RU2794114C1

RU2794114C1 - Cutting head for excavating hard rock from the rock face plane and cutting device for creating a tunnel

Info

Publication number: RU2794114C1
Application number: RU2022100740A
Authority: RU
Inventors: Мартин ГИМПЕЛЬ; Губерт КАРГЛЬ; Бернард ЭБНЕР; Гюнтер ШТАБЕР
Original assignee: Сандвик Майнинг Энд Констракшн Г.М.Б.Х.
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2023-04-11

Abstract

FIELD: mining machine.

SUBSTANCE: mining machine intended for laying tunnels or underground mining ways. Cutting head for extracting hard rocks from the rock face plane contains a holder configured to be attached to the cutting arm of the cutting device, a drive shaft supported rotatably by the specified holder, while the drive shaft is mounted rotatably around the drive axis and contains on one at the end, a supporting part for installing disk cutters, and disk cutters mounted on the supporting part and made with the possibility of cutting the face plane. Each disk cutter is rotatable around the respective support axis. The disk cutters are attached to said support part in such a way that the support axes of the disk cutters cross each other at the intersection point on the drive axis and are located within a common conical surface. Disk cutters have the same design. A mining machine containing said cutting head is also described.

EFFECT: effective cutting of rock in any geological conditions and ensuring high performance.

15 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к режущей головке и к горной машине, предназначенной для прокладки туннелей или подземных штреков, и, в частности, но не исключительно, к подрезающему устройству, способному резать материал твердых горных пород.The present invention relates to a cutting head and a mining machine for tunneling or underground drifting, and in particular, but not exclusively, to a cutting device capable of cutting hard rock material.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Для прокладки горизонтальных выработок, туннелей, подземных штреков и им подобных было разработано множество различных типов машин для выемки породы, в которых на рычаге установлена вращающаяся головка для создания требуемого профиля поперечного сечения туннеля. Чтобы выполнить прокладку туннеля с более низким профилем с меньшей высотой туннеля, которая может быть сравнима с диаметром режущей головки, создание туннеля можно выполнять путем горизонтального качания режущей головки, каждый раз срезая один слой путем поворотного перемещения режущей головки в боковом направлении. Для приспособления к резке твердых горных пород в существующей конструкции предусмотрены дискообразные или шарошечно-образные виды резцов, при этом для достижения эффекта подрезания дисковые резцы располагают на режущей головке с обеспечением расположения осей вращения дисковых резцов по существу параллельно осям вращения режущей головки.For laying horizontal workings, tunnels, underground drifts and the like, many different types of rock excavation machines have been developed in which a rotating head is mounted on an arm to create the required tunnel cross-sectional profile. In order to perform lower profile tunneling with a lower tunnel height that can be comparable to the diameter of the cutting head, tunneling can be performed by rocking the cutting head horizontally, cutting one layer each time by rotating the cutting head laterally. To adapt to cutting hard rocks, the existing design provides disk-shaped or cone-shaped types of cutters, while in order to achieve the undercutting effect, the disk cutters are placed on the cutting head with the axes of rotation of the disk cutters located essentially parallel to the axes of rotation of the cutting head.

В патентном документе ZA 200206394 приведено описание машины для извлечения твердых горных пород, в которой дисковые или шарошечные инструменты работают по принципу подрезания, при этом дисковые или шарошечные инструменты установлены с возможностью вращения на поворотном рычаге машины вместе с головкой, несущей указанные инструменты, оси вращения которых проходят по существу в направлении оси рычага, при этом головка, несущая инструменты на раме машины, установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. В патентном документе WO 0201045 приведено описание горной машины, которая подобна вышеописанной машине.The patent document ZA 200206394 describes a machine for extracting hard rock, in which disk or roller tools work according to the undercutting principle, while the disk or roller tools are mounted for rotation on the rotary arm of the machine together with a head carrying said tools, the rotation axes of which extend substantially in the direction of the axis of the lever, while the tool-carrying head on the machine frame is rotatably mounted about a vertical axis. Patent document WO 0201045 describes a mining machine which is similar to the machine described above.

Однако в описанной выше машине на начальном этапе контакта с горной породой в отдельных режущих инструментах возникает пиковое усилие (когда дисковые или шарошечные инструменты ударяются о плоскость забоя горной породы), а на конечном этапе выхода из горной породы (когда дисковые или шарошечные инструменты выходят из плоскости забоя горной породы), в частности имеется пиковое значение силы реакции со стороны горной породы, состоящей из нормальной составляющей силы и поперечной составляющей силы, причем в данном документе среднее значение силы реакции рассматривается в статистическом смысле. Такое пиковое значение силы приводит к дополнительному износу дисковых или шарошечных инструментов. Следовательно, обычные врубовые машины не оптимизированы для резания твердых горных пород в процессе эффективного создания туннеля или подземной полости с уменьшенным износом и уменьшенными производственными затратами. Соответственно необходимо создать врубовую машину, в которой были бы решены эти проблемы.However, in the machine described above, at the initial stage of contact with the rock in individual cutting tools, a peak force occurs (when the disk or cone tools hit the rock face plane), and at the final stage of rock exit (when the disk or cone tools go out of the plane rock bottom), in particular, there is a peak value of the reaction force from the rock, consisting of a normal component of the force and a transverse component of the force, and in this document the average value of the reaction force is considered in a statistical sense. This peak force results in additional wear on the disc or cone tools. Consequently, conventional miners are not optimized for cutting hard rock in the process of effectively creating a tunnel or underground cavity with reduced wear and reduced production costs. Accordingly, it is necessary to create a cutting machine in which these problems would be solved.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является создание режущей головки и горной машины, предназначенных для резания твердых горных пород, имеющих прочность обычно выше 120 МПа в режиме подрезания, в частности для выполнения туннеля с пониженным профилем. Другой специфической задачей является создание режущей головки с меньшим износом ее режущих инструментов во время резания. Еще одной специфической задачей является создание горной машины, которая при движении вперед и во время работы создает траекторию реза с переменным расстоянием между резами.The object of the present invention is to provide a cutting head and a mining machine for cutting hard rock having a strength typically above 120 MPa in undercutting mode, in particular for making a tunnel with a reduced profile. Another specific object is to provide a cutting head with less wear on its cutting tools during cutting. Another specific task is to create a mining machine that, when moving forward and during operation, creates a cut path with a variable distance between the cuts.

Цель заключается в устранении негативного эффекта, присущего традиционной врубовой машине, в которой ось вращения дискового резца по существу выровнена с осью вращения режущей головки, на которой установлены дисковые резцы, и заключающегося в том, что во время продвижения вперед режущей головки отдельные дисковые резцы, как правило, обеспечивают по существу равные расстояния между резами, при этом, дополнительно, когда дисковый резец врезается в горную породу и выходит из контакта с горной породой, глубина проникновения приближается к минимальному нулевому значению, и режущая головка в этой традиционной конструкции испытывает действие силы реакции пиковой величины, возникающей на начальном этапе контакта с горной породой и на конечном этапе при выходе из горной породы. В режиме подрезания такие пиковые силы в меньшей степени влияют на производительность резания и в большей степени вызывают значительный износ дискового резца.The purpose is to eliminate the negative effect inherent in the conventional cutter, in which the axis of rotation of the disk cutter is substantially aligned with the axis of rotation of the cutting head on which the disk cutters are mounted, in which, during the advancement of the cutting head, the individual disk cutters, as generally provide substantially equal distances between cuts, furthermore, as the disc cutter cuts into and out of rock contact, the penetration depth approaches a minimum of zero and the cutting head in this conventional design is subjected to a peak reaction force. the value that occurs at the initial stage of contact with the rock and at the final stage when leaving the rock. In undercutting mode, such peak forces have less effect on cutting performance and cause significant wear on the disc cutter to a greater extent.

Для преодоления вышеупомянутого негативного эффекта группу дисковых резцов или дискообразных шарошечных резцов располагают на опорной части таким образом, что соответствующая ось вращения каждого дискового резца проходит по существу поперек оси вращения режущей головки, при этом отдельный дисковый резец создает канавку или канал в плоскости забоя породы, когда указанную головку приводят в движение вокруг ее оси вращения. Затем головка может быть повернута вбок, чтобы преодолеть относительно низкую прочность на растяжение нависающей породы и разрушить ее с помощью силы и энергии, которые значительно ниже, чем более распространенное сжимающее режущее действие, обеспечиваемое режущими зубцами и им подобными. Предпочтительно отдельный дисковый резец имеет характерно переменное расстояние между резами за один оборот режущей головки, при этом отсутствует пиковое значение силы реакции на начальном этапе контакта с породой и на конечном этапе выхода из породы.To overcome the aforementioned negative effect, a group of disk cutters or disk-shaped cutters are positioned on the bearing part so that the respective axis of rotation of each disk cutter is substantially transverse to the axis of rotation of the cutting head, with a separate disk cutter creating a groove or channel in the bottom plane of the rock when said head is driven about its axis of rotation. The head can then be turned sideways to overcome the relatively low tensile strength of the overhanging rock and break it with a force and energy that is significantly lower than the more common compressive cutting action provided by cutting teeth and the like. Preferably, the individual disc cutter has a characteristically variable distance between cuts per revolution of the cutting head, and there is no reaction force peak at the initial stage of contact with the formation and at the final stage of exit from the formation.

Чтобы получить высокую эффективность резания и справиться с прочностью твердой горной породы (что требует наличия значительной боковой силы, приложенной к плоскости забоя горной породы), обычно необходимо, чтобы каждый отдельный дисковый резец содержал один слой кольцевой режущей кромки, например, кольцо с режущими пластинами, или один слой кольцевого режущего приспособления, образованного краевыми режущими наконечниками режущих элементов (таких как режущие выступающие элементы), расположенных на наружной периферии дискового резца. Это соответствует режиму однослойного резания, когда при каждом поперечном повороте рычага режущего узла режущая головка удаляет один слой породы. В этом режиме множество слоев породы последовательно разрушаются один за другим, при этом каждый слой больше не удерживается на свободной плоскости забоя горной породы (поскольку соседний слой уже растрескался предыдущим циклом обработки резанием), при этом отдельные слои могут быть разрушены намного легче, поэтому расходуется меньше энергии и, следовательно, требуемая общая мощность резания снижается. Напротив, в режиме многослойного резания множество слоев породы растрескиваются одновременно в одном и том же цикле обработки резанием, при этом внутренний слой породы ограничен наружным слоем породы и не поддается легкому растрескиванию. Примером режима многослойного резания является обычная шарошка, содержащая множество слоев режущих долот или долотообразных инструментов, расположенных спирально по окружности держателя или распределенных относительно центра вокруг оси вращения, например, размещенных на поверхности режущего инструмента, имеющего цилиндрическую, или конусообразную, или коническую форму. Такая шарошка не подходит или нецелесообразна для выемки твердой горной породы в режиме подрезания.In order to obtain high cutting efficiency and cope with the strength of hard rock (which requires a significant lateral force applied to the face plane of the rock), it is usually necessary that each individual disc cutter contains one layer of an annular cutting edge, for example, a ring with cutting inserts, or one layer of an annular cutter formed by edge cutting tips of cutting elements (such as cutting protrusions) located on the outer periphery of the disc cutter. This corresponds to a single-layer cutting mode, when with each transverse rotation of the lever of the cutting unit, the cutting head removes one layer of rock. In this mode, multiple rock layers are sequentially eroded one after the other, with each layer no longer held on a free rock face plane (because the adjacent layer has already been cracked by the previous cutting cycle), while individual layers can be eroded much more easily, so less energy and therefore the required total cutting power is reduced. In contrast, in the multi-layer cutting mode, multiple rock layers are cracked simultaneously in the same cutting cycle, while the inner rock layer is limited by the outer rock layer and is not easy to crack. An example of a multi-layer cutting mode is a conventional cutter containing a plurality of layers of cutting bits or chisel-shaped tools arranged helically around the circumference of the holder or distributed about the center around the axis of rotation, for example, placed on the surface of a cutting tool having a cylindrical, or cone-shaped, or conical shape. Such a cone is not suitable or impractical for excavating hard rock in undercutting mode.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена режущая головка для выемки твердых горных пород из плоскости забоя горной породы, содержащая держатель, выполненный с возможностью его прикрепления к рычагу режущего узла врубовой машины, и приводной вал, поддерживаемый, с возможностью вращения вокруг оси привода, указанным держателем и содержащий на одном конце опорную часть для установки дисковых резцов, дисковые резцы, установленные на опорной части и выполненные с возможностью подрезания плоскости забоя горной породы, причем каждый дисковый резец выполнен с возможностью вращения вокруг соответствующей опорной оси, при этом дисковые резцы присоединены к опорной части по существу таким образом, что опорные оси дисковых резцов проходят с пересечением друг с другом в точке пересечения на оси привода и расположены на общей конической поверхности. Другими словами, опорные оси проходят по существу радиально относительно точки пересечения и образуют конусообразную форму. Дисковые резцы присоединены к опорной части таким образом, что опорные оси дисковых резцов по существу пересекаются друг с другом в точке пересечения на оси привода и по существу расположены в пределах общей конической поверхности.In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a cutting head for extracting hard rock from a rock face plane, comprising a holder adapted to be attached to the arm of a cutting unit of a coal miner, and a drive shaft supported to rotate about a drive axis indicated holder and containing at one end a support part for installing disk cutters, disk cutters mounted on the support part and made with the possibility of cutting the rock face plane, each disk cutter is rotatable around the corresponding support axis, while the disk cutters are attached to the support parts essentially in such a way that the support axes of the disk cutters are intersecting with each other at the point of intersection on the axis of the drive and are located on a common conical surface. In other words, the reference axes extend substantially radially with respect to the point of intersection and form a tapered shape. The disk cutters are attached to the support part in such a way that the support axes of the disk cutters essentially intersect with each other at the intersection point on the drive axis and are essentially located within a common conical surface.

Дисковые резцы имеют кольцевые режущие кромки, причем при вращении режущей головки отдельные дисковые резцы могут попеременно входить в контакт с плоскостью забоя горной породы, а через некоторое время последовательно выходить из плоскости забоя горной породы, при этом около половины дисковых резцов не входят в контакт с горной породой в каждый момент времени. Когда дисковый резец врезается в горную породу, расстояние между резами имеет нулевое значение, и по мере продолжения резания расстояние между резами постепенно увеличивается до максимального значения, определяемого расстоянием предыдущего продвижения (первоначальный вруб) врубовой машины. По достижении максимального значения расстояние между резами уменьшается до нуля до тех пор, пока инструмент не выйдет из контакта с горной породой. Однако во время резания глубина проникновения дискового резца поддерживается более или менее постоянной на максимальном значении.The disk cutters have annular cutting edges, and when the cutting head rotates, individual disk cutters can alternately come into contact with the rock face plane, and after a while sequentially leave the rock face plane, while about half of the disk cutters do not come into contact with the rock. breed at any given time. When the disc cutter cuts into rock, the distance between cuts has a value of zero, and as cutting continues, the distance between cuts gradually increases to a maximum value determined by the distance of the previous advance (initial cut) of the cutter. When the maximum value is reached, the distance between cuts decreases to zero until the tool is out of contact with the rock. However, during cutting, the penetration depth of the disc cutter is kept more or less constant at the maximum value.

К основным положительным эффектам относятся значительное снижение усилий, действующих на дисковый резец, благодаря постепенному изменению расстояния между резами и значительное уменьшение прилегания дискового резца на начальном и конечном этапах отдельных резов. Уменьшение усилий включает уменьшение нормальной силы, перпендикулярной направлению продвижения инструмента, и уменьшение боковой силы, параллельной направлению продвижения инструмента, что предпочтительно приводит к меньшему износу и большему сроку службы инструмента, при этом менее частая замена дисковых резцов означает уменьшение избыточного времени простоя машины. Следовательно, не только сильно сокращаются затраты на замену изнашивающихся деталей, но и повышается производительность машины. Другим преимуществом является повышение качества стенки горной породы вследствие постепенного увеличения расстояния между резами, особенно на подошве выработки, своде и плоскости забоя.The main positive effects include a significant reduction in the forces acting on the disc cutter due to the gradual change in the distance between cuts and a significant reduction in the fit of the disc cutter at the initial and final stages of individual cuts. Reducing forces includes reducing the normal force perpendicular to the tool advance direction and reducing the lateral force parallel to the tool advance direction, which preferably results in less wear and longer tool life, with less frequent wheel cutter replacement means less unnecessary machine downtime. Consequently, not only the cost of replacing wear parts is greatly reduced, but also the productivity of the machine is increased. Another advantage is the improvement in the quality of the rock wall due to the gradual increase in the distance between the cuts, especially at the bottom of the working, the arch and the face plane.

Выражение «по существу» используется для описания ситуаций с некоторой степенью отклонения. Например, одна опорная ось может быть слегка смещена (например, расположена со смещением на ±15 мм) от общей конической поверхности, определяемой другими опорными осями, и/или может не проходить точно через общую вершину других осей опоры. Аналогичным образом, при рассмотрении углового отклонения указанное выражение относится к угловому смещению в диапазоне приблизительно от 0° до ± 20°, предпочтительно в диапазоне приблизительно от ± 1° до ± 15°, при этом опорные оси дисковых резцов, которые расположены по существу поперек оси вращения режущей головки, могут включать (или охватывать) перпендикулярное расположение.The expression "substantially" is used to describe situations with some degree of deviation. For example, one datum axis may be slightly offset (eg, ±15 mm offset) from a common conical surface defined by the other datum axes and/or may not pass exactly through the common apex of the other datum axes. Similarly, when considering angular deviation, this expression refers to an angular displacement in the range of approximately 0° to ± 20°, preferably in the range of approximately ± 1° to ± 15°, with the support axes of the disk cutters, which are located essentially transverse to the axis cutting head rotations may include (or cover) a perpendicular arrangement.

Дисковые резцы представляют собой все режущие инструменты, установленные на режущей головке, и никакие другие дисковые резцы, установленные в другой ориентации, к ним не относятся. Дисковые резцы расположены на одной стороне держателя. Они могут быть в целом кольцеобразными или дискообразными шарошечными резцами и могут иметь острую кольцевую режущую кромку, выполненную специально для подрезания твердой горной породы. В одном варианте выполнения каждый дисковый резец может содержать режущее кольцо или режущий диск, жестко присоединенный к втулке резца, которая установлена с возможностью вращения на валу диска, причем каждый вал диска находится в жестком соединении с опорной частью (такой как резцовый диск). В другом варианте выполнения втулка резца может быть прочно прикреплена к опорной части, а режущий диск прикреплен к валу диска с возможностью вращения относительно указанной втулки резца.Blades are all cutting tools mounted on the cutting head and no other blades mounted in any other orientation are included. Disc cutters are located on one side of the holder. They may be generally annular or disc-shaped cutters and may have a sharp annular cutting edge designed specifically for undercutting hard rock. In one embodiment, each disc cutter may include a cutting ring or cutting disc rigidly attached to a cutter hub that is rotatably mounted on a disc shaft, with each disc shaft in rigid connection with a support portion (such as a cutting disc). In another embodiment, the cutter bushing may be firmly attached to the support portion, and the cutting disc may be rotatably attached to the disc shaft relative to said cutter bushing.

Предпочтительно дисковые резцы расположены на одинаковом расстоянии от указанной точки пересечения.Preferably, the disk cutters are located at the same distance from the specified point of intersection.

Предпочтительно дисковые резцы имеют одинаковую конструкцию, причем предпочтительно дисковые резцы равномерно распределены по окружности в плоскости, перпендикулярной оси привода. Если смотреть из точки пересечения, то дисковые резцы равномерно распределены в соответствующем радиальном направлении.Preferably, the disc cutters are of the same design, and preferably the disc cutters are evenly distributed around the circumference in a plane perpendicular to the axis of the drive. Viewed from the point of intersection, the disk cutters are uniformly distributed in the respective radial direction.

Предпочтительно режущая головка дополнительно содержит маховик, присоединенный к приводному валу, например, присоединенный опосредованно через зубчатую передачу к приводному валу, при этом указанный маховик выполнен с возможностью накопления энергии вращения и своим моментом инерции способствует противодействию быстрым изменениям скорости вращения.Preferably, the cutting head further comprises a flywheel connected to the drive shaft, for example, connected indirectly through a gear to the drive shaft, said flywheel being capable of storing rotational energy and, by its moment of inertia, helping to counteract rapid changes in rotational speed.

Как вариант, каждый дисковый резец содержит один слой кольцевой режущей кромки или один слой кольцевого режущего приспособления, образованный режущими наконечниками режущих элементов, расположенных на наружной периферии дискового резца. Предпочтительно режущие элементы выполнены в виде режущих выступающих элементов, последовательно распределенных без перерывов по наружной периферии дискового резца. Alternatively, each disc cutter comprises one annular cutting edge layer or one annular cutter layer formed by the cutting tips of the cutting elements located on the outer periphery of the disc cutter. Preferably, the cutting elements are in the form of cutting protrusions distributed sequentially without interruption along the outer periphery of the disc cutter.

Как вариант, опорная ось каждого дискового резца проходит с наклоном относительно оси привода под углом наклона диска, предпочтительно угол наклона диска находится в диапазоне от 45° до 89°, предпочтительнее в диапазоне от 60° до 80°. Угол наклона диска может быть установлен в зависимости от диаметра дисковых резцов и расстояния между крайней режущей кромкой дискового резца и осью привода.Alternatively, the bearing axis of each disc cutter is tilted relative to the drive axis at a disc inclination angle, preferably the disc inclination angle is in the range of 45° to 89°, more preferably in the range of 60° to 80°. The angle of inclination of the disk can be set depending on the diameter of the disk cutters and the distance between the extreme cutting edge of the disk cutter and the drive axis.

Как вариант, каждый дисковый резец выполнен с возможностью независимого вращения в подшипниковой опоре вокруг соответствующей опорной оси.Alternatively, each disk cutter is configured to rotate independently in a bearing support around a respective support axis.

Предпочтительно режущая головка дополнительно содержит двигатель, поддерживаемый на держателе и выполненный с возможностью приведения в действие приводного вала для вращения указанного вала вокруг оси привода с помощью зубчатой передачи, причем зубчатая передача предпочтительно содержит планетарную передачу первой ступени, последовательно соединенную с планетарной передачей второй ступени.Preferably, the cutting head further comprises a motor supported on a holder and configured to drive a drive shaft to rotate said shaft about a drive axis by means of a gear train, the gear train preferably comprising a first stage planetary gear connected in series with the second stage planetary gear.

Кроме того, режущая головка предпочтительно содержит части для очистки от материала горной породы, размещенные между соседними дисковыми резцами и выполненные с возможностью вычищения материала из плоскости забоя горной породы.In addition, the cutting head preferably includes parts for clearing rock material placed between adjacent disk cutters and configured to scrape material from a rock face plane.

Как вариант, зазор между двумя соседними дисковыми резцами сведен к минимуму так, что режущая головка содержит максимально возможное количество дисковых резцов, причем указанные дисковые резцы предпочтительно имеют диаметр 13 дюймов (33 см).Alternatively, the gap between two adjacent disc cutters is minimized so that the cutting head contains the maximum possible number of disc cutters, said disc cutters preferably having a diameter of 13 inches (33 cm).

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено режущее устройство для создания туннеля, содержащее основную раму, опору, установленную на основной раме с возможностью скольжения относительно нее в продольном направлении режущего устройства, рычаг режущего узла, установленный на опоре с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, и режущую головку в соответствии с любым из вышеописанных вариантов выполнения, установленную на дистальном конце рычага режущего узла.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a cutting device for creating a tunnel, comprising a main frame, a support mounted on the main frame with the possibility of sliding relative to it in the longitudinal direction of the cutting device, a lever of the cutting assembly mounted on the support with the possibility of rotation around a vertical axis, and a cutting head according to any of the above embodiments mounted on the distal end of the cutting assembly arm.

Предпочтительно режущая головка присоединена к рычагу режущего узла с обеспечением удовлетворения требования углового смещения крайней режущей кромки, причем угловое смещение крайней режущей кромки ограничено двумя лучами, исходящими из центра вращения на вертикальной оси, при этом один луч направлен к крайней режущей кромке, а другой луч перпендикулярен оси привода режущей головки.Preferably, the cutting head is connected to the arm of the cutting assembly to meet the requirement for angular displacement of the cutting edge, and the angular displacement of the cutting edge is limited to two beams emanating from the center of rotation on the vertical axis, with one beam directed towards the cutting edge and the other beam perpendicular axis of the cutting head drive.

Предпочтительно ось вращения режущей головки проходит по существу поперечно продольной оси рычага режущего узла, пересекающей вертикальную ось.Preferably, the axis of rotation of the cutting head is substantially transverse to the longitudinal axis of the arm of the cutting unit, which intersects the vertical axis.

Предпочтительно режущая головка установлена на дистальном конце рычага режущего узла так, что угол свободного резания составляет от 30° до 40°, предпочтительно 35°. Было установлено, что угол установки дискового резца оказывает значительное влияние на эффективность резания и/или силу реакции дискового резца, при этом все дисковые резцы должны иметь один и к тому же эффективный угол установки. Важно поддерживать угол свободного резания (или угол контакта) дискового резца на оптимальном уровне, при этом угол свободного резания ограничен линией, проходящей по касательной к плоскости забоя горной породы в точке контакта с породой, и плоскостью, определяемой кольцевой режущей кромкой дискового резца, при этом угол свободного резания зависит от угла наклона диска и углового смещения крайней режущей кромки, и находится в диапазоне от 5° до 40°, предпочтительно угол свободного резания находится в диапазоне от 20° до 35°.Preferably, the cutting head is mounted at the distal end of the arm of the cutting unit so that the free cutting angle is between 30° and 40°, preferably 35°. It has been found that the angle of the disc cutter has a significant effect on the cutting efficiency and/or reaction force of the disc cutter, while all the disc cutters should have the same effective angle of installation. It is important to maintain the free cut angle (or contact angle) of the disc cutter at an optimal level, while the free cut angle is limited by a line tangential to the rock face plane at the point of contact with the rock and a plane defined by the annular cutting edge of the disc cutter, while the free cut angle depends on the angle of the blade and the angular displacement of the extreme cutting edge, and is in the range from 5° to 40°, preferably the free cut angle is in the range from 20° to 35°.

Скорость вращения режущей головки и скорость поворота рычага режущего узла следует регулировать с обеспечением необходимой глубины проникновения и высокой производительности машины.The speed of rotation of the cutting head and the speed of rotation of the lever of the cutting unit should be adjusted to ensure the required penetration depth and high productivity of the machine.

Скорость поворота рычага режущего узла зависит от скорости вращения режущей головки, количества дисковых резцов и необходимой глубины проникновения.The rotation speed of the cutting arm depends on the rotation speed of the cutting head, the number of cutting discs and the required penetration depth.

Предпочтительно режущее устройство дополнительно содержит загрузочное средство, установленное на боковой стороне режущей головки и выполненное с возможностью собирания материала, отсекаемого режущей головкой.Preferably, the cutting device further comprises a loading means mounted on the side of the cutting head and configured to collect material sheared by the cutting head.

Как вариант, режущее устройство дополнительно содержит поворотный механизм или механизм линейного перемещения рычага для приведения в действие рычага режущего узла с поворотом вокруг вертикальной оси, и/или привод опоры для приведения в действие опоры для ее скользящего перемещения относительно основной рамы.Alternatively, the cutting device further comprises a rotary mechanism or a lever linear movement mechanism for actuating the lever of the cutting assembly with rotation around a vertical axis, and/or a support drive for actuating the support for its sliding movement relative to the main frame.

Как вариант, режущее устройство дополнительно содержит средства вхождения в соединение с подошвой и сводом, установленные на основной раме и/или на опоре с возможностью выдвигания или втягивания для поднятия и опускания режущего устройства.Alternatively, the cutting device further comprises means for entering into connection with the sole and the arch, mounted on the main frame and/or on the support with the possibility of extension or retraction for raising and lowering the cutting device.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Далее описана конкретная реализация настоящего изобретения исключительно на примере и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:The following describes a specific implementation of the present invention solely by example and with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1А изображает вид сверху режущей головки согласно конкретному варианту выполнения изобретения, на котором передняя часть показана в разрезе;1A is a plan view of a cutting head according to a particular embodiment of the invention, showing the front in section;

фиг.1В изображает вид спереди режущей головки, показанной на фиг.1;Fig. 1B is a front view of the cutting head shown in Fig. 1;

фиг.1С изображает схематичное изображение механизма снижения скорости режущей головки, показанной на фиг.1;Fig. 1C is a schematic representation of the speed reduction mechanism of the cutting head shown in Fig. 1;

фиг.2 изображает вид сверху режущего устройства согласно конкретному варианту выполнения изобретения;Fig. 2 is a plan view of a cutting device according to a particular embodiment of the invention;

фиг.3 изображает увеличенный вид сверху в аксонометрии части режущей головки согласно конкретному варианту выполнения изобретения; иFig. 3 is an enlarged top perspective view of a portion of a cutting head according to a particular embodiment of the invention; And

фиг.4 изображает вид спереди в аксонометрии режущего устройства согласно другому конкретному варианту выполнения изобретения.4 is a perspective front view of a cutting device according to another particular embodiment of the invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

На фиг.1А показана режущая головка 100 с передней частью в разрезе, передняя сторона которой обозначена стрелкой 122, причем режущая головка 100 содержит цилиндрический или похожий на барабан корпус, который может быть прикреплен к подходящему удерживающему рычагу или стреле 203, причем корпус содержит кожух или неподвижный держатель 101, который может иметь трубчатую форму с отделением, являющимся вместилищем для вала и передаточного механизма, и приводной вал 102, поддерживаемый кожухом 101 с возможностью свободного вращения с помощью подшипников 120, таких как конические роликовые подшипники, расположенные по схеме О или Х, при этом на корпусе может быть установлен электрический или гидравлический двигатель 106 для приведения в действие приводного вала 102, для вращения указанного вала вокруг оси 103 привода с помощью механизма снижения скорости, причем двигатель 106 соединен с валом 121 двигателя, который поддерживается подшипниками 120 в кожухе 101. Как показано на фиг.1С, механизм снижения скорости содержит ступень 114 конической зубчатой передачи, находящуюся в соединении с планетарной передачей 117 первой ступени, которая последовательно соединена с планетарной передачей 118 второй ступени, причем водило планетарной передачи первой ступени обеспечивает вращение солнечной шестерни планетарной передачи 118 второй ступени, при этом коническое зубчатое колесо 116 может быть соединено с валом-шестерней 119, поддерживаемым подшипниками 120 в кожухе 101, при этом задняя сторона вала-шестерни 119 соединена с маховиком 115, передняя сторона вала-шестерни 119 действует в качестве источника вращательного движения для солнечной шестерни планетарной передачи 117 первой ступени. Вращение ступени 114 конической передачи обеспечивается двигателем 106 и, соответственно, передается к валу 119, и наконец, водило планетарной передачи второй ступени обеспечивает вращение приводного вала 102. Передаточное отношение для ступени 114 конической зубчатой передачи, ступени первой планетарной передачи 117 и ступени второй планетарной передачи 118 может быть установлено в зависимости от характеристик двигателя 106 и целевой скорости вращения режущей головки, и может быть выбрано таким образом, чтобы скорость приводного вала 102 находилась в диапазоне 20 – 60 об/мин.FIG. 1A shows a cutting head 100 with a front section, the front side of which is indicated by an arrow 122, the cutting head 100 comprising a cylindrical or drum-like body that can be attached to a suitable holding arm or boom 203, the body comprising a shroud or a fixed holder 101, which may be tubular in shape with a compartment housing the shaft and transmission mechanism, and a drive shaft 102 supported by a casing 101 with the possibility of free rotation by means of bearings 120, such as tapered roller bearings, arranged in an O or X pattern, wherein an electric or hydraulic motor 106 may be mounted on the housing to drive the drive shaft 102 to rotate said shaft around the drive axis 103 by means of a speed reduction mechanism, the motor 106 being connected to the motor shaft 121 which is supported by bearings 120 in the casing 101 As shown in FIG. 118 of the second stage, while the bevel gear 116 can be connected to the pinion shaft 119 supported by bearings 120 in the casing 101, while the rear side of the pinion shaft 119 is connected to the flywheel 115, the front side of the pinion shaft 119 acts as a source of rotation movement for the sun gear of the planetary gear 117 of the first stage. The rotation of the bevel gear stage 114 is provided by the motor 106 and is accordingly transmitted to the shaft 119, and finally the second stage planetary carrier drives the drive shaft 102. The gear ratio for the bevel gear stage 114, the first planetary gear stage 117 and the second planetary gear stage 118 can be set depending on the characteristics of the motor 106 and the target speed of rotation of the cutting head, and can be selected so that the speed of the drive shaft 102 is in the range of 20 - 60 rpm.

Согласно фиг.1А, приводной вал 102 выступает из переднего конца кожуха 101 и содержит резцовый диск 109 для установки группы дисковых резцов 104, при этом резцовый диск 109 и приводной вал 102 соединены неподвижно, с точки зрения вращения друг относительно друга, или выполнены за одно целое в виде одной детали. Группа дисковых резцов содержит дисковые резцы 104, относящиеся к одному и том же типу дисковых шарошечных резцов и содержащие одинаковые конструктивные детали, т.е. одинаковые по размеру, по конструкции и приводному механизму; другими словами, указанные дисковые резцы конструктивно и функционально идентичны друг другу. Расположение всех дисковых резцов 104, описанных в этом документе, может быть симметричным или по существу симметричным относительно оси 103 привода. В соответствии с фиг.1В, дисковые резцы 104 установлены, в целом, в радиальном направлении на резцовом диске 109 так, что они обращены наружу и равномерно разнесены друг от друга по одной и той же наружной окружности 140.1A, the drive shaft 102 protrudes from the front end of the casing 101 and includes a cutting disk 109 for receiving a group of disk cutters 104, the cutting disk 109 and the drive shaft 102 being fixedly connected in terms of rotation relative to each other, or made in one whole in one piece. The group of disk cutters contains disk cutters 104 belonging to the same type of disk cone cutters and containing the same structural details, i.e. identical in size, design and drive mechanism; in other words, said disc cutters are structurally and functionally identical to each other. The location of all disk cutters 104 described in this document may be symmetrical or substantially symmetrical with respect to the axis 103 of the drive. Referring to FIG. 1B, the disc cutters 104 are mounted generally radially on the cutter disc 109 so that they face outward and are evenly spaced from each other along the same outer circumference 140.

Каждый дисковый резец 104 может свободно вращаться вокруг опорной оси 105, при этом опорные оси 105 могут пересекаться друг с другом в точке пересечения 108 на оси 103 привода. Опорная ось 105 каждого дискового резца проходит с наклоном относительно оси 103 привода под углом 107 наклона диска, который должен иметь по существу одинаковую величину для всех дисковых резцов. Таким образом, соответствующие опорные оси 105 определяют коническую поверхность с вершиной в точке 108 пересечения. Угол 107 наклона диска зависит от диаметра дисковых резцов и расстояния 130 между центром режущего кольца 112 и осью 103 привода, предпочтительно угол 107 наклона диска находится в диапазоне от 60° до 80°, предпочтительнее указанный угол равен 70°.Each disk cutter 104 is free to rotate about the reference axis 105, while the reference axis 105 may intersect with each other at the point of intersection 108 on the axis 103 of the drive. The support axis 105 of each disc cutter is tilted with respect to the drive axis 103 at a disc inclination angle 107 which should be substantially the same for all disc cutters. Thus, the respective reference axes 105 define a conical surface with a vertex at the point 108 of intersection. The angle 107 of the disc inclination depends on the diameter of the disc cutters and the distance 130 between the center of the cutting ring 112 and the axis 103 of the drive, preferably the angle 107 of the disc inclination is in the range from 60° to 80°, preferably the specified angle is 70°.

Кроме того, дисковые резцы 104 расположены на одинаковом расстоянии 130 в радиальном направлении от оси 103 барабана и находятся на одной и той же высоте вдоль направления оси 103 привода.In addition, the disk cutters 104 are located at the same distance 130 in the radial direction from the axis 103 of the drum and are at the same height along the direction of the axis 103 of the drive.

Каждый дисковый резец может содержать режущий диск или режущее кольцо 112, которое одной стороной жестко соединено с втулкой 111 резца, которая, в свою очередь, установлена с возможностью вращения на валу 124 диска, при этом подшипники 125 обеспечивают возможность свободного вращения указанной втулки вокруг вала 124, причем радиально наружная часть каждого диска 112 выполнена с возможностью истирания горной породы и создания в ней прорези в результате вращения указанного диска, при этом каждый вал 124 диска имеет цилиндрическую форму и жестко соединен, например, крепежными болтами, с резцовым диском 109.Each disk cutter may contain a cutting disk or cutting ring 112, which is rigidly connected with one side to the cutter sleeve 111, which, in turn, is mounted for rotation on the disk shaft 124, while the bearings 125 allow the specified sleeve to rotate freely around the shaft 124 , and the radially outer part of each disk 112 is configured to abrade the rock and create a slot in it as a result of the rotation of the specified disk, while each shaft 124 of the disk has a cylindrical shape and is rigidly connected, for example, by mounting bolts, to the cutting disk 109.

Детальная конструкция дискового резца 104 частично показана на фиг.3, причем режущее кольцо 112 установлено на втулке 111 посредством усадочного соединения, или соединения в соответствии с формой, или соединения резьбовым болтом. Режущие выступающие элементы 301, изготовленные из алмаза, или карбида, или другого твердого материала, последовательно и равномерно встроены вдоль наружной периферии режущего кольца, причем указанные выступающие элементы расположены так, что их наконечники, образующие общую кольцевую режущую кромку, ориентированы наклонно наружу. Радиально наружная поверхность относительно опорной оси 105 обозначена ссылочной позицией 126, причем наружная поверхность удалена от точки пересечения 108 на расстояние, величина которого является одинаковой для всех дисковых резцов 104.A detailed construction of the disc cutter 104 is shown in part in FIG. 3, with the cutting ring 112 mounted on the sleeve 111 by shrink fit or shape fit or threaded bolt connection. Cutting protrusions 301 made of diamond or carbide or other hard material are sequentially and evenly embedded along the outer periphery of the cutting ring, and these protrusions are located so that their tips forming a common annular cutting edge are oriented obliquely outward. The radially outer surface relative to the reference axis 105 is indicated by the reference position 126, and the outer surface is removed from the point of intersection 108 by a distance, the value of which is the same for all disk cutters 104.

Кроме того, режущая головка 100 содержит ряд лопаток 302, установленных неподвижно, с точки зрения вращения, на резцовом диске 109, при этом каждая лопатка проходит в соответствующей плоскости поперек оси 103 привода и расположена между парой соседних дисковых резцов 104, при этом посредством указанных лопаток высвобожденный материал может быть загружен в транспортер (не показан). Например, лопатка может быть плоской доской, пригодной для соскабливания отложений породы, оставшейся на плоскости забоя горной породы.In addition, the cutting head 100 comprises a series of blades 302 mounted rotationally fixed on the cutter disk 109, each blade extending in a respective plane across the drive axis 103 and positioned between a pair of adjacent disk cutters 104, whereby said blades the released material can be loaded onto a conveyor (not shown). For example, the paddle may be a flat board suitable for scraping away rock deposits left on the face of the rock.

Фиг.1А-1С приведены для иллюстративных целей, и в другом варианте выполнения в зависимости от количества дисковых резцов 104, опорная ось 105 дискового резца и опорная ось противоположного дискового резца необязательно могут находиться в одной и той же плоскости.1A-1C are shown for illustrative purposes, and in another embodiment, depending on the number of disc cutters 104, the disc cutter bearing axis 105 and the opposite disc cutter bearing axis may not necessarily be in the same plane.

Фиг.2 иллюстрирует один вариант выполнения горной машины 200 для выемки твердой горной породы, причем указанная машина содержит основную раму (шасси) 201, которая соединена с парой гусеничных тележек (или гусеничных колес), при этом гусеницы приводятся в движение посредством гусеничной передачи для перемещения основной рамы в туннеле, опору 202, которая присоединена с возможностью перемещения к основной раме 201 и приводится в действие линейным приводом 207 (не показан), таким как гидропривод, для скользящего перемещения по основной раме 201 с помощью направляющей (не показана). На опоре 202 установлен поворотный механизм 209, который выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 204. На поворотном механизме 209, в свою очередь, установлена рычажная конструкция 203, которая может быть согнута или изогнута, причем на дистальном конце рычажной конструкции 203 установлена, как вариант, с помощью держателя, режущая головка 100. К опоре 202 присоединена пара исполнительных механизмов 206, таких как гидроцилиндры, для поворота поворотного механизма 209 в горизонтальной плоскости, так что режущая головка 100 может поворачиваться на угол в диапазоне от 0° до 180° от начального положения, обозначенного как А (в котором ось 103 привода проходит по существу параллельно продольному направлению машины), до положения В.2 illustrates one embodiment of a hard rock mining machine 200, said machine comprising a main frame (chassis) 201 that is connected to a pair of track trucks (or tracks), the tracks being driven by the track to move of the main frame in the tunnel, a support 202 which is movably attached to the main frame 201 and is driven by a linear actuator 207 (not shown), such as a hydraulic actuator, to slide along the main frame 201 with a guide (not shown). Mounted on the support 202 is a pivot mechanism 209 which is rotatable about a vertical axis 204. Mounted on the pivot mechanism 209 is in turn a lever structure 203 that can be bent or bent, with the lever structure 203 optionally mounted at the distal end of the lever structure 203. , using a holder, the cutting head 100. A pair of actuators 206, such as hydraulic cylinders, are attached to the support 202 to rotate the rotary mechanism 209 in a horizontal plane so that the cutting head 100 can rotate through an angle in the range from 0° to 180° from the initial position, denoted as A (in which the axis 103 of the drive runs essentially parallel to the longitudinal direction of the machine), to position B.

Рама машины может быть закреплена между сводом и подошвой туннеля посредством нескольких домкратных стоек 208, расположенных на обеих сторонах продольной центральной плоскости рамы машины.The machine frame may be secured between the roof and the tunnel floor by means of a plurality of jack stands 208 located on both sides of the longitudinal center plane of the machine frame.

На фиг.2 видно, что, когда ось 103 привода режущей головки параллельна продольному направлению машины, огибающая линия дисковых резцов расположена на передней стороне 122 относительно центра 204 вращения, т.е. имеется угловое смещение 210 крайней режущей кромки дискового резца, при этом указанное угловое смещение 210 определяется двумя лучами, исходящими из центра вращения на вертикальной оси 204, при этом один луч 212 направлен к самой крайней режущей кромке, а другой луч 211 перпендикулярен оси 103 привода режущей головки. Угловое смещение 210 может быть установлено в диапазоне от 0° до 25°.2, it can be seen that when the cutting head drive axis 103 is parallel to the longitudinal direction of the machine, the enveloping line of the disk cutters is located on the front side 122 relative to the center of rotation 204, i.e. there is an angular displacement 210 of the extreme cutting edge of the disk cutter, while the specified angular displacement 210 is determined by two beams emanating from the center of rotation on the vertical axis 204, while one beam 212 is directed towards the most extreme cutting edge, and the other beam 211 is perpendicular to the axis 103 of the cutting drive heads. The angular displacement 210 can be set in the range of 0° to 25°.

Важно поддерживать угол свободного резания (или угол контакта) дискового резца на оптимальном уровне. Фиг.3 иллюстрирует режущую головку в режиме резания, при этом угол 303 свободного резания определяется линией, проходящей в точке контакта с породой по касательной к плоскости забоя горной породы, и плоскостью наружной поверхности 126, образованной кольцевой режущей кромкой дискового резца. Угол свободного резания предпочтительно поддерживают небольшим по величине, и он может быть установлен в диапазоне от 5° до 40°, предпочтительно угол свободного резания находится в диапазоне от 20° до 35°.It is important to keep the free cut angle (or contact angle) of the disc cutter at an optimal level. 3 illustrates the cutting head in cutting mode, where the free cut angle 303 is defined by a line at the rock contact point tangential to the rock face plane and an outer surface plane 126 formed by the annular cutting edge of the disc cutter. The free cut angle is preferably kept small and can be set in the range of 5° to 40°, preferably the free cut angle is in the range of 20° to 35°.

Во время работы режущей головки 100 отдельный дисковый резец 104 подвергается действию двух вращательных движений вокруг двух различных осей вращения, т.е. первому вращательному движению вокруг оси 103 привода и второму вращению вокруг опорной оси 105. Кроме того, дисковый резец 104 подвергается действию поворотных движений вокруг вертикальной оси 204. Дисковый резец 104 врезается в горный материал, вызывая тем самым в нем трещины и создавая в итоге подрез или щель. Предыдущая траектория реза обозначена ссылочной позицией 306, следующая траектория, по которой будет выполнен рез, обозначена ссылочной позицией 307, причем все траектории показаны в горизонтальной плоскости. Дисковый резец сначала подрезает основную горную породу вдоль траектории 307 реза для удаления свободного участка 308, следующий дисковый шарошечный резец врезается для дробления основной горной породы и удаления свободного участка 309. Максимальное глубина 304 проникновения или глубина подрезания в горном материале, которая проходит в радиальном направлении относительно опорной оси 105, может быть установлена, например, в диапазоне приблизительно 2 – 20 мм для материала твердой горной породы. Расстояние 305 между резами в радиальном направлении относительно оси 103 привода находится в диапазоне 0 – 150 мм, предпочтительно 5 – 70 мм.During operation of the cutting head 100, the individual disc cutter 104 is subjected to two rotational movements about two different axes of rotation, i.e. a first rotational movement about the drive axis 103 and a second rotation about the reference axis 105. In addition, the disk cutter 104 is subjected to rotational movements about the vertical axis 204. The disk cutter 104 cuts into the rock material, thereby causing cracks in it and eventually creating an undercut or slot. The previous cutting path is indicated by 306, the next path to be cut is indicated by 307, all paths being shown in the horizontal plane. The disc cutter first undercuts the base rock along the cut path 307 to remove the free section 308, the next disc cutter plunges to crush the base rock and remove the free section 309. reference axis 105 can be set, for example, in the range of approximately 2 to 20 mm for hard rock material. The distance 305 between the cuts in the radial direction relative to the axis 103 of the drive is in the range of 0 - 150 mm, preferably 5 - 70 mm.

Во время резания скорость поворота рычага режущего узла регулируют с обеспечением вхождения режущего кольца следующего дискового резца 104 в контакт с материалом, подлежащим удалению, в точке, которая смещена в общей горизонтальной плоскости от точки режущего кольца предыдущего дискового резца, причем смещение соответствует требуемой глубине 304 проникновения.During cutting, the speed of rotation of the lever of the cutting assembly is adjusted so that the cutting ring of the next disk cutter 104 enters into contact with the material to be removed at a point that is offset in a common horizontal plane from the point of the cutting ring of the previous disk cutter, and the offset corresponds to the desired penetration depth 304 .

На фиг.4 показан другой вариант выполнения горной машины для выемки твердой горной породы, причем эта машина содержит основную раму 401, опору 402, подвижно соединенную с основной рамой 401 посредством выдвижной конструкции, например, штанги, расположенной внутри рукава, и приводимой в действие приводом 407 для скользящего перемещения по основной раме 401, поворотный механизм 409, несущий консольный рычаг 403 и установленный на опоре 402, и режущую головку 100, установленную на дистальном конце консольного рычага. В этой конструкции продольная ось консольного рычага 403 по существу перпендикулярна оси привода режущей головки.Figure 4 shows another embodiment of a mining machine for excavating hard rock, and this machine includes a main frame 401, a support 402 movably connected to the main frame 401 through a retractable structure, for example, a rod located inside the sleeve, and driven by an actuator 407 for sliding on the main frame 401, a pivot mechanism 409 carrying a cantilever arm 403 and mounted on a support 402, and a cutting head 100 mounted on the distal end of the cantilever arm. In this design, the longitudinal axis of the cantilever arm 403 is substantially perpendicular to the cutting head drive axis.

Поворотный механизм 409 содержит внутри вращательный привод или зубчатую передачу поворотного привода, причем, для получения определенного передаточного отношения, зубчатая передача привода может содержать планетарный привод первой ступени, соединенный последовательно с планетарным приводом второй ступени (не показан). В качестве ресурса для зубчатой передачи привода предусмотрен двигатель 411. К основной раме присоединены домкратные стойки 408. Могут быть предусмотрены дополнительные домкратные стойки 410 для поддержания поворотного механизма 409, причем, как вариант, дополнительные домкратные стойки 410 могут содержать ролики в нижней части. Другие настраиваемые параметры машины аналогичны параметрам машины, показанной на фиг.2.The slewing mechanism 409 internally contains a rotary drive or slewing drive gear, where the drive gear may comprise a first stage planetary drive connected in series with a second stage planetary drive (not shown) to obtain a specific gear ratio. A motor 411 is provided as a resource for the drive gear train. Jack stands 408 are attached to the main frame. Additional jack stands 410 may be provided to support the swivel mechanism 409, optionally the additional jack stands 410 may include rollers at the bottom. Other configurable parameters of the machine are similar to those of the machine shown in Fig.2.

В процессе эксплуатации машину 200 устанавливают в заданное положение в туннеле, при этом, если необходимо, могут быть заданы рабочие параметры, такие как скорость поворота рычага режущего узла, скорость вращения режущей головки и т.д. Приводят в действие домкратные стойки 208 для стабилизации машины внутри туннеля, затем приводят режущие головки 100 во вращение с помощью двигателя 106, и приводят в действие рычаг 203 режущего узла для его поворота вокруг оси 204, чтобы направлять режущую головку для резания от положения А до положения В, после этого рычаг 203 режущего узла возвращают обратно в положение А путем поворота рычага в обратном направлении. Опору 202 вместе с поворотным механизмом 209 приводят в движение для скользящего перемещения вперед на расстояние, соответствующее требуемой глубине вруба, затем повторно выполняют резание от положения А.During operation, the machine 200 is set to a predetermined position in the tunnel, and operating parameters such as the rotation speed of the cutting unit arm, rotation speed of the cutting head, etc., can be set if necessary. The jack stands 208 are operated to stabilize the machine inside the tunnel, then the cutting heads 100 are rotated by the motor 106, and the lever 203 of the cutting unit is operated to rotate it about the axis 204 to guide the cutting head for cutting from position A to position B, thereafter, the cutting unit lever 203 is returned back to position A by turning the lever in the opposite direction. The support 202, together with the rotary mechanism 209, is driven to slide forward a distance corresponding to the desired cut depth, then cut again from position A.

Скользящее перемещение опоры 202 и следующее за ним резание может быть повторено много раз, пока не будет достигнуто максимальное продвижение вперед опоры 202, после чего втягивают домкратные стойки 208 для сцепления гусеницы 406 с грунтом. После этого машину 200 можно продвинуть вперед с помощью гусеницы 406. Снова выдвигают домкратные стойки для повторения цикла обработки резанием.The sliding movement of the leg 202 and subsequent cutting may be repeated many times until the maximum forward movement of the leg 202 is reached, after which the jack stands 208 are retracted to engage the track 406 with the ground. The machine 200 can then be advanced by the track 406. The jack stands are extended again to repeat the cutting cycle.

Скорость поворота рычага режущего узла устанавливают в зависимости от скорости вращения режущей головки (составляющей до 60 об/мин), количества режущих головок (8 – 12 шт.), и требуемой глубины проникновения (2 – 20 мм).The turning speed of the cutting unit lever is set depending on the speed of rotation of the cutting head (up to 60 rpm), the number of cutting heads (8 - 12 pieces), and the required penetration depth (2 - 20 mm).

Claims

1. Cutting head (100) for extracting hard rocks from the face plane, containing

a holder (101) configured to be attached to the cutting arm (203) of the cutting device (200),

a drive shaft (102) supported, rotatably, by the specified holder (101), while the drive shaft (102) is mounted rotatably around the axis (103) of the drive and contains at one end a support part (109) for installing disk cutters, And

disk cutters (104) mounted on the support part (109) and made with the possibility of cutting the face plane,

wherein each disk cutter (104) is rotatable about a respective support axis (105), wherein the disk cutters (104) are attached to said support part in such a way that the support axes (105) of the disk cutters (104) intersect each other. the other at the point (108) of intersection on the axis (103) of the drive and are located within a common conical surface,

moreover, the disk cutters (104) have the same design.

2. The cutting head according to claim 1, in which the disk cutters (104) are located at the same distance from the specified intersection point (108).

3. The cutting head according to claim 1 or 2, in which the disc cutters (104) are evenly distributed around the circumference in a plane perpendicular to the axis (103) of the drive.

4. A cutting head according to any one of the preceding claims, further comprising a flywheel (115) connected to a drive shaft (102).

5. A cutting head according to any one of the preceding claims, wherein each disc cutter (104) comprises one layer of an annular cutting edge or one layer of an annular cutter formed by the cutting tips of the cutting elements (301) located along the outer periphery of the disc cutter (104).

6. A cutting head according to any one of the preceding claims, wherein the support axis (105) of each disc cutter is tilted relative to the drive axis (103) at an angle (107) of the disc inclination, preferably the angle (107) of the disc inclination is in the range of 60 ° to 80°.

7. A cutting head according to any one of the preceding claims, wherein each disc cutter (104) is independently rotatable about a respective support shaft (105) in a bearing support.

8. The cutting head according to any of the previous claims, further comprising a motor (106) supported on the holder (101) and configured to actuate the drive shaft (102) to rotate the specified shaft around the axis (103) of the drive using a gear, wherein preferably the gear train comprises a first stage planetary gear (117) connected in series with the second stage planetary gear (118).

9. The cutting head according to any one of the preceding claims, further comprising parts (302) for clearing material placed between adjacent disc cutters and configured to scrape material from the face plane.

10. A cutting head according to any one of the preceding claims, wherein the gap between two adjacent disc cutters is minimized, said disc cutters (104) having a diameter of 13 inches (33 cm).

11. Cutting device (200) for creating a tunnel, containing

main frame (201),

support (202) mounted on the main frame with the possibility of sliding relative to it in the longitudinal direction of the cutting device,

a cutting arm (203) mounted on a support (202) with the possibility of rotation around a vertical axis (204), and

a cutting head (100) according to any one of claims 1 to 10, mounted on the distal end of said lever (203).

12. The cutting device according to claim 11, wherein the cutting head is mounted at the distal end of the cutting arm (203) such that the free cutting angle (303) defined by the face plane and the plane formed by the cutting edge of the disk cutter during cutting is in the range of 5° to 40°, preferably in the range of 20° to 35°.

13. The cutting device according to claim 11 or 12, further comprising a loading means (205) installed on the side of the cutting head and configured to collect material cut off by the cutting head.

14. Cutting device according to any one of claims 11-13, further comprising a rotary mechanism or a mechanism (206) of linear movement of the lever for actuating the cutting lever (203) with rotation around a vertical axis (204), and/or a drive (207) supports for actuating the support (202) for its sliding movement relative to the main frame.

15. The cutting device according to any one of claims 11-14, further comprising means (208) for interaction with the sole and the arch, installed on the main frame and/or on the support (402) with the possibility of extension and retraction for raising and lowering the cutting device.