point. The limits of this angle can be limited to 40-50 °. In this interval, the forces P and N slightly differ from each other. Thus, the bending radius of the generatrix of the blade should be such that the angle between the tangent lines to the outer circumference of the screw actuator and the blade at the point of intersection is 40-50 ° (when the angle is less than 40 °, the friction force N of the coal along the blade decreases and the coal leaves outside the screw, touching the face, at an angle of more than 50 ° the friction force increases significantly, thereby increasing the resistance to movement of coal along the screw).

Шнековый исполнительный орган работает следующим образом. Корпус шнека 1 вместе с погрузочной лопастью 2 и резцами 3 вращаются. При движении выемочной машины вдоль забоя резцы 3 разрушают полезное ископаемое, которое распределяется внутри шнека между винтовыми лопастями. Винтовая поверхность лопасти, воздействуя на отбитый уголь, перемещает его вдоль шнека и выбрасывает из зоны своего действия на забойный конвейер. Вместе с тем на массу угля воздействуют и центробежные силы, стремящиеся переместить уголь к наружной поверхности шнека. Однако криволинейность образующей лопасти по высоте способствует удержанию угля в пределах лопасти за счет силы трения N и скручивания потока в пределах лопасти. Это снижает контакт отбитого угля с забоем и снижает сопротивление движению угля вдоль шнека.Screw executive body operates as follows. The screw housing 1 together with the loading blade 2 and the cutters 3 rotate. When moving a mining machine along the face, the cutters 3 destroy the mineral that is distributed inside the screw between the screw blades. The screw surface of the blade, acting on the beaten-off coal, moves it along the screw and throws it out of the zone of its action onto the downhole conveyor. At the same time, centrifugal forces, which tend to move coal to the outer surface of the screw, also affect the mass of coal. However, the curvilinearity of the forming blade in height contributes to the retention of coal within the blade due to the friction force N and twisting of the flow within the blade. This reduces the contact of the beaten coal with the face and reduces the resistance to movement of coal along the screw.

Технические преимущества предложенного шнекового исполнительного органа заключаются в повышении эффективности его применения.The technical advantages of the proposed screw executive body are to increase the efficiency of its use.

Повышение эффективности достигается за счет:Improving efficiency is achieved by:

- снижения мощности, затрачиваемой на погрузку угля шнеком в результате устранения контакта угля с забоем при его движении вдоль шнека;- reducing the power spent on loading coal with the screw as a result of eliminating the contact of coal with the face when it moves along the screw;

- повышения производительности за счет увеличения скорости движения потока угля вдоль шнека в связи со снижением сопротивления его движения.- increase productivity by increasing the speed of coal flow along the screw in connection with a decrease in resistance to its movement.

Источники информации:Sources of information:

1. Сафохин М.С. Горные машины и оборудование: Учебник для вузов/ М.С.Сафохин, Б.А.Александров, В.И.Нестеров. - М.: Недра, 1995. - 462 с.1. Safokhin M.S. Mining machinery and equipment: Textbook for high schools / M.S.Safokhin, B.A. Aleksandrov, V.I. Nesterov. - M .: Nedra, 1995 .-- 462 p.

2. Патент RU №2149995, 7 Е 21 С 25/04, Е 21 С 25/10, 2000 г.2. Patent RU No. 2149995, 7 Е 21 С 25/04, Е 21 С 25/10, 2000

Claims

A screw executive body, including a cylindrical body and a loading blade with a screw surface on which toolholders with cutters are mounted, characterized in that the forming screw surface of the blade is made of a curved shape, the concave surface of which is located on the working side of the blade, while the radius of curvature should be such so that the angle between the tangent lines to the outer circumference of the helical blade and to the generatrix of the blade at the point of intersection is 40-50 °.