Машина проходческая
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к проходческому устройству для проходки горных выработок. Техническим результатом является повышение производительности и увеличение скорости проходки. Проходческое устройство состоит из корпуса, рабочего органа, ходовой части, цепного конвейера. Корпус собран из двух частей с помощью шарнирного гидроуправляемого соединения и поддомкрачен блоками танковых и автомобильных колес. Блоки имеют свой гидропривод. Рабочий орган состоит из четырех роторов, по два на большом и малом водиле. Роторы вращаются в разные стороны и оснащены резцами или шарошками. Роторы одного водила установлены с возможностью вращения в одну сторону, а другого - в другую и имеют наклон оси вращения в разные стороны для обеспечения вкручивания, как штопор, в грудь забоя, при постоянной, управляемой сельсинами подаче. Проходческая машина имеет возможность оснастки манипуляторами со сверлами-перфораторами. Для оформления арочного профиля забоя роторы большего водила имеют возможность совершения возвратно-поступательных движений по рукавам водил гидроцилиндрами, управляемыми копиром, бермовыми фрезами. 2 ил.
Машина проходческая «ТАТЬЯНА» - устройство, предназначено для создания требуемых в горном деле типоразмеров машин для ведения проходки туннелей, сопряжений, капитальных и вспомогательных, горизонтальных, восходящих и нисходящих выработок цилиндрического и арочного сечения с высокой скоростью проходки 500-1000 п.м/мес.
В восьмидесятые годы среднегодовая проходка стволов основных и вспомогательных выработок в СССР, реальная и планированная, была 50-70 п.м, проходка в 150 м и более считалась скоростной проходкой, за это получались звания, ордена, медали, ценные (автомашины) подарки.
Проводя патентные исследования, автор не обнаружил каких-то существенных изменений в конструкциях проходческих устройств и принципиально новых подходов к ведению проходческих работ, поэтому средняя скорость (планированная) поднялась всего до 70-100 м. Плазменная RU 2008121462, 2008116368, лазерная, термоядерная («КРОТ») проходки - дело будущего, механизированная же проходка пока еще не исчерпала всех своих возможностей.
В настоящее время, в век механизации и автоматизации, предлагается много изобретений по увеличению скорости проходки, ЗАО «Донецкий уголь» Новочеркасского политехнического института даже предлагает увеличение скорости проходки БВР способом RU 2048715, проектно-конструкторские институты предлагают улучшение стреловидных проходческих комбайнов, таких как ГПК, ГПКС, 4ПП-2, RU 94033685, даже с двумя рабочим органами и водилами RU 2039244, оснащение инструмента на рабочем органе гидроударными механизмами RU 2034986, 2004126848. Для проходки выработок больших сечений, предлагается щит большого диаметра с установкой стреловидных комбайнов на разных уровнях щита RU 2011831.
ДОНГИПРОУГЛЕМАШ разработал проходческий комплекс «СОЮЗ-19». Россия приобретает проходческие комплексы США фирмы «РОББИНС» и германской фирмы «HERRENKNECHT» (самая большая в мире машина для проходки туннелей циклического действия). Все эти роторные, по всему цилиндрическому сечению забоя, комплексы представляют собой очень сложные, металлоемкие, громоздкие, неповоротливые, энергоемкие, сложные в управлении, с очень большими усилиями напора на забой и очень дорогие устройства.
Самыми современными по идее являются RU 2008116368, 2008121462, предлагающие производить проходку с помощью плазмы, расплавляя предназначенную для выработки породу с использованием расплава для заливки забутового пространства, отливки столбов и др.
Близким по подходу к решению проблем проходки горных выработок является RU 2023153, рис.2, с эксцентриковыми втулками для оформления профиля выработки. Конструкция по рис.1, 2 не способна держать направление и стабильный контакт роторов с грудью забоя из-за легкости конструкции, для примера ГПК и 4ПП - 2 Копейского завода, при жестком контакте рабочего органа с забоем прыгают по забою, как кузнечики, теряется направление и контакт с забоем, да и по рис.1 на рабочий орган требуются большие усилия для разборки забоя, и гусеницы устройства из-за его легкости будут скользить по почве, рвутся гусеницы, выходит из строя механизм управления и привода гусениц из-за отсутствия жесткости расположения комбайна в динамике, сложной кинематике передачи вращения от мотора до водил и роторов. Существует еще множество предложений устройств: SU 99832, 123111 и др., но все они имеют те или иные недостатки, перечисленные выше.
Наиболее близким к решению проблем проходки является SU 1694909 с применением трехлучевого гусеничного хода, передовая кинематика рабочего органа, но имеющего недостатки; планетарный рабочий орган в два диска, расположенных перпендикулярно оси выработки, - большие углы скольжения шарошек и увеличение энергозатрат, сложная и дорогостоящая система специального загрузочного устройства загрузки центрального шнека разрушенной породой.
Настоящее изобретение направлено на создание компактного, простого по конструкции, сборке-разборке, обслуживании, уменьшенной нагрузке на забой, надежности и стоимости устройства.
Технический результат заключается в повышении производительности устройства, увеличении скорости проходки до 500-1000 п.м/мес.
В роторном рабочем органе по всему сечению выработки в работе принимают участие сразу все рабочие инструменты (резцы, шарошки) и требуют увеличенных усилий на забой, большой массы, хорошего сцепления с почвой, кровлей, боковинами и большой мощности движителей комплекса на забой постоянно или циклично. Сама конструкция таких рабочих органов предусматривает углы скольжения шарошек от 3 до 12 градусов в зависимости от скорости вращения рабочих роторов и водил, а это уже запланированный увеличенный износ шарошек, подшипников и, соответственно, увеличение энергозатрат.
Установка рабочих органов-роторов на рукавах водил под углом позволяет значительно снизить осевые нагрузки. Придав вращение меньшему водилу и его роторам, противодействующие силы разрушению забоя будут стараться сдвинуть, перевернуть комбайн, но, подключив в нагрузку второе (большое) водило с его роторами, противодействующие силы первого водила будут полностью компенсированы и потребуются только усилия на разрушение породы по образующим роторов. Поскольку у роторов малого водила в работе принимает участие 50% рабочих инструментов, нагрузки на них будут 0-МАХ-0, то и значение нагрузки будет мало. У роторов большого водила принимает участие 1/4 ч. резцов, что тоже - малая нагрузка. Веса, относительно малого по конструкции, машины и усилий поддомкраченных блоков колес достаточно для того, чтобы в строго согласованном вращении с помощью сельсинов водил с роторами, которые, как штопор, ввинчиваются в забой по шагу наклона роторов, сохранить устойчивость машины, создать усилия для ее передвижения и компенсировать нагрузки на забой, вполне достаточные для работы на горизонтали, нисходящих и восстающих выработках, даже на вертикали (стволы). За счет гидроуправляемого шарового соединения двух частей корпуса имеется возможность изменять направление проходки вверх-вниз, вправо-влево, разрабатывать сопряжения выработок с большими скоростями проходки, делать разворот машины на сопряжении в кратчайшее время.
Предлагаемое устройство свободно от вышеперечисленных недостатков и имеет ряд преимуществ, т.к. у него отняты все последующие процессы и оставлены:
1. Разработка породы.
2. Выдача разрушенной породы из забоя.
3. Защита рабочего персонала от капежа породы с кровли.
4. Оформление заданного профиля с зачисткой бермовыми фрезами.
Преимущества.
1. Компактность.
2. Простота и легкость конструкции.
3. Ремонтопригодность, надежность. Простая и надежная кинематика движения взаимосвязанных деталей и узлов.
4. Маневренность, возможность работы по уклонам и крутопадающим пластам. Делать развороты на сопряжении в кратчайшие сроки.
5. Оснастка манипуляторами (сверлами, перфораторами).
6. Малая энергоемкость.
7. Малая стоимость.
Указанный технический результат достигается тем, что проходческая машина включает в себя сборный корпус 7 с шаровым гидроуправляемым соединением 6 собранных на корпусе водил 3 и 4 с роторами 1 и 2 с гидроприводами, цепным конвейером, блоком 5 автомобильных и танковых колес с гидроприводами и домкратами для установки машины по оси выработки, для создания более жесткого контакта передней части корпуса с боковой поверхностью выработки, снижения вибраций от работы роторов, на передвижных блоках передней части корпуса устанавливаются танковые обрезиненные колеса, на задней части корпуса устанавливаются колеса с автомобильными шинами, накачанными пористой резиной (микропорка) под давлением для данной модели шин. С целью обеспечения жесткости устройства (самопроизвольное скольжение по уклонам, ремонт какого-либо блока колес, проведение сопряжений) каждая часть корпуса оснащается 5 блоками колес, каждый со своим приводом через червячную передачу, упорные домкраты оснащаются ГПА - гидропневматическими аккумуляторами с устройством автоматической поддержки заданного давления. Для защиты обслуживающего персонала имеются специальные поддомкраченные заслонки 10 кровли.
Для запуска машины в работу производят сборку ее на открытом пространстве перед специально разработанным входом по параметрам требуемой выработки вчерне и типоразмеру машины, производят подключение ее ко всем коммуникациям, производят испытание узлов и механизмов, затем машина самоходом подается во вход выработки. После подвода устройства к груди забоя включают маслостанции для питания гидроприводов роторов 1, 2, водил 3, 4, цепной конвейер (на чертеже не указан), ходовые блоки колес 5, установленных по осям 9 в точке пересечения оси с диаметром окружности профиля цилиндра 8, и медленно вводят в грудь забоя рабочий орган, затем включают машину в требуемые режимы работы. Рабочий орган при постоянной, управляемой сельсинами подаче ввинчивается в забой, оформление профиля арочного сечения осуществляется перемещением наружных роторов по направляющим большого водила по копиру, установленному перед большим водилом, на фиг.2 показаны угловые положения 2* наружных роторов, окончательное оформление углов производится бермовыми фрезами. Разрушенная порода удаляется цепным конвейером, расположенным в нижней части устройства между нижними блоками колес. Между рядами блоков колес у кровли пространство перекрывается поддомкраченными заслонками перекрытия 10 для защиты обслуживающего персонала от капежа породы с кровли. Задняя часть корпуса обязательна, в первую очередь, для создания жесткости легкой конструкции, поддержания хорошего контакта рабочего органа с забоем, распределения значительных усилий подачи на забой между блоками колес, предотвращения проворота колес и увеличенного их износа. Для возведения сопряжения нужно жесткое сцепление устройства с почвой и кровлей, т.к. при возведении сопряжения производится излом оси корпуса до конструктивно заложенной максимальной величины в точке гидроуправляемого шарового соединения 6, и одна из боковин будет уходить из контакта с устройством, оставаться в контакте будут почва - кровля - 1 боковина передней части корпуса, и полный контакт второй части и т.д., чем обуславливается установка 5 блоков колес на каждой части корпуса, и, во-вторых, на задней части корпуса возможно расположение оборудования самого устройства, а также оборудования для ведения крепежных работ.
Для осуществления разворота устройства разбирается шаровое соединение, и, поскольку каждая часть имеет собственный управляемый ход, задняя часть 7 первой делает разворот и уходит в сопряжение, затем таким же порядком передняя часть 7; производят сцепку частей, подключают маслосистему ходовой к масляному насосу большей производительности, и устройство своим ходом доставляется в новый забой.
На фиг.1 и 2 обозначены:
1. Роторы малого водила.
2. Роторы большого водила.
2* Выдвижение роторов для оформления профиля арочного типа.
3. Малое водило
4. Большое водило.
5. Блоки с автоколесами.
6. Шаровое гидроуправляемое соединение.
7. Корпус.
8. Линия профиля выработки.
9. Оси установки нижних блоков колес.
10. Заслонки перекрытия кровли.
Проходческое устройство, включающее в себя корпус, рабочий орган, ходовую часть, цепной конвейер, отличающееся тем, что несет в себе корпус, собранный из двух частей, собранных с помощью шарнирного гидроуправляемого соединения, поддомкраченных блоками танковых и автомобильных колес, имеющих свой гидропривод, рабочий орган, состоящий из четырех роторов, по два на большем и малом водиле, вращающихся в разные стороны, роторы оснащены резцами или шарошками, роторы одного водила установлены с возможностью вращения в одну сторону, а другого - в другую и имеют наклон оси вращения в разные стороны для обеспечения вкручивания как штопор в грудь забоя при постоянной управляемой сельсинами подаче, при этом проходческая машина имеет возможность оснастки манипуляторами со сверлами-перфораторами, для оформления арочного профиля забоя роторы большего водила имеют возможность совершения возвратно-поступательных движений по рукавам водил гидроцилиндрами, управляемыми копиром, бермовыми фрезами.
