RU2847799C1

RU2847799C1 - Executive body of the cleaning combine

Info

Publication number: RU2847799C1
Application number: RU2024137000A
Authority: RU
Inventors: Иван Васильевич Косарев; Василий Васильевич Косарев; Георгий Владимирович Андреев; Евгений Михайлович Чайков; Радион Васильевич Коненко; Сергей Викторович Маленков
Filing date: 2024-12-10
Publication date: 2025-10-15

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to mining and can be used in the extraction of coal and other stratum minerals. The executive body of the mining combine contains a rotary gearbox with an electric motor built into its housing, kinematically connected by a transmission to a screw installed on a hub rigidly connected to the output shaft of the rotary gearbox, located on two radial bearings. Between the output shaft and the reducer housing, there is a sealing unit in the form of a Caterpillar end seal, consisting of movable and fixed wear-resistant metal rings pressed tightly against each other with their ends along narrow ring belts, two elastic non-metallic thrust rings of circular cross-section, installed respectively on the conical surfaces of the movable and stationary metal rings, on the sides opposite the annular bands, as well as the of the movable and stationary holders of the movable and stationary metal rings, respectively. In this case, the holders of the metal rings are installed with a grip on the elastic non-metallic rings, in close contact with them. A high-precision rolling bearing is installed with gaps between the inner and outer cylindrical surfaces of the holders of the fixed and movable metal rings, the inner and outer rings of which are fixed against displacement in the axial direction. At the same time, the outer cylindrical surface of the fixed ring holder of the end seal is tightly covered with a bandage made of elastic material, ensuring the tightness of its connection with the mating parts.

EFFECT: increased service life and reliability of the sealing assembly between the output shaft and the gearbox housing.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при добыче угля и других пластовых полезных ископаемых.The invention relates to mining and can be used in the extraction of coal and other bedded minerals.

Известен исполнительный орган очистного комбайна («Эксплуатация и ремонт угольного комбайна 2К52М» //А.И. Пархоменко и др. - М.: Недра, 1982, с. 17-20), состоящий из поворотного редуктора, шарнирно закрепленного на корпусе, на котором установлен электродвигатель, а на выходном валу поворотного редуктора закреплен шнек. Шнек приводится во вращение системой зубчатых передач от электродвигателя. Между корпусом поворотного редуктора и выходным валом установлен уплотнительный узел в виде крышки с манжетными уплотнениями типа УМА.A well-known actuator for a coal shearer ("Operation and Repair of the 2K52M Coal Shearer" // A.I. Parkhomenko et al. - Moscow: Nedra, 1982, pp. 17-20) consists of a rotary gearbox, pivotally mounted on a housing on which an electric motor is mounted, and an auger is attached to the output shaft of the rotary gearbox. The auger is driven by a gear system from the electric motor. A sealing unit in the form of a cover with UMA-type lip seals is installed between the rotary gearbox housing and the output shaft.

Недостатком такого исполнительного органа являются низкие надежность и ресурс уплотнительного узла и редуктора в целом.The disadvantage of such an actuator is the low reliability and service life of the sealing unit and the gearbox as a whole.

Следует отметить, что условия эксплуатации угледобывающей техники в угольных шахтах характерны образованием большого количества абразивной мелкодисперсной угольной и породной пыли, которая проникает даже в небольшие зазоры между деталями оборудования и вместе с агрессивной (кислотной) шахтной водой в короткие сроки может вывести технику из строя. Именно поэтому наличие надежно работающих уплотнительных узлов в исполнительных органах угледобывающего комбайна, является залогом успешной работы не только оборудования, но и всего добычного участка.It should be noted that the operating conditions of coal mining equipment in coal mines are characterized by the formation of large quantities of abrasive, fine coal and rock dust. This dust penetrates even small gaps between equipment components and, together with aggressive (acidic) mine water, can quickly cause equipment failure. Therefore, the presence of reliably functioning sealing assemblies in the cutting units of a coal mining machine is essential for the successful operation of not only the equipment but also the entire mining site.

Известен также исполнительный орган очистного комбайна («Горные машины для подземной добычи угля» // П.А. Горбатов и др. - Донецк - 2006, ООО «Норд Компьютер», с. 182) наиболее близкий по технической сущности и принятый за прототип. Исполнительный орган состоит из поворотного редуктора, снабженного проушинами для шарнирного крепления к корпусу комбайна, электродвигателя, установленного в расточке корпуса редуктора с одной стороны, и шнека, закрепленного на ступице редуктора, жестко соединенной с выходным валом, являющимся валом водила выходной планетарной передачи редуктора, с противоположной его стороны. Выходной вал установлен в корпусе на двух радиальных подшипниках и приводится в движение от электродвигателя с помощью трансмиссии. Уплотнительный узел между выходным валом и корпусом редуктора представлен торцевым уплотнением типа «Caterpillar», состоящим из подвижного и неподвижного износостойких металлических колец, прижатых друг к другу герметично торцами по узким кольцевым пояскам, и двух упругих поджимных неметаллических колец круглого сечения, установленных на конических поверхностях износотойких колец, со сторон обратных кольцевым пояскам.The operating element of a cutting machine is also known ("Mining machines for underground coal mining" // P.A. Gorbatov et al. - Donetsk - 2006, OOO "Nord Computer", p. 182) which is the closest in technical essence and was adopted as a prototype. The operating element consists of a rotary gearbox equipped with lugs for hinged attachment to the combine body, an electric motor mounted in the bore of the gearbox body on one side, and an auger secured to the hub of the gearbox, rigidly connected to the output shaft, which is the shaft of the carrier of the output planetary gear of the gearbox, on its opposite side. The output shaft is mounted in the body on two radial bearings and is driven by an electric motor via a transmission. The sealing unit between the output shaft and the gearbox housing is represented by a Caterpillar-type end seal, consisting of movable and fixed wear-resistant metal rings, pressed against each other hermetically by their ends along narrow annular belts, and two elastic non-metallic pressure rings of circular cross-section, installed on the conical surfaces of the wear-resistant rings, on the sides opposite the annular belts.

Недостатком прототипа являются существенные эксплуатационные трудности применения в тяжелонагруженных узлах исполнительного органа радиальных подшипников больших размеров, имеющих относительно большие радиальные и осевые зазоры между элементами их конструкции. Эти зазоры, а также зазоры по посадочным поверхностям, упругие отклонения от своей формы деталей узла выходного вала пагубно влияют на работу торцевых уплотнений. В случае, когда запаса упругой деформации прижимных колец торцевого уплотнения недостаточно для обеспечения контакта рабочих поясков износостойких колец или происходит радиальное смещение подвижного износостойкого кольца относительно неподвижного на величину большую ширины этих поясков при деформации упругих прижимных колец сверх допустимых значений, уплотнение и весь подшипниковый узел, теряют герметичность и быстро выходят из строя. Это приводит к необходимости выполнения трудоемких и дорогостоящих ремонтных работ.A disadvantage of the prototype is the significant operational difficulties associated with using large radial bearings in heavily loaded actuator assemblies, which have relatively large radial and axial clearances between their structural elements. These clearances, as well as clearances along the seating surfaces and elastic deviations from the shape of output shaft assembly components, adversely affect the performance of the mechanical seals. When the elastic deformation reserve of the mechanical seal's pressure rings is insufficient to ensure contact between the working zones of the wear rings, or when radial displacement of the moving wear ring relative to the fixed one occurs by an amount greater than the width of these zones due to deformation of the elastic pressure rings beyond permissible limits, the seal and the entire bearing assembly lose their sealing integrity and quickly fail. This leads to the need for labor-intensive and costly repairs.

В основу изобретения поставлена задача существенно повысить ресурс и надежность уплотнительного узла между выходным валом и корпусом редуктора за счет минимизации возможных взаимных смещений в осевом и радиальном направлениях металлических износостойких колец и деформацией упругих прижимных колец уплотнения типа «Caterpillar».The invention is based on the task of significantly increasing the service life and reliability of the sealing unit between the output shaft and the gearbox housing by minimizing possible mutual displacements in the axial and radial directions of the metal wear-resistant rings and the deformation of the elastic pressure rings of the Caterpillar-type seal.

Поставленная задача решается за счет того, что в исполнительном органе очистного комбайна, содержащем поворотный редуктор со встроенным в его корпус электродвигателем, кинематически связанным трансмиссией со шнеком, установленным на ступице, жестко соединенной с выходным валом поворотного редуктора, расположенном на двух радиальных подшипниках, кроме того между ступицей и корпусом редуктора установлен уплотнительный узел в виде торцевого уплотнения типа «Caterpillar», состоящего из подвижного и неподвижного износостойких металлических колец, прижатых друг к другу герметично торцами по узким кольцевым пояскам, двух упругих поджимных неметаллических колец круглого сечения, установленных соответственно на конических поверхностях подвижного и неподвижного металлических колец, со сторон обратных кольцевым пояскам, а также подвижного и неподвижного держателей соответственно подвижного и неподвижного металлических колец, при этом держатели металлических колец установлены с охватом упругих поджимных неметаллических колец, в плотном контакте с ними, согласно изобретению, между внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями держателей неподвижного и подвижного металлических колец установлен с минимальными зазорами высокоточный подшипник качения, внутренняя и наружная обоймы которого зафиксированы от смещения в осевом направлении, при этом наружная цилиндрическая поверхность держателя неподвижного кольца торцевого уплотнения плотно охвачена бандажом из упругого материала с возможностью обеспечения величины осевых и радиальных смещений всего уплотнительного узла относительно корпуса редуктора в пределах упругих свойств бандажа, без потери о герметичности его соединения с торцевым уплотнением.The stated problem is solved due to the fact that in the executive element of the shearer, containing a rotary gearbox with an electric motor built into its housing, kinematically connected by a transmission with an auger mounted on a hub rigidly connected to the output shaft of the rotary gearbox, located on two radial bearings, in addition, between the hub and the gearbox housing a sealing unit is installed in the form of a Caterpillar-type end seal, consisting of movable and fixed wear-resistant metal rings pressed against each other hermetically with their ends along narrow annular belts, two elastic non-metallic pressure rings of circular cross-section installed respectively on the conical surfaces of the movable and fixed metal rings, on the sides opposite the annular belts, as well as movable and fixed holders of the movable and fixed metal rings, respectively, wherein the holders of the metal rings are installed with coverage of the elastic non-metallic pressure rings, in tight contact with them, According to the invention, a high-precision rolling bearing is installed with minimal gaps between the inner and outer cylindrical surfaces of the holders of the fixed and movable metal rings, the inner and outer races of which are fixed against displacement in the axial direction, while the outer cylindrical surface of the holder of the fixed ring of the end seal is tightly covered by a bandage made of an elastic material with the possibility of ensuring the magnitude of axial and radial displacements of the entire sealing unit relative to the gearbox housing within the elastic properties of the bandage, without loss of the tightness of its connection with the end seal.

Поставленная задача решается также за счет того, что в исполнительном органе бандаж из упругого материала плотно прижат крышкой, прикрепленной к корпусному узлу с обеспечением герметичности по периметру сопряжения бандажа с ним.The stated problem is also solved due to the fact that in the executive body, a bandage made of elastic material is tightly pressed by a cover attached to the housing unit, ensuring tightness along the perimeter of the connection between the bandage and it.

Причинно-следственная связь совокупности признаков изобретения с достигаемым техническим результатом заключается в том, что дополнительная связь подвижного и неподвижного износостойких колец торцевого уплотнения с радиальным высокоточным подшипником качения, зафиксированным в осевом и радиальном направлениях элементами держателей износостойких колец, гарантированно обеспечивает безаварийную работу торцевого уплотнения. Упругие прижимные кольца в этом случае компенсируют радиальную и осевую «игру» обойм высокоточного подшипника и величину осевых и радиальных зазоров между обоймами подшипника и охватывающими их поверхностями держателей износостойких колец уплотнения. Все остальные осевые и радиальные зазоры, а также упругие смещения деталей между выходным валом и корпусом редуктора компенсируются упругими деформациями бандажа, жестко установленного в корпусном узле редуктора и плотно охватывающего держатель неподвижного износостойкого кольца торцевого уплотнения.The cause-and-effect relationship between the invention's features and the technical result achieved lies in the additional connection of the movable and fixed wear-resistant rings of the mechanical seal with a radial high-precision rolling bearing, secured axially and radially by wear-resistant ring retainers, guaranteeing trouble-free operation of the mechanical seal. In this case, elastic pressure rings compensate for the radial and axial "play" of the high-precision bearing races and the axial and radial clearances between the bearing races and the enclosing surfaces of the wear-resistant ring retainers. All other axial and radial clearances, as well as elastic displacements of components between the output shaft and the gearbox housing, are compensated by elastic deformations of the tire, rigidly mounted in the gearbox housing unit and tightly enclosing the fixed wear-resistant ring retainer of the mechanical seal.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид исполнительного органа очистного комбайна, на фиг. 2 - место I фиг. 1.The essence of the invention is explained by the drawings. Fig. 1 shows a general view of the working element of a shearer, Fig. 2 - location I of Fig. 1.

Исполнительный орган очистного комбайна содержит поворотный редуктор, со встроенным в его корпус 1 электродвигателем 2, кинематически связанным трансмиссией 3 со шнеком 4, установленным на ступице 5, жестко соединенной с выходным валом 6 редуктора, установленном на двух радиальных подшипниках 7 и 8. Между выходным валом 6 и корпусом 1 редуктора установлен уплотнительный узел в виде торцевого уплотнения типа «Caterpillar», состоящего из подвижного износостойкого металлического кольца 9 и идентичного ему неподвижного кольца 10, прижатых друг к другу герметично торцами по узким кольцевым пояскам. На конических поверхностях подвижного 9 и неподвижного 10 металлических колец со сторон обратных кольцевым пояскам установлены два упругих круглого сечения поджимных неметаллических кольца 11, а также подвижный держатель 12 и неподвижный держатель 13 соответственно подвижного и неподвижного металлических колец 9 и 10. При этом держатели 12, 13 металлических колец 9, 10 установлены с охватом упругих поджимных неметаллических колец 11, в плотном контакте с ними.The executive element of the shearer comprises a rotary gearbox with an electric motor 2 built into its housing 1, kinematically connected by a transmission 3 with an auger 4 mounted on a hub 5, rigidly connected to the output shaft 6 of the gearbox, mounted on two radial bearings 7 and 8. Between the output shaft 6 and the housing 1 of the gearbox, a sealing unit is installed in the form of a Caterpillar-type end seal, consisting of a movable wear-resistant metal ring 9 and an identical fixed ring 10, pressed against each other hermetically by the ends along narrow annular belts. On the conical surfaces of the movable 9 and fixed 10 metal rings, on the sides opposite the annular belts, two elastic circular cross-section non-metallic pressure rings 11 are installed, as well as a movable holder 12 and a fixed holder 13 of the movable and fixed metal rings 9 and 10, respectively. In this case, the holders 12, 13 of the metal rings 9, 10 are installed with coverage of the elastic non-metallic pressure rings 11, in tight contact with them.

Между наружной цилиндрической поверхностью держателя 12 и внутренней цилиндрической поверхностью держателя 13 установлен с минимальными зазорами высокоточный подшипник качения 14, внутренняя и наружная обоймы которого зафиксированы от смещения в осевом направлении. При этом наружная цилиндрическая поверхность держателя 13 неподвижного кольца 10 плотно охвачена бандажом 15 из упругого материала с обеспечением герметичности соединения. Материал и упругие свойства бандажа 15 заданы с условием обеспечения величины осевых и радиальных смещений всего уплотнительного узла относительно корпуса редуктора без остаточных деформаций и разрушений бандажа. Кроме того, бандаж 15 из упругого материала плотно прижат крышкой 16, прикрепленной к корпусному узлу с обеспечением герметичности по периметру сопряжения бандажа с ним.A high-precision rolling bearing 14 is mounted with minimal clearances between the outer cylindrical surface of the holder 12 and the inner cylindrical surface of the holder 13. Its inner and outer races are secured against axial displacement. The outer cylindrical surface of the holder 13 of the fixed ring 10 is tightly enclosed by a bandage 15 made of an elastic material, ensuring a tight seal. The material and elastic properties of the bandage 15 are specified to ensure the magnitude of axial and radial displacements of the entire sealing unit relative to the gearbox housing without residual deformation or damage to the bandage. Furthermore, the bandage 15 made of an elastic material is tightly pressed by a cover 16 attached to the housing unit, ensuring a tight seal around the perimeter of the joint between the bandage and it.

Достижение технического результата осуществляется следующим образом. При включении блока резания вращение от вала электродвигателя 2 через трансмиссию 3 передается выходному валу 6, ступице 5 и жестко соединенному с ней шнеку 4.The technical result is achieved as follows. When the cutting unit is engaged, rotation from the electric motor shaft 2 is transmitted via transmission 3 to output shaft 6, hub 5, and auger 4, which is rigidly connected to it.

Нагрузки от шнека при разрушении им угольного пласта и погрузке горной массы передаются через жестко соединенную с ним ступицу 5, на выходной вал 6, радиальные подшипники 7, 8 и корпус 1. Радиальные и осевые смещения выходного вала относительно корпуса редуктора определяются зазорами в радиальных подшипниках, возможными смещениями в подвижных соединениях деталей узла и величиной упругих деформаций деталей от нагрузок. Радиальные и осевые смещения подвижного (вращающегося) изностойкого кольца 9 торцевого уплотнения относительно неподвижного (невращающегося) кольца 10, определяющие ресурс и надежность работы всего редуктора исполнительного органа, в данном решении определяются только зазорами в осевом и радиальном направлениях высокоточного подшипника качения 14 и зазорами между внутренней и наружной его обоймами, а также охватывающих их поверхностей держателей 12 и 13. Эти относительно небольшие смещения гарантировано компенсируются податливостью упругих поджимных колец 11. Все остальные смещения компенсируются упругой податливостью бандажа 15 плотно охватывающего цилиндрическую наружную поверхность неподвижного держателя 13, обеспечивая герметичность его соединения с сопрягаемыми деталями и гарантированное исключение возможности вращения держателя 13 неподвижного износостойкого кольца 10. Плотность и герметичность установки бандажа 15 обеспечиваются прижимной крышкой 16.The loads from the auger during the destruction of the coal seam and loading of the rock mass are transmitted through the hub 5 rigidly connected to it, to the output shaft 6, radial bearings 7, 8 and housing 1. The radial and axial displacements of the output shaft relative to the gearbox housing are determined by the clearances in the radial bearings, possible displacements in the moving joints of the unit parts and the magnitude of elastic deformations of the parts from the loads. The radial and axial displacements of the movable (rotating) wear-resistant ring 9 of the mechanical seal relative to the stationary (non-rotating) ring 10, which determine the service life and operational reliability of the entire actuator gearbox, in this solution are determined only by the clearances in the axial and radial directions of the high-precision rolling bearing 14 and the clearances between its inner and outer races, as well as the surfaces of the holders 12 and 13 that enclose them. These relatively small displacements are guaranteed to be compensated for by the compliance of the elastic pressure rings 11. All other displacements are compensated by the elastic compliance of the bandage 15 tightly enclosing the cylindrical outer surface of the stationary holder 13, ensuring the tightness of its connection with the mating parts and the guaranteed exclusion of the possibility of rotation of the holder 13 of the stationary wear-resistant ring 10. The tightness and tightness of the installation of the bandage 15 are ensured by the pressure cover 16.

Реализация изобретения позволит существенно повысить срок службы и надежность работы уплотнительного узла между выходным валом и корпусом редуктора как наиболее нагруженного и аварийного узла исполнительного органа очистного комбайна.The implementation of the invention will significantly increase the service life and reliability of the sealing unit between the output shaft and the gearbox housing as the most loaded and emergency unit of the working element of the shearer.

Claims

1. An executive element of a shearer, comprising a rotary gearbox with an electric motor built into its housing, kinematically connected by a transmission with an auger mounted on a hub rigidly connected to the output shaft of the rotary gearbox, located on two radial bearings, in addition, between the output shaft and the gearbox housing there is a sealing unit in the form of a Caterpillar end seal, consisting of movable and fixed wear-resistant metal rings pressed against each other hermetically with their ends along narrow annular belts, two elastic pressure non-metallic rings of circular cross-section installed respectively on the conical surfaces of the movable and fixed metal rings, on the sides opposite the annular belts, as well as movable and fixed holders of the movable and fixed metal rings, respectively, wherein the holders of the metal rings are installed with an embrace of the elastic pressure non-metallic rings in tight contact with them, characterized in that between the inner and outer A high-precision rolling bearing is installed with clearances between the cylindrical surfaces of the holders of the fixed and movable metal rings, the inner and outer races of which are fixed against displacement in the axial direction, while the outer cylindrical surface of the holder of the fixed ring of the end seal is tightly covered by a bandage made of elastic material, ensuring the tightness of its connection with the mating parts.

2. The executive body according to paragraph 1, characterized in that the bandage made of elastic material is tightly pressed by a cover attached to the housing unit, ensuring tightness along the perimeter of the connection of the bandage with it.