Карьерный комбайн

с а ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Институт геотехнической механики АНУССР(57) Использование: открытая разработкаместорождений полезныхископаемых горизонтальными и слабонаклонными слоями,Сущность изобретения: карьерный комбайнвключает установленные на гусеничной ходовой части привод с корпусом и рабочийорган. Последний выполнен в виде двух Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых горизонтальн ыми и слабонаклонными слоями.Цель изобретения - обеспечение возможности выдачи горной массы с регулированием в процессе работы фракционного состава при постоянной нагрузке привода. Сопутствующим положительным эффектом является повышение среднесменной производительности за счет сокращения маневроа,фрезерных барабанов с охватывающими их кожухами, имеющими корпус с загрузочным окном и направляющими. В направляющих установлены подвижные щитки, расположенные по периметру кожуха. Комбайн имеет продольную и поперечную конвейерные системы и механизм перемещения корпуса привода в вертикальной плоскости. Продольная конвейерная система выполнена в виде двух симметрично наклоненных навстречу друг другу конвейеров от загрузочных окон кожухов к средней части корпуса привода. Поперечная конвейерная система закреплена на корпусе привода в средней части и размещена над верхними концами конвейеров продольной конвейерной системы. Выполнена поперечная конвейерная система в виде двух последовательных конвейеров. Механизм перемещения корпуса привода в вертикальной плоскости выполнен в виде симметрично закрепленных на гусеничной ходовой части двух траверс, рас 1 положенных с боковых сторон корпуса. 4э.п. ф-лы, 16 ил.вых операции и обеспечения возможнос работы комбайна по челноковой схеме,На фиг.1 изображен общий вид комба на с разрезом по оси подвески второго ко вейера поперечной конвейерной систем на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Г на фиг.1 с местным выр вом; на фиг.4 - разрез Б - Б на фиг,1; на фиг - разрез В - В на фиг.1; на фиг,6 - общий ви комбайна в проекции, что на фиг.1, но местными вырывами у фрезерных бараб нов и при работе комбайна в одном иэ р жимов; на фиг,7 - разрез Д-Д на фиг.11815312 ЯиО Коррек мборс актор Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Ъаказ 1 б 20 НИИПИ Госу Составитель А.СелезнТехред М,Моргенталрабочем положении комбайна при формировании горизонтальной площадки на уклоне; на фиг.8-узелна фиг.8(в увеличенном масштабе); на фиг.9 - иэображение по фиг.8, но в рабОчем положении; на фиг,10- разрез Е - Е на фиг.8; на фиг.11 - схема работы комбайна в.режиме регулирования фракционного состава; на фиг.12 - схема работы комбайна в режиме отбойки с крупной фракцией; на фиг.13 - схема работы комбайна в режиме переизмельчения; на фиг.14 - схема работы комбайна при маневровых операциях и холостом перегоне; на фиг,15 - траектория движения комбайна в режиме добычи крупной фракции по челноковой схеме; на фиг.16- схема отработки тупикового целика при траектории в соответствии с фиг.15,Карьерный комбайн содержит гусеничный ход 1, привод с корпусом 2. Привод размещен внутри коопуса 2 и включает в себя дизельный двигатель с системами обеспечения, блок силовых насосных установок, распределительную гидроаппаратуру, электрооборудование, а также гидроаппаратуру управления, размещенную в кабине 3, В конструкции содержатся также два поперечных фрезерных барабана 4 и 5, установленные по краям нижней части корпуса 2, Внутри фрезерных барабанов 4 и 5 установлены приводные высокомоментные тихоходные гидромоторы, а на наружной их обечайке закреплены шнековые лопасти 6 и 7 противоположного направления навивки друг относительно друга, на которых закреплены резцы 8 (показано упрощенно), На корпусе 2 закреплены также кожухи. охватывающие фрезерные барабаны 4, 5. каждый из которых содержит корпус 9 с загрузочным окном 10 и направляющими 11, 12, в которых подвижно установлены торцевые уплотняющие щитки 13, а также щитки 14 и 15 с приводными гидроцилиндрами 16, 1.7, Загрузочные окна 10 корпусов 9 обращены навстречу друг другу. В конструкции комбайна содержится продольная конвейерная система, выполненная в виде двух встречно восходящих конвейеров 18 от загрузочных окон 10 к средней части корпуса 2 привода, Конвейеры 18 закреплены на нижней части корпуса 2. Над конвейерами 18 у загрузочных окон 10 на корпусах 9 закреплены направляющие ребра 19 для направленного формирования потока горной массы. Гусеничный ход 1 размещен между кожухами фрезерных барабанов 4, 5, которые выполнены со встречным направлением вращения друг относительно друга. На корпусе 2 привода в его средней части закреплена поперечная конвейерная система, кОторая заведена под верхние концы кон 54 30 35 40 50 10 15 20 вейеров продольной конвейерной системы, Поперечная конвейерная система может быть выполнена в виде двух последовательных конвейеров 20 и 21, первый из которых закреплен снизу корпуса 2 привода под верхними концами конвейера 18. Конвейер 21 установлен посредством подвески, включающей -образный кронштейн 22, закрепленный на конце конвейера 20, выходящем за боковую стенку корпуса 2 привода, две соосные поворотные опоры 23 и 24, нижняя 23 из которых установлена на горизонтальной полке -образного кронштейна 22, а верхняя 24 посредством дополнительного кронштейна 25 прикреплена к боковой стенке корпуса 2 привода, При этом в конструкции поперечной конвейерной системы содержится раздвижная рамка 26 с гидро- цилиндром 27 между ее частями, шарнирно соедгненная одной частью с верхней поворотной опорой 24, а нижней частью - с конвейером 21, нижний конец которого шарнирно установлен в нижней поворотной опоре 23 с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Поворотная опора 24 снабжена механизмом поворота, например, в виде рычага 28 и двух гидроцилиндров 29 (см, фиг.2). Наличие двух гидроцилиндров 29 обеспечивает поворот конвейера 21 в горизонтальной плоскости на 1800, в то время как если бы гидроцилиндр был один - угол поворота уменьшился бы из-за наличия в кинематической схеме мертвой точки, которая в предложенной конструкции компенсируется деиствием второго гидроцилиндра В зависимости от конкретных условий эксплуатации конструкция поперечной конвейерной системы может быть иной Так, например, если конвейеры 18 продольной конвейерной системы выверены в верхнюю часть корпуса 2, то поперечная конвейерная система может быть выполнена в виде выдвижного горизонтального конвейера. Однако конструкция поперечной конвейерной системы, приведенная на чертежах наиболее универсальна для различных условий эксплуатации. В конструкции карьерного комбайна имеется механизм перемещения корпуса привода в продольной вертикальной плоскости выполненный с двумя степенями подвижности в упомянутой плоскости. Этот механизм может быть выполнен в виде симметрично закрепленных на гусеничном ходу двух Ч-образных траверс 30,.расположенных у боков корпуса 2, каждая из которых выполнена с парой вертикальных пазов 31, в которых установлены с возможностью смещения вертикальные полэуны 32 и 33. Со стороны одного из фрезерных барабанов вертикальные ползуны, например - полэу 181531215 разработки массива полосами, расположенными под углом к опорной поверхности гусеничного хода, то горизонтальные пазы 34 могут быть сопряжены с горизонтальными ползунами 35 по плоскостям, а вертикальные ползуны 33 могут быть выполнены в виде единых тел,к которым с возможностью вращения присоединены пальцы 36 и 37. В конструкции механизма перемещения корпуса привода в продольной вертикальной плоскости имеются также четыре гидро- цилиндра 38, каждый из которых 20 25 расположен вертикально и присоединен к Ч-образной траверсе 30 и одному из вертикальных ползунов 32 или 33. Если комбайн должен обеспечивать возможность разработки массива полосами, расположенными под углом к опорной поверхности гусеничного хода горизонтальные ползуны 35 должны быть сопряжены с горизонтальными пазами 34 по цилиндрическим поверхностям с общей геометрической осью, направленной вдоль паза 34 для каждого 3035 соединения, а вертикальные ползуны 33 при этом выполнены составными из наружных частей 39 и внутренних частей 40, из которых внутренние части 40 установлены в наружных частях 39 с возможностью поворота по сопрягаемым цилиндрическим поверхностям с горизонтальными осями. При этом пара пальцев 36 и 37 со стороны фрезерного барабана 5 присоединена к внутренним частям 40 ползунов 33, пальцы 36,50 закрепленные на одной из боковых стенок корпуса 2 зафиксированы на ползунах 33 и 35 от осевого смещения, например буртом и стопорным кольцом 41 (см, фиг.7), а пальцы, закрепленные на другой боковой стенке корпуса 2 установлены в ползунах 33 и 35 с возможностью осевого смещения. Ползуны 32, 33, 35 от вы падания могут быть зафиксированы накладками, закрепленными на Чобразной траверсе (на чертежах не показаны), Помимо вышеизложенного исполнения механизм перемещения корпуса привода в продольной вертикальной плоскости может быть выполнен и в виде иных ны 32 выполнены с горизонтальными парами 34 длиной Е, в которых с возможностью смещения установлены горизонтальные ползуны 35 длиной 1. На каждой боковой стенке корпуса 2 закреплена пара пальцев 35, или 37, Пальцы 35 и 37 со стороны фрезерного барабана 4 присоединены с возможностью вращения к горизонтальным ползунам 35, а со стороны фрезерного барабана 5 они присоединены с возможностью вращения к вертикальным ползунам 33. Если по техническому назначению комбайна не требуется обеспечение возможности конструкций, но важно, чтобы этот механизм обладал двумя степенями подвижности в этой плоскости. а именно - допуская вертикальное перемещение корпуса 2, а также поворот корпуса 2 в продольной вертикальной плоскости. Так, например, этот механизм может быть выполнен в виде четырех шарнирных параллелограммов, закрепленныхдиагональными шарнирами на краях боковых стенок корпуса 2 и гусеничном ходу; а также четырех гидроцилиндров, каждый из которых. установлен между третьим шарниром шарнирного параллелограмма и корпусом 2, или гусеничным ходом 1(на чертежах не показано). Однако, вариант, приведенный на чертежах по условиям удобства технического обслуживания и надежности представляется предпочтительным. Для уменьшения потерь отбитой горной массы при работе комбайна с отработкой массива полосами. расположенными под углом к опорной поверхности гусеничного хода щиток 15 может быть выполнен с боковыми поверхностями в виде дуг 42 окружности диаметром О, контактирующих с направляющими 12, и имеющих общий геометрический центр 43 окружности, при этом по диаметральному направлению окружности выполнена пара пазов 44, в которые заведены пальцы 45 подвесок, выполненных в виде гидроцилиндров 17 с вилками 45. Между пальцами 45 и пазами 44 могут быть установлены сухари 47 с возможностью поворота относительно пальцев 45 и смещения вдоль пазов 44 по плоскостям контакта. В зависимости от технического назначения и технической характеристики комбайна аналогичным образом могут быть выполнены и щитки 13, 14 с их подвесками. Конвейеры 18, 20, 21 выполнены ленточноцепными, но могут быть выполнены и скребковыми. Это позволяет обеспечить"надежную их работу в условиях больших углов наклона, в условиях поперечных перекосов. а для конвейера 21 реализовать ту форму, которая изображена на фиг.2.Работа карьерного комбайна состоит в следующем,В процессе маневровых операций и холостого перегона комбайна корпус 2 привода относительно гусеничного хода 1 посредством гидроцилиндров 38 занимает верхнее положение, как это изображено на фиг.1 и фиг.14. В этот период управляя из кабины 3, гусеницам гусеничного хода 1 задают одинаковую, или различную линейную скорость, при необходимости реверсируют направление движения и выводят комбайн в необходимое место. При этом при перемещении комбайна по автомобильным доро 1815312гам конвейер 21 посредством гидроцилиндров 29 удерживают в положении повернутом вдоль корпуса 2 привода.При работе комбайна в режиме выдачи горной массы с регулированием в процессе работы фракционного состава корпус 2 привода совместно с корпусами 9 кожухов и фрезерными барабанами 4, 5 занимает некоторое нижнее положение, изображенное на фиг,6 ифиг,11,в котором вертикальные ползуны 32, 33 сместились вниз по пазам 31 Ч-образных траверс 30, В таком положении фрезерные барабаны 4 и 5 вращаются навстречу друг другу, щитки 14 и 15 под воздействием гидроцилиндров 16 и 17, а щитки 13 под действием собственного веса в направляющих 11, 12 опущены в нижнее положение и уплотняют зоны вокруг фрезерных барабанов 4, 5. В процессе подачи комбайна гусеничным ходом 1 резцы 8 отбивают горную массу, а лопасти 6 и 7 фрезерных барабанов 4, 5 перемещают ее внутри корпусов 9 кожухов к средней части, Здесь горная масса лопастями 6 и 7 выбрасывается через окна 10 на конвейеры 18, а ребра 19 в этой зоне формируют поток горной массы над конвейерами 18 и препятствуют ее разлету, Конвейеры 18 в верхней части перегружают горную массу на конвейер 20, последний на конвейер 21. который загружает ее в кузов автомобиля, В процессе непрерывной загрузки автомобилей параллельно загружаемому автомобилю подается порожний, а по окончании загрузки автомобиля конвейер 21, посредством гидроцилиндров 29 и рычага 28 поворачивается в поворотных опорах 23 и 24 на-образном кронштейне 22 и дополнительном кронштейне 25 к кузову порожнего автомобиля и без остановки отбойки продолжают загрузку. Лналогичным образом поступают при смене автомобилей и в последующем. При необходимости регулирования высоты загрузки конвейером 21 - посредством гидро- цилиндра 27 раздвигают, или сдвигают рамку 26 и тем самым изменяют наклон конвейера 21, В процессе такого режима работы (см. фиг.6, фиг,11) фрезерный барабан 4, вращающийся по направлению подачи, обеспечивает отбойку крупной фракции, а фрезерный барабан 5, вращающийся против направления подачи гусеничным ходом 1 работает в режиме переизмельчения горной массы. Задевая различную глубину врезания в массив фрезерных барабанов 4 и 5 друг, относительно друга меняют в общем объеме соотношение объемов крупной фракции и переизмельченной и тем самым осуществляют загрузку автомобилей необходимой фракцией, При этом контролируя в10 15 20 31 совместно с ползунами 32 совершают также компенсационные горизонтальные смещения с ползунами 35 в,гориэонтальных пазах 34,В процессе эксплуатации комбайна на малых карьерах с длиной полей до 120 м для уменьшения объема маневровых операций и повышения среднесменной производительности целесообразна отработка слоев массива по челноковой схеме. Пример такой схемы, когда комбайн работает в режиме выдачи крупной фракции, приведен на фиг.15. При работе по такой схеме - у одного из бортов карьера комбайн зарубывается фрезерным барабаном 4 и осуществляет добычу как это изображено на фиг,12, После подхода к другому борту карьера комбайн останавливается, поворачивая корпус 2, фрезерный барабан 5 зарубывается на ту же глубину, что и до этого - фрезерный барабан 4 и обратным движением гусеничного хода отрабатывается фрезерным барабаном 5 оставшийся целик, В этот период фрезерный барабан 4 работает в режиме опорного колеса (см, фиг.16), а гидросистему, управляющую положением корпуса 2 гидроцилиндрами 38 - переводят на режим с мягкой характеристикой с подпиткой от пневмогидроаккумулятора и контролем нагрузки на гусеничный ход (на чертежах не показано). После отработки целика комбайн останавливают, поднимают вверх корпус 2, как это показано на фиг,14,и гусеничным ходом перемещают комбайн к ближнему борту карьера на соседнюю полосу. После этого заглубляют. в массив фрезерный барабан 5 и обратным движением обрабатывают соседнюю полосу, При этом 25 30 35 40 45 50 55 кабине 3 по приборам нагрузку привода, поддерживают ее постоянной оптимальной. В процессе регулировки фракции возможны два крайних режима; когда требуется наиболее крупная фракция и когда требуется переизмельчение, Эти режимы обеспечиваются отбойкой одним иэ фрезерных барабанов 4, или 5. В первом случае отбойка осуществляется по схеме, изображенной нафиг.12, а во втором случае - по схеме в соответствии с фиг.13. Изменение заглубления фрезерных барабанов 4, 5 друг относительно друга достигается поворотомкорпуса 2 в продольной вертикальной плоскости гидроцилиндрами 38. В процессе этого поворота ползуны 32 и 33 устанавливают в пазах 31 на различные уровни друг относительно друга. В этот период пальцы 36 и 37 со стороны фрезерного барабана 5 совместно с ползунами 33 совершают вертикальные перемещения в пазах 31, а пальцы 36 и 37. со стороны фрезерного барабана 4 помимо вертикального смещения в пазахманевровые операции у бортов карьера сводятся к минимуму.В случае отработки полос на массиве,расположенных под углом к опорной поверхности гусеничного хода, например при формировании для автомобилей горизонтальной полосы на уклоне, гидроцилиндрами 38 со стороны одной из боковых стенок задают перекос корпусу 2 относительно ч.-образных траверс 30 и тем самым выводят корпус 2 совместно с фрезерными барабанами 4 и 5 в нужное положение, например в горизонтальное положение как это показано на фиг.7, В процессе этой операции внутренние части 40 ползунов 33 поворачиваются относительно наружных частей 39 по цилиндрическим поверхностям сопряжения, Аналогичным образом поворачиваются по цилиндрическим поверхностям сопряжения горизонтальные ползуны 35 относительно вертикальных ползунов 32. При повороте корпуса 2 он со стороны одной из боковых стенок удерживается пальцами 36 с буртами и стопорными кольцами 41, а со стороны другой боковой стенки пальцы 37 проскальзывают в осевом направлении относительно внутренней части 40 одного из вертикальных ползунов 33 и относительно одного из горизонтальных ползунов 35. После установки корпуса 2 в необходимое поперечное положение,относительно гусеничного хода 1, гидроцилиндрами 38, расположенными со стороны одного из фрезерных барабанов 4 или 5 отпускают корпус 2 и вращающимся соответствующим фрезерным барабаном 4 или 5 выполняют зарубку в массив. После этого гусеничным ходом 1 задают подачу и формируют полосу аналогично тому как это было описано выше. При этом если в конструкции имеются элементы, изображенные на фиг.8, 9. 10 перед включением подачи гусеничного хода штока гидроцилиндров 17 выдвигают на различную высоту до тех пор пока щиток 15 самоустановится по уклону как это изображено на фиг,9. В момент самоустановки щитка 15 он своими дугами 42, касаясь направляющих 12 поворачивается относительно центра 43 окружности, а вилки 46, удерживая пальцы 45 заставляют их смещаться относительно пазов 44 не препятствуя самоустановке щитка 15. Сухарь 47 если он имеется в конструкции обеспечивает поверхностный контакт между. трущимися элементами, уменьшая износ.По сравнению с прототипом карьерный комбайн обеспечивает возможность выдачи горной массы с регулированием в процессе работы фракционного состава при постоян, ной нагрузке привода, задавая различное заглубление фрезерных барабанов друг от 40 45 окон кожухов к средней части корпуса привода, а поперечная конвейерная система закреплена на 50 корпусе привода в средней части и размещена под верхними концами конвейеровпродольной конвейерной системы.2 Комбайнпоп 1 отл и ч ающийсятемчто, поперечная конвейерная система выполнена 55 в виде двух последовательных конвейеров, первыйизкоторыхзакреплен снизукорпусапривода под верхними концами конвейеров продольной конвейерной системы, а второй установлен посредствбм подвески, включающей- образный кронштейн, закреплен 5 10 15 20 25 30 35 носительно друга одиниз которых работает в режиме отбойки крупной фракции, а дру гой в режиме переизмепьчения. При этомсмешивая два этих потока на выходе получают состав с требуемым процентным соотношением фракций. При этом при работе в этом режиме снижаются энергетические затраты, необходимые для подачи комбайна, так как фрезерные барабаны, взаимодействуя с массивом, вызывают реакции, которые через корпус привода в какой-то мере уравновешивают друг друга. Это также повышает надежность работы ходовой части. Кроме того при работе комбайна по челноковой схеме в условиях малых карьеров с рабочими полями до 120 м сокращаются маневровые операции, что позволяет повысить среднесменную производительность на 7- 10;.Формула изобретения 1,Карьерный комбайн, включающий установленные на гусеничной ходовой части привод с корпусом, поперечный фрезерный барабан с охватывающим его кожухом, имеющим корпус с загрузочным окном и направляющими, в которыхустановлены подвижные щитки, расположенныепо периметру кожуха, продольную и поперечную конвейерные системы, механизм перемещения корпуса привода в вертикальной плоскости, о тл ичающийсятем,что,сцельюобеспечениявозможности регулирования в процессе работыфракционного состава горной массы при постоянной нагрузке привода, он снабжен дополнительным фрезерным барабаном с охватывающимего кожухом, имеющим корпус с загрузочным окном и направляющим, в которых установленыподвижные щитки, расположенные по периметру кожуха, при этом фрезерные барабаны установлены по концам нижней части корпуса привода с возможностью встречного направления вращения друг относительно друга, загрузочные окна кожухов обращены навстречудругдругу, гусеничная ходовая часть размещена между кожухами фрезерных барабанов, продольная конвейерная система выполнена в виде двух симметрично наклоненных навстречу друг другу конвейеров от загрузочныхный на конце конвейера, выходящего эа боковую стенку корпуса привода, две соосные поворотные опоры, нижняя из которых уста. новлена на горизонтальной полке 1.-образного кронштейна, а верхняя посредством 5 дополнительного кронштейна прикреплена к боковой стенке корпуса привода, раздвижную рамку с гидроцилиндром между ее частями, шарнирно соединенную одной частью с верхней поворотной опорой, а ниж ней частью - с другим конвейером нижний конец которого шарнирно установлен в нижней поворотной опоре с воэможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом одна из поворотных опор снабжена 15 механизмом поворота, например, в виде рычага и двух гидроцилиндров.3, Комбайн по п,1, отл и ч а ю щ и,й с я тем, что механизм перемещения корпуса привода в вертикальной плоскости выпал нен в виде симметрично закрепленных на гусеничной ходовой части двух Ч - образных траверс, расположенных с боковых сторон корпуса, каждая из которых выполнена с . двумя вертикальными пазами, в которыхус тановлены с возможностью смещения вертикальные ползуны, при этом вертикальные ползуны со стороны одного из фрезерных барабанов выполнены с горизонтальными пазами, в которых установлены с возможно стью перемещения горизонтальные ползуны, четырех пальцев, симметрично закрепленных на боковых стенках корпуса привода, два из которых со стороны одного из фрезерных барабанов присоединены с 35 возможностью вращения к горизонтальным полэунам, а два других пальца присоединены с возможностью вращения к вертикальным ползунам, расположенным со стороны другого фрезерного барабана, четырех гид роцилиндров, каждый из которых расположен вертикально и присоединен к Ч-образной траверсе и одному из вертикальных ползунов.4. Комбайн поп.3, отл ич а ю щийс ятем, что, с целью обеспечения возможностиразработки массива полосами, расположенными под углом к опорной поверхности гусеничной ходовой части, горизонтальныеползуны сопряжены с горизонтальными пазами по цилиндрическим поверхностям, авертикальные ползуны со стороны другогофрезерного барабана выполнены составными иэнаружных и внутренних частей, приэтом внутренние части установлены с возможностью поворота по сопрягаемым цилиндрическим поверхностям сгоризонтальными геометрическими осями,а два других пальца присоедйнены к внутренним частям вертикальных ползунов. приэтом пальцы, закрепленные на одйой иэ боковых стенок, зафиксированы на полэунах,от осевого смещения, а пальцы, закрепленные на другой. боковой стенке, присоединены к ползунам. с возможностью осевогосмещения,5. Комбайн поп.4, отл ич аю щий сятем, что, с целью уменьшения потерь отби-.той горной массы при отработке массиванаклонными полосами, по крайней мереодин из щитов выполнен с боковыми повер- .хностями в виде дуг окружностей, установленных с возможностью взаимодействия снаправляющими, при этом щиток выполненс пазами, в которых размещены пальцы подвесок, выполненных в виде гидроцилиндровс вилками.б, Комбайн поп 5, отличающийсятем, что, между пальцами и пазами установлены сухари с возможностью поворота относительно пальцев и смещения вдольпазов.