Шнековый исполнительный орган

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2260120:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (RU)

Изобретение относится к горной технике, а именно к шнековым исполнительным органам узкозахватных выемочных машин, используемых в очистных забоях для добычи полезных ископаемых подземным способом. Обеспечивает повышение эффективности шнекового исполнительного органа. Шнековый исполнительный орган включает цилиндрический корпус и погрузочную лопасть с винтовой поверхностью, на которой установлены резцедержатели с резцами. Образующая винтовой поверхности лопасти выполнена криволинейной формы, вогнутая поверхность которой расположена с рабочей стороны лопасти. Радиус кривизны должен быть таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности винтовой лопасти и к образующей лопасти в точке их пересечения составлял 40-50°. 3 ил.

Изобретение относится к горным машинам, а именно к шнековым исполнительным органам узкозахватных выемочных машин, используемых в очистных забоях для добычи полезных ископаемых подземным способом.

Известен исполнительный орган очистного комбайна /1, стр.160, рис.2.44/, выполненный в виде барабана с вертикальной осью вращения, на котором закреплены режущие инструменты (резцы). Недостатком этого исполнительного органа является плохая погрузочная способность отбитого полезного ископаемого на забойный конвейер. Для эффективной погрузочной способности исполнительного органа барабанного типа он снабжается специальным погрузочным щитком.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шнековый исполнительный орган /2/, включающий цилиндрический корпус и погрузочную лопасть (одну или несколько) с винтовой поверхностью, на которой расположены резцедержатели с резцами.

В известном техническом решении образующая винтовой лопасти имеет прямолинейный вид и расположена по радиусу (перпендикулярно) относительно цилиндрического корпуса. Прямолинейность лопасти и радиальное ее расположение в поперечном сечении шнека не обеспечивает возможной максимальной производительности шнека при погрузке отбитого угля на забойный конвейер. Прямолинейное исполнение лопасти при вращении шнекового исполнительного органа создает центробежные силы, которые, воздействуя на отбитый уголь, находящийся между лопостями, стремятся переместить его относительно лопасти наружу от центра к внешней поверхности и прижать уголь к забою, что создает дополнительные сопротивления движению угля вдоль лопасти, так как на забое имеются неровности от воздействия резцов. Вследствие этого снижается скорость потока и производительность шнекового исполнительного органа.

Задачей изобретения является повышение эффективности шнекового исполнительного органа.

Эта задача решается за счет того, что в шнековом исполнительном органе, включающем цилиндрический корпус и погрузочную лопасть с винтовой поверхностью, на которой установлены резцедержатели с резцами, при этом образующая винтовой поверхности выполнена криволинейной формы, вогнутая поверхность которой расположена с рабочей стороны лопасти, а радиус кривизны выполнен таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности винтовой лопасти и к образующей лопасти в точке их пересечения составлял 40-50°.

На фиг.1 изображен шнековый исполнительный орган (главный вид); на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1 и на фиг.3 - схема расположения сил, действующих от угля на шнековую лопасть при ее вращении.

Шнековый исполнительный орган включает цилиндрический корпус 1, погрузочную лопасть 2. По внешней цилиндрической образующей винтовой поверхности погрузочной лопасти размещены линейные резцы 3.

Параметры кривизны лопасти определяются из следующих выводов (см. фиг.3). При вращении шнекового исполнительного органа лопасть воздействует на отбитую массу угля. Под воздействием вращения шнека возникает центробежная сила, стремящаяся переместить уголь от центра к периферии относительно лопасти. Центробежная сила определяется из выражения где m - масса угля, находящегося внутри шнекового исполнительного органа, кг; R - наружный радиус шнекового исполнительного органа, м.; ω - угловая скорость, рад/с; g=9,81 м/с² - ускорение при свободном падении.

Если образующая лопасть шнека прямолинейна, то с этой силой уголь будет прижиматься к забою и создавать дополнительное сопротивление при движении его вдоль шнекового исполнительного органа. При криволинейной поверхности образующей лопасти центробежная сила F на выходе к внешнему диаметру шнека разлагается на две силы Р и N. P - сила прижатия угля к лопасти, N - сила трения угля о лопасть. Наиболее благоприятные условия для потока, когда сила P=N. Это равенство обеспечивается при угле β=45°. Угол β определяется между касательной линией к наружной поверхности в конечной точке лопасти и линией продолжения лопасти из этой точки. Пределы этого угла можно ограничить 40-50°. В этом интервале силы Р и N незначительно отличаются друг от друга. Таким образом, радиус изгиба образующей лопасти должен быть таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности шнекового исполнительного органа и к лопасти в точке их пересечения составлял 40-50° (при угле менее 40° снижается сила трения N угля по лопасти и уголь выходит за пределы шнека, касаясь забоя, при угле более 50° сила трения значительно увеличивается, увеличивая тем самым сопротивление движению угля вдоль шнека).

Шнековый исполнительный орган работает следующим образом. Корпус шнека 1 вместе с погрузочной лопастью 2 и резцами 3 вращаются. При движении выемочной машины вдоль забоя резцы 3 разрушают полезное ископаемое, которое распределяется внутри шнека между винтовыми лопастями. Винтовая поверхность лопасти, воздействуя на отбитый уголь, перемещает его вдоль шнека и выбрасывает из зоны своего действия на забойный конвейер. Вместе с тем на массу угля воздействуют и центробежные силы, стремящиеся переместить уголь к наружной поверхности шнека. Однако криволинейность образующей лопасти по высоте способствует удержанию угля в пределах лопасти за счет силы трения N и скручивания потока в пределах лопасти. Это снижает контакт отбитого угля с забоем и снижает сопротивление движению угля вдоль шнека.

Технические преимущества предложенного шнекового исполнительного органа заключаются в повышении эффективности его применения.

Повышение эффективности достигается за счет:

- снижения мощности, затрачиваемой на погрузку угля шнеком в результате устранения контакта угля с забоем при его движении вдоль шнека;

- повышения производительности за счет увеличения скорости движения потока угля вдоль шнека в связи со снижением сопротивления его движения.

Источники информации:

1. Сафохин М.С. Горные машины и оборудование: Учебник для вузов/ М.С.Сафохин, Б.А.Александров, В.И.Нестеров. - М.: Недра, 1995. - 462 с.

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

Шнековый исполнительный орган, включающий цилиндрический корпус и погрузочную лопасть с винтовой поверхностью, на которой установлены резцедержатели с резцами, отличающийся тем, что образующая винтовой поверхности лопасти выполнена криволинейной формы, вогнутая поверхность которой расположена с рабочей стороны лопасти, при этом радиус кривизны должен быть таким, чтобы угол между касательными линиями к наружной окружности винтовой лопасти и к образующей лопасти в точке их пересечения составлял 40-50°.

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к очистной выемке пластовых угольных месторождений с применением очистных комбайнов и скребковых конвейеров в составе механизированных комплексов.

Шнековый исполнительный орган // 2149995

Изобретение относится к шнековым исполнительным органам выемочных машин. .

Исполнительный орган горной машины // 2137918

Изобретение относится к горному делу и может использоваться в очистных комбайнах для выемки угля. .

Исполнительный орган горной машины // 2132460

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования преимущественно в очистных комбайнах. .

Исполнительный орган угольного комбайна // 2109945

Режущая коронка для горной машины // 2096611

Исполнительный орган устройства для разрушения минеральных сред и искусственных материалов // 2055184

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к исполнительным органам устройств для разрушения минеральных сред и искусственных материалов, и может быть использовано при образовании выработок в породе или при добыче полезных ископаемых с помощью горных комбайнов, а также при ремонте дорожного или подобного покрытия для удаления последнего с помощью дорожных фрез.

Исполнительный орган выемочной машины // 1838605

Режущий орган погрузочно-разгрузочной машины // 1794185

Планетарно-роторный исполнительный орган горного комбайна // 1776785

Изобретение относится к средствам механизации очистных работ в угольной промышленности и может быть использовано для повышения эффективности добычи на 76 пластах переменной мощности и в коротких лавах.

Схема набора резцов на исполнительном органе горного комбайна // 2319006

Изобретение относится к области горного дела, в частности к барабану горных комбайнов, а именно к схемам расположения резцов на барабанах горных комбайнов непрерывного действия

Рабочий орган горных машин // 2327869

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано в горных машинах для отбойки угля и мягких руд, например кимберлита

Устройство для фрезерной обработки горной породы и других материалов, а также способ фрезерования горной породы или подобных материалов с применением этого устройства // 2358104

Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к устройствам для фрезерной обработки горной породы и других твердых материалов, например, добываемых продуктов в подземных или наземных горных выработках, асфальтовых или бетонных частей при строительстве дорог или зданий

Способ разработки сложноструктурного месторождения и рабочий орган для осуществления способа // 2539479

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при селективной разработке сложноструктурных месторождений с помощью карьерных комбайнов. Техническим результатом является повышение производительности, надежности и расширение технологической эффективности разрушения пород различной степени крепости и связности посредством регулирования усилия резания в зоне обработки и формирования в поверхностном слое обрабатываемого массива зон разрушения с учетом прочностных характеристик породы при селективной разработке сложноструктурных месторождений с помощью карьерных комбайнов. Для расширения диапазона одновременной обработки и вариантов регулирования усилия резания в зоне обработки формирование зон разрушения осуществляется с учетом прочностных характеристик породы по ширине обрабатываемой поверхности при изменении функциональных и технологических параметров и их рациональном сочетании в условиях селективной разработки сложноструктурных месторождений, при этом прочностные характеристики породы фиксируются датчиками регистрации прочности горной породы, связанными через системный блок с системой управления работой гидроцилиндров, а уравновешенность барабана обеспечивается распределенным смещением гидроцилиндров, причем давление рабочей жидкости в поршневых полостях гидроцилиндров рассчитано на усилие, требуемое для вращения поворотных рычагов. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для проходки с дроблением скальной породы, минералов или других материалов // 2598004

Изобретение относится к устройству для проходки с дроблением скальной породы, минералов и других материалов. Технический результат - обеспечение одинаково хорошей производительности независимо от направления перемещения барабанного инструментального магазина. Изобретение относится к устройству для проходки с дроблением скальной породы, минералов и других материалов. Технический результат - обеспечение одинаково хорошей производительности независимо от направления перемещения барабанного инструментального магазина. Устройство для проходки с дроблением скальной породы содержит опорное устройство барабана, первый и второй барабанные инструментальные магазины, установленные на опорном устройстве барабана бок о бок в сдвоенной компоновке, с возможностью вращения вокруг оси барабанов. При этом барабанные инструментальные магазины содержат множество инструментальных суппортов, которые несут на себе режущие инструменты и расположены таким образом, что они распределены по периферии барабанных инструментальных магазинов. Множество инструментальных суппортов барабанного инструментального магазина имеют оси, которые установлены поперечно по отношению к оси барабана. При этом оси валов инструментальных суппортов первого барабанного инструментального магазина описывают первую коническую поверхность вокруг оси барабана, а оси валов инструментальных суппортов второго барабанного инструментального магазина описывают вторую коническую поверхность вокруг оси барабана, причем две конические поверхности являются открытыми на противоположных сторонах. Направление вращения инструментальных суппортов первого барабанного инструментального магазина противоположно направлению вращения инструментальных суппортов второго барабанного инструментального магазина. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для проходки дроблением скальной породы, минералов или других материалов // 2599393

Изобретение относится к устройству для проходки с дроблением скальной породы, минералов или других материалов, в частности твердых материалов. Технический результат - хорошие результаты дробления для режущих инструментов в обоих направлениях вращения барабанного рабочего органа. Устройство для проходки дроблением содержит барабанный рабочий орган, установленный на опорном устройстве барабана с возможностью вращения вокруг оси барабана и содержащий множество держателей инструмента, расположенных по периферии барабанного рабочего органа, в которых установлены режущие инструменты. Держатели инструмента установлены с возможностью относительного вращения, и их оси расположены поперечно к оси барабана. При этом держатели инструмента включают первую группу держателей инструмента и вторую группу держателей инструмента, при этом направление вращения первой группы противоположно направлению вращения второй группы. 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Подвижный горный проходческий комбайн и способ проходки туннелей, штреков или шахт, в частности, в твёрдой скальной породе // 2599521

Группа изобретений относится к передвижному горному проходческому комбайну, в частности, для проходки и прохождения туннелей. Технический результат - осуществление проходки туннелей, шахт и штреков и в твердой скальной породе с высокой производительностью извлечения материала и низким износом инструмента. Способ проходки туннелей, штреков и шахт с помощью проходческого комбайна, который содержит несущую раму по меньшей мере с одним барабанным инструментальным магазином, который установлен с возможностью поворота вокруг оси барабана и снабжен инструментами для вскрышных работ, расположенными по окружности барабанного инструментального магазина, и приводом вращения барабанного инструментального магазина, а также стреловидным устройством, на котором установлен с возможностью вращения барабанный инструментальный магазин с поворотным устройством для поворота стреловидного устройства относительно несущей рамы комбайна, и с поворотным устройством для наклона стреловидного устройства. Стреловидное устройство снабжено поддерживающей рукой, на которой установлен барабанный инструментальный магазин, и отдельным поворотным основанием, установленным с возможностью поворота относительно несущей рамы комбайна с помощью поворотного устройства. Поддерживающая рука и поворотное основание соединены между собой с помощью системы направляющих штанг, обеспечивающей регулировку установочного угла оси барабана относительно оси. Система направляющих штанг выполнена в виде четырехзвенного механизма и имеет первый кронштейн на стороне поддерживающей руки и второй кронштейн на стороне поворотного основания, которые соединены с помощью рычагов. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 24 ил.

Горнодобывающая установка для извлечения минеральных материалов, залегающих в виде пластов или массивов, и горнопроходческий комбайн // 2603147

Изобретение относится к горнодобывающей установке для извлечения минеральных материалов, залегающих в виде пластов или массового месторождения, содержащей конвейерное устройство для вынесения добытого материала, также содержащей горнопроходческий комбайн. Технический результат - высокая производительность извлечения материала и в то же время уменьшенный износ инструмента. Комбайн содержит по меньшей мере одну пару барабанов, снабженных инструментами для разработки материала и соосно установленных на поворотной руке с возможностью вращения и регулировки по высоте относительно станины комбайна с помощью поворотной руки. Ось указанной пары барабанов, по существу, параллельна направлению перемещения горнопроходческого комбайна. Инструменты для разработки материала установлены группами на инструментальных суппортах, которые расположены по окружности каждого барабана из указанной пары барабанов с возможностью вращения вокруг осей, расположенных поперечно по отношению к оси указанной пары барабанов. При этом оси вращения инструментальных суппортов на первом из указанной пары барабанов расположены под углом 90°-γ по отношению к оси первого барабана, а оси вращения инструментальных суппортов на втором из указанной пары барабанов расположены под углом 90°+γ по отношению к оси второго барабана. 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

Медленное вращение барабана горного комбайна // 2607134

Группа изобретений относится к горным комбайнам. Технический результат – обеспечение вращения режущего барабана комбайна со скоростью технического обслуживания. Горный комбайн включает режущий барабан с множеством режущих зубьев, установленных на барабане, и механизм вращения режущего барабана. Механизм вращения режущего барабана включает источник электропитания, двигатель режущего устройства, переключатель и привод с регулируемой частотой. Переключатель имеет первое и второе состояния. Первое состояние электрически соединяет источник электропитания и двигатель режущего устройства для работы режущего барабана на скорости резания, а второе состояние электрически соединяет привод с регулируемой частотой и двигатель режущего устройства для работы режущего барабана на скорости технического обслуживания, меньшей, чем скорость резания. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство и способ для механической обработки материалов фрезерованием и бурением // 2610474

Группа изобретений относится к способу и устройству для механической обработки материалов фрезерованием и/или бурением, в частности для удаления скальных пород, бетона, минералов или угля. Технический результат – усовершенствование устройства механической обработки. Устройство содержит инструментальный барабан, в котором установлено несколько инструментальных валов с закрепленными на их концах механообрабатывающими инструментами, выступающими из инструментального барабана. При этом инструментальные валы могут приводиться во вращение. Приводной элемент для инструментальных валов и инструментальный барабан могут вращаться относительно друг друга, причем несущее устройство для барабана может перемещаться относительно материала с помощью устройства перемещения. С помощью управляющего устройства могут изменяться скорость перемещения несущего устройства для инструмента относительно материала и частота вращения инструментального барабана. Во избежание возникновения критичных условий эксплуатации устройство снабжено, по меньшей мере, одним измерительным датчиком для измерения естественного поступательного колебания и/или, по меньшей мере, одним измерительным датчиком для определения угловых колебаний инструментального барабана, и управляющим устройством, которое содержит, по меньшей мере, один модуль анализа колебаний, с помощью которого во время анализа колебаний можно определять спектр колебаний, и, по меньшей мере, один модуль контроллера, с помощью которого частота вращения и/или относительная скорость являются регулируемыми или регулируются как функция колебаний, определяемых модулем анализа. Способ механической обработки материалов с помощью устройства. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 3 ил.