CC BY
46
Л.Е. Маметьев, А.Ю. Борисов
23
УДК 622.232.83.054.52
Л.Е. Маметьев, А.Ю. Борисов
УЛУЧШЕНИЕ ПРОЦЕССОВ МОНТАЖА И ДЕМОНТАЖА УЗЛОВ КРЕПЛЕНИЯ ДИСКОВОГО ИНСТРУМЕНТА НА КОРОНКАХ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ
Проведение горных выработок при подготовке фронта очистных работ в развитых угледобывающих странах осуществляются с использованием широкого парка проходческих комбайнов отечественного и зарубежного производства.
В главном угледобывающем регионе России -Кузнецком угольном бассейне наибольшее распространение получили проходческие комбайны КП-21 [1], осуществляющие режимы избирательного разрушения забойных массивов исполнительными органами с радиальными коронками. Опыт эксплуатации проходческих комбайнов на шахтах Кузбасса и в других регионах России показал, что применение тангенциальных поворотных резцов сопровождается интенсивным износом, раскреплением и выпадением из резцедержателей [2, 3]. Этот процесс может спровоцировать износ самих резцедержателей, форсунок орошения с неизбежным демонтажем и выдачей коронок на поверхность для ремонта.
К инструменту высокой износостойкости относится дисковый инструмент, который может обеспечить значительное уменьшение монтажнодемонтажных операций и увеличить объемы проведения горных выработок без замены в течение длительного времени эксплуатации радиальных коронок.
На кафедре горных машин и комплексов КузГТУ им. Т.Ф. Горбачева ведутся исследования по расширению функциональных возможностей исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного действия путем использования дисковых инструментов с различными узлами их крепления на корпусах коронок.
Первоначально проводились исследования с использованием двухопорных узлов крепления [4,
5] с целью выявления эффективной работоспособности как коронок, так и самих узлов крепления, включая их напряженно-деформированное состояние.
Следующее направление включало в себя разработку технических решений для совмещения процессов разрушения, дробления и погрузки горной массы дисковым инструментом на трехгранных призмах [6, 7].
В рамках реализации этого направления исследований разработан комплекс технических решений, обеспечивающих возможность осуществления монтажа и демонтажа различных узлов крепления дискового инструмента на месте эксплуатации проходческих комбайнов [8, 9].
Учитывая представленные выше результаты исследований, предложено новое техническое решение
[10], с целью упрощения конструкции и повышения эффективности операций по монтажу и демонтажу узла крепления дискового инструмента на рабочем органе.
Предлагаемый узел крепления (рис. 1-3) дискового инструмента на рабочем органе горного комбайна содержит трехгранную призму 1, жестко закрепленную на наружной поверхности коронки 2 проходческого комбайна и трехгранную крышку 3.
Со стороны передней грани внутренняя поверхность трехгранной крышки 3 содержит опорную седловую стойку-фиксатор 4 (рис. 1, б, 2), которая в виде единой пластины, содержащей конструктивно-сопряженные между собой внутренний полуцилиндрический зев с двумя направ-ляюще-ориентирующими усами из прямоугольных призм, толщина которых меньше ширины проточки 5 оси 6 с упорным буртиком на величину допустимого осевого люфта. Направляюще-ориентирующие усы в виде прямоугольных призм на опорной седловой стойке-фиксаторе 4 выполнены с четырехсторонними клиновыми торцевыми поверхностями. Контур трехгранной крышки 3 ограничен боковыми и передней гранями.
Конструкция трехгранной призмы 1 (рис. 1) со стороны внешнего пространства включает в себя поверхности двух погрузочно-транспортирующих граней и поверхность передней грани со сквозным цилиндрическим отверстием, в котором жестко закреплена цапфа-втулка 7 (рис. 1, б).
Дисковый инструмент 8 (рис. 1) консольно установлен перед передней гранью трехгранной призмы 1 на жестко закрепленной цапфе-втулке 7 с возможностью свободного вращения между двумя дистанционными торцевыми шайбами 9, с фиксируемым осевым зазором.
Цапфа-втулка 7 (рис. 1, б) имеет трехступенчатую внутреннюю поверхность, первая ступень I которой выполнена гладкой, расположена со стороны забойного торца, имеет максимальный диаметр и минимальную длину 1у. Вторая ступень II выполнена резьбовой и сопряжена с торцевой поверхностью, ограничивающей длину первой ступени I и имеет диаметр поверхности меньший диаметра поверхности первой ступени I, а ее длина 1р превышает длину 4ц поверхности третьей ступени III, выполненной в виде гладкого цилиндрического участка с диаметром меньшим диаметра цилиндрической поверхности второй ступени II. Торцевая поверхность третьей ступени III выходит во внутреннее пространство трехгранной призмы 1.
Ось 6 (рис. 1, б) с упорным буртиком имеет
а б
Рис. 1. Устройство трехгранной призмы с узлом крепления дискового инструмента: а - вид сверху; б - радиальное сечение
трехступенчатую наружную поверхность конгруэнтную участкам трехступенчатой внутренней поверхности цапфы-втулки 7 на участках длиной 1у, /р, 1хо. Все три участка поверхностей соответственно цапфы-втулки 7 и оси 6 с упорным буртиком ограниченно-подвижно сопряжены друг с другом в радиальном и осевом направлениях посредствам резьбового соединения на участках 1р вторых ступеней II. Сопряжение внутреннего резьбового участка 1р цапфы-втулки 7 второй ступени II с гладким цилиндрическим участком 4ц третьей ступени III осуществляется через проточку под выход инструмента для нарезания резьбы.
Трехгранная крышка 3 (рис. 1, 2) закреплена так, что ее наружная поверхность не выступает за наружный контур граней трехгранной призмы 1, а внутренняя поверхность полуцилиндрического зева опорной седловой стойки-фиксатора 4 входит
в проточку 5 оси 6 с упорным буртиком на заданную глубину без опоры на ее наружную цилиндрическую поверхность. Одна из торцевых поверхностей зева, с одной стороны сопряжена с наружной поверхностью торца упорного буртика цапфы-втулки 7, а другая торцевая поверхность сопряжена с торцевой поверхностью проточки 5 оси 6 с упорным буртиком при минимальном зазоре, гарантирующим возможность свободного вращения дискового инструмента 8 с допустимым осевым люфтом.
Г ладкий цилиндрический участок цапфы-втулки 7 (рис. 1, б) третьей ступени III длиной 4ц ограниченно-подвижно сопряженный с гладким цилиндрическим участком оси 6 с упорным буртиком третьей ступени III, который больше длины 1у участка ограниченно-подвижного сопряжения на первой ступени I и меньше длины 1р участка ограниченно-подвижного сопряжения на второй
резьбовой ступени II. В центральных частях свободных торцевых поверхностей оси 6 с упорным буртиком выполнены шестигранные гнезда под ключ.
При монтаже (рис. 1, 2) на наружную поверхность цапфы-втулки 7 сначала устанавливают первую дистанционную торцевую шайбу 9 (рис. 1,
б), за ней дисковый инструмент 8 и вторую дистанционную торцевую шайбу 9.
Затем во внутреннее пространство цапфы-втулки 7 продвигают и закручивают по ходу резьбы на участке 1р в осевом направлении ось 6 с упорным буртиком до прижатия внутренней поверхности упорного буртика оси 6 к торцевым поверхностями цапфы-втулки 7 и дистанционной торцевой шайбы
9.
Для монтажа оси 6 с упорным буртиком используются шестигранные углубления под ключ. Процесс завинчивания оси 6 с упорным буртиком в цапфу-втулку 7 производят до сопряжения поверхностей ступеней I, II, III на полную длину участков
1у, 1р, 1хц.
При этом кольца-герметизаторы из жаропрочного материала обеспечивают внутреннюю защиту резьбового соединения на участке 1р.
Затем во внутреннее пространство трехгранной призмы 1 помещают трехгранную крышку 3, ориентируя ее для точного закрепления, путем вхождения в проточку 5 оси 6 направляюще-ориентирующих усов в виде прямоугольных призм с четырехсторонними клиновыми торцевыми поверхностями (рис. 2) до вхождения внутренней поверхности по-луцилиндрического зева на заданную глубину.
При сборке допустимый осевой люфт узла крепления дискового инструмента 8 обеспечен подвижно-сопряженным входом единой пластины
седловой стойки-фиксатора 4 в проточку 5 оси 6 с упорным буртиком и фиксацией в осевом направлении через внутренний полуцилиндрический зев.
При демонтаже (рис. 1-3) первоначально из внутреннего пространства трехгранной призмы 1 извлекается трехгранная крышка 3, что обеспечивает свободный доступ к узлу крепления дискового инструмента 8.
Далее осуществляется демонтаж узла крепления дискового инструмента 8 при использовании ключа под шестигранные углубления со стороны торцевых поверхностей оси 6 с упорным буртиком, что обеспечивает осевую подвижность.
При этом внутренний резьбовой участок 1р на второй ступени II цапфы-втулки 7 выполняет роль неподвижной гайки, из которой при вращении внешнего резьбового участка 1р оси 6 происходит ее осевое демонтажное перемещение с хвостовиком на участке 1по до выхода последнего из сопрягаемой цилиндрической поверхности на полную длину.
Продолжая дальнейшее вращение, осуществляется демонтаж на полный выход оси 6 из резьбового соединения длиной 1р.
Далее ось 6 свободно вынимается из цапфы-втулки 7, после чего демонтируются дистанционные торцевые шайбы 9 и дисковый инструмент 8.
Таким образом, представленное техническое решение в виде узла крепления дискового инструмента на коронке позволяет упростить конструкцию, повысить эффективность проведения монтажнодемонтажных операций в призабойном пространстве, обеспечить защиту резьбового соединения и внутреннего пространства трехгранной призмы от продуктов разрушения горной массы, агрессивной шахтной среды и влаги при эксплуатации проходческого комбайна.
Технические решения получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки РФ рег. № 01201456209 по теме “Исследование параметров технологий и техники для выбора и
разработки инновационных технических решений по повышению эффективности эксплуатации выемочно-проходческих горных машин в Кузбассе”.
СПИСОК ЛИТЕРAТУРЫ
1. Тенденции формирования парка проходческих комбайнов на шахтах Кузбасса / Л.Е. Маметьев, А.М. Цехин, А.Ю. Борисов // Вестник КузГТУ . - 2013. - № 2. - С. 14-16.
2. Опыт эксплуатации рабочего инструмента исполнительных органов горных машин на шахтах Кузбасса / А.А. Хорешок, А.М. Цехин, В.В. Кузнецов, А.Ю. Борисов, П.Д. Крестовоздвиженский // Горное оборудование и электромеханика. - 2011. - № 4. - С. 8-11.
3. Испытание нового горно-режущего инструмента в шахтах Воркуты / Е.В. Белич, Л.М. Гусельников, Д.А. Задков, А.А. Подосенов // Горное оборудование и электромеханика. - 2007. - № 8. - С. 2-5.
4. Перспективы применения дискового инструмента для коронок проходческих комбайнов / А. А. Хорешок, Л. Е. Маметьев, В. В. Кузнецов, А. Ю. Борисов // Вестник КузГТУ . , 2010. - № 1. - С. 52-54.
5. Распределение напряжений в узлах крепления дискового инструмента на коронках проходческих комбайнов / А.А. Хорешок, Л.Е. Маметьев, В.В. Кузнецов, А.Ю. Борисов, А.В. Воробьев // Вестник КузГТУ - 2012. - № 6. - С. 34-40.
6. Пат. 2455486 РФ : МПК E 21 С 25/18, E 21 С 27/24 (2006.01). Исполнительный орган проходческого комбайна / Маметьев Л.Е, Хорешок А.А., Борисов А.Ю., Кузнецов В.В., Мухортиков С.Г. ; патентообладатель Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. профессион. образования «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева» (КузГТУ). - № 2010141881/03 ; заявл. 12.10.2010 ; опубл. 10.07.2012, Бюл. № 19. - 14 с.
7. Разработка реверсивных коронок для проходческих комбайнов с дисковым инструментом на сменных трехгранных призмах / А.А. Хорешок, Л.Е. Маметьев, А.Ю. Борисов, С.Г. Мухортиков, А.В. Воробьев // Горное оборудование и электромеханика. - 2013. - № 9. - С. 40-44.
8. Пат. 128898 РФ : МПК E 21 С 27/00 (2006.01). Узел крепления дискового инструмента в трехгранной призме / Маметьев Л.Е, Хорешок А.А., Борисов А.Ю., Мухортиков С.Г., Воробьев А.В. ; патентообладатель Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. профессион. образования «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева» (КузГТУ). - № 2013100882/03 ; заявл. 09.01.2013 ; опубл. 10.06.2013, Бюл. № 16. - 2 с.
9. Пат. 134586 РФ : МПК E 21 С 27/00 (2006.01). Устройство для защиты внутреннего пространства трехгранной призмы от продуктов разрушения / Маметьев Л.Е, Хорешок А.А., Борисов А.Ю., Цехин А.М. ; патентообладатель Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. профессион. образования «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева» (КузГТУ). - № 2013127350/03 ; заявл. 14.06.2013 ; опубл. 20.11.2013, Бюл. № 32. - 2 с.
10. Пат. 141339 РФ : МПК E 21 С 27/00 (2006.01). Узел крепления дискового инструмента на рабочем органе горного комбайна / Маметьев Л.Е, Борисов А.Ю. ; патентообладатель Федер. гос. бюджет. обра-зоват. учреждение высш. профессион. образования «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева» (КузГТУ). - № 2014103560/03 ; заявл. 03.02.2014 ; опубл. 27.05.2014, Бюл. № 15. - 3 с.
Авторы статьи:
Маметьев Леонид Евгеньевич, докт.техн.наук, проф. каф. горных машин и комплексов КузГТУ , тел. 8(3842) 39-69-40
Борисов Андрей Юрьевич, ст. преп. каф. горных машин и комплексов КузГТУ
E-mail: [email protected]
