ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ОЧИСТНЫЕ КОМБАЙНЫ ТИПА КУЗБАСС

 

Часть I

 

Общее устройство. Механизм резания.

 

Методические указания к лабораторной работе

 

 

 

 

 

2008

 

 

            ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ. Очистные комбайны типа «Кузбасс». Часть I. Общее устройство.

 

            Рассматриваются компоновка, устройство, технология работы комбайна и его систем, особенности конструкции и режимов работы.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения при выполнении лабораторных работ по разделу «очистные комбайны», предусмотренному учебными программами по дисциплинам «Горные машины и оборудование подземных разработок», «Производство и конструирование добычных и проходческих горных машин», «Эксплуатация добычных и проходческих горных машин» (специальность 150402 «Горные машины и оборудование»), «Горные машины шахт и рудников. Горные машины карьеров» (специальность 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»), «Горные машины и оборудование» (специальность 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» и 130406 «Шахтное и подземное строительство»), «Механизация горного производства» (специальность 080502 «Экономика и управление на предприятии (в горной промышленности и геологоразведке)») и др.

Методические указания могут быть использованы при выполнении курсовых проектов и разделов дипломных проектов по механизации очистных работ.

 

 

 

 

 

 

                                                         

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1	Цель, задачи и методика проведения лабораторной работы ……………	4
2	Общие сведения ……………………………………………………………	4
3	Общее устройство комбайна ………………………………………………	5
4	Кинематическая схема механизма резания  ……...………………………	7
5	Механизм резания ………………………………………………….………	8
6	Электродвигатель …………………………………………………………..	13
7	Шнековые исполнительные органы ………………………………………	15
8	Система пылеподавления ………………………………………………….	17
9	Контрольные вопросы ……………………………………………………..	20
	Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г	21 22 23 24

 

 

 

1 Цель, задачи и методика проведения лабораторной работы

Целью проведения работы является закрепление знаний, полученных в теоретической части курса, в разделе «Выемочные машины и оборудование» и приобретение навыков решения практических задач анализа конструктивного исполнения узлов на примере одного из основных классов горных машин, а именно, современного очистного комбайна унифицированного ряда К300…К800.

Изучение комбайна проводится в форме лабораторной работы по специально подготовленным чертежам, плакатам и образцам деталей в соответствии с текстом данной работы.

Форма отчёта о выполненной работе. Защита лабораторной работы в зависимости от специальности и специализации студента проводится в устной или письменной форме.

В устной форме опрос проводится по чертежам (рисункам, плакатам, образцам деталей и узлов), представляющим конструкцию машины и её составных частей, гидросистему, системы орошения и управления комбайном. При необходимости результаты оформляются в виде листа устного опроса.

При письменной форме в отчёте, в соответствии с индивидуальным заданием, приводится техническое решение, которое подтверждается расчётом, схемой или эскизом.

2 Общие сведения

Большинство стран с развитым горным машиностроением перешло на изготовление очистных комбайнов блочно-модульного исполнения с симметричной компоновкой. К таким комбайнам относятся комбайны ряда Кузбасс 300…800, КДК 500, EDW–200/300, LS (JOY), SL 300/500 (Eickhoff) и др. (таблица 1), которые преимущественно используются при добыче угля из пластов средней мощности и мощных.

Отличительной особенностью этих комбайнов является (рисунок 1): симметричная блочно-модульная компоновка, блоки выполнены в виде унифицированных модулей с двигателями, остовом комбайна являются два блока 1 с механизмами подачи, соединённые друг с другом пальцами. Блоки приводов резания 2 крепятся к остову цапфами с возможностью поворота их в вертикальной плоскости. Каждый блок имеет камеры для установки в них через специальные окна двигателей, узлов редукторов и других устройств. Такая компоновка обеспечивает упрощение монтажа, поблочное обслуживание и ремонт без разборки.

 

              Таблица 1 - Технические характеристики очистных комбайнов

 

 

Рисунок 1 - Схема компоновки.

 

 

Блочно-модульная симметричная компоновка комбайна, бесцепная система подачи с двумя симметрично расположенными встроенными механизмами подачи с электрическим приводом, высокая энерговооружённость, обеспечивают таким комбайнам работу в длинных очистных забоях по челноковой схеме без предварительной подготовки ниш, с высокой производительностью (нагрузкой на забой), надёжностью и малыми затратами на техническое обслуживание.

3 Общее устройство комбайна

Комбайн очистной Кузбасс 500Ю предназначен для механизированной выемки угля в длинных комплексно-механизированных очистных забоях пологих и полого-наклонных пластов мощностью 1,6…3,95 м (в зависимости от исполнения) и сопротивляемостью угля резанию до 360 кН/м, продвигающихся по простиранию с углами падения до 35°, а по восстанию или падению - с углами залегания пласта до 10°, а также в пластах, имеющих породные прослойки с коэффициентом крепости по шкале профессора М.М. Протодъяконова до 4 с суммарной мощностью не более 12% от мощности вынимаемого пласта.

Рассматриваемый комбайн К500Ю (рисунок 2) состоит из четырёх блоков-модулей: блоков 14 и 16 с механизмами подачи, которые соединены пальцами 15 и являются остовом комбайна, и два блока 13 и 17 - механизмы резания с исполнительными органами 2 и 8 и двигателями 4 и 5.

Механизмы подачи оснащены асинхронными короткозамкнутыми двигателями, а регулирование скорости подачи осуществляется электромагнитными тормозами. Подробно механизмы подачи изучаются в лабораторной работе №2 («Кузбасс 500…800. Механизм подачи»).

Комбайн К500Ю имеет симметричное расположение исполнительных органов 2 и 8, вынесенных за корпус комбайна, что обеспечивает технологию очистных работ без проведения ниш. Поворотные редукторы 3 и 6 обеспечивают позиционирование исполнительных органов по всей мощности пласта.

Щиты погрузочные 1 и 7 совместно со шнеками обеспечивают зачистку почвы и погрузку отбитого угля на конвейер.

Комбайн опирается четырьмя лыжами 9 на направляющие забойного конвейера 10.

Остов с забойной стороны снизу имеет направляющие коробчатой формы. В направляющих установлены гидродомкраты 11, закрытые съёмными крышками. Шток гидродомкрата через ползун и тягу 12 соединён с редуктором исполнительного органа 6. Щит погрузочный устанавливается специальным устройством с приводом от гидродвигателя в нужное рабочее положение в зависимости от направления движения комбайна в лаве.

 

 

 

Рисунок 2 – Комбай

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 - Комбайн К500Ю. Общий вид.

4 Кинематическая схема механизма резания

Комбайн имеет два механизма резания. Все детали механизмов резания унифицированы, а их кинематические схемы одинаковы (рисунок 3).

Электрическая энергия, подводимая к механизмам резания, преобразуется в механическую электродвигателем 15 - асинхронным, короткозамкнутым, марки ДКВ 250КМ. Момент вращения от двигателя торсионным валом 14 и зубчатой муфтой  передаётся на вал-шестерню 10, от которой – с одной стороны, зубчатыми колесами 11и 13 к шестерёнчатому насосу 12 типа НШ-10-3 (или НШ-10-3л – в правом блоке) системы смазки. С другой стороны момент передаётся зубчатой паре 9, 8 и далее зубчатой муфтой 16, зубчатой парой 17, 18, зубчатыми колёсами 7, 4, 19, зубчатой муфтой 5 - на планетарный редуктор. Планетарный редуктор включает солнечное колесо 3, три сателлита 2 и колесо 4 с внутренним зацеплением. Водилом редуктора момент передаётся на ступицу шнекового исполнительного органа (на схеме не показан).

Блок привода шнека имеет две сборки для изменения передаточного числа заменой колёс 17 и 18: для шнеков диаметром 1400, 1600 мм с захватом 800 мм меньшее передаточное число, для шнеков диаметром 1800 мм и 2000 мм с захватом 630 мм – большее передаточное число.

Муфта 16 предназначена для разъединения передачи при замене резцов на шнековом исполнительном органе, что необходимо для обеспечения безопасности  проводимых работ.

Установка погрузочного (подпорного) щита в комбайнах К500 Юргинского завода в рабочее положение осуществляется приводом от гидромотора – ГМ. Момент от вала гидромотора на кронштейн 25, к которому прикреплён погрузочный щит, передаётся через зубчатую муфту 20, планетарный редуктор с колёсами 22, 21, 23 и зубчатую передачу 1, 24.

 

Рисунок 3 – Комбайн К 500Ю. Схема кинематическая механизмов резания.

5 Механизм резания

Блок механизма резания шарнирно установлен на цапфах рамы комбайна (рисунок 2) и состоит из редуктора 3 (6), шнекового исполнительного органа 2 (8), подпорного (погрузочного) щитка 1 (7) и гидродомкрата поворота редуктора. В нижней части редуктора установлен съёмный рычаг на котором устанавливается гидродомкрат. Рычаг имеет различные исполнения в зависимости от высоты корпуса комбайна и диаметра шнека.

Корпус 3 редуктора (рисунок 4) выполнен литым, неразъёмным. В цапфах проушин 1 установлены втулки 2, закалённые для уменьшения их износа и обеспечения ремонтопригодности корпуса. В корпусе редуктора имеются окна 4 (с завальной и забойной стороны) для установки деталей и узлов редуктора.

В расточку А (рисунок 5) устанавливается электродвигатель 15 поперечного расположения с полым ротором, внутри которого размещается торсионный вал «В», передающий момент редуктору.

Торсионный вал компенсирует несоосность установки электродвигателя с редуктором, а также выполняет роль пружины, которая уменьшает амплитуды высокочастотных составляющих нагрузки в трансмиссии в процессе резания.

Редуктор поворотный блока привода четырёхступенчатый. Три первые передачи зубчатые цилиндрические, а последняя передача зубчатая планетарная. Паразитные шестерни 6 и 7 применены для увеличения межосевого расстояния между входным и выходным валом редуктора. На выходной конец вала планетарной ступени редуктора устанавливается шнек. Вал и ступица шнека образуют профильное соединение в виде квадрата или эксцентрика, которым передаётся момент от вала шнеку.

Для подачи воды к форсункам шнека установлена трубка 10, проходящая в каналах по оси вала 13, вала-шестерни 12 и водила 11 планетарного редуктора.

При обслуживании шнекового исполнительного органа (замена резцов, форсунок, устранение утечки воды из системы орошения) электродвигатели комбайна отключаются от сети, разъединяется муфта 9 (смотри также рисунок 6), а шнек (при необходимости) проворачивается вращением вала 8 специальным ключом, устанавливаемым в гнездо на торце вала.

Планетарный редуктор представлен на рисунке 7.

В корпусе 1 редуктора установлено водило 3 на двух двухрядных роликовых сферических подшипниках 4, 11. Момент передаётся от вал-шестерни 7, сателлитами 9, установленными на осях 8 на трёх сферических подшипниках и далее с опорой при обкатывании сателлитов на неподвижный венец 10 момент передаётся водилу 3.

В торце водила 3 в полости 14 установлен распределитель потока воды. Распределитель (рисунок 8 и 9) предназначен для соединения каналов подачи потока воды к форсункам тех резцов на шнеке, которые находятся в контакте с забоем. Распределитель состоит из корпуса 1, соединённого с выходным валом планетарного редуктора. В корпус на подшипниках 4 установлена невращающаяся втулка 2, соединённая с водоподводящей трубкой, установленной с гарантированным зазором в каналах редуктора по оси вращения шнека и промежуточная втулка 3, которая стопорится в корпусе распределителя винтом 5. Вода поступает из трубки в осевой канал втулки 2 и по радиальному каналу (прорези на 180°) в три канала из шести подвода воды по шлангам 6 (рисунок 9) к каналам «К» в лопастях шнека и далее к форсункам.

Полость с разводкой закрывается крышкой, защищающей шланги и бобышки от механических воздействий.

При изменении направления движения комбайна вместе с перестановкой подпорного щитка с приводом от гидромотора поворачивается и подводящая трубка на 180°, чем обеспечивается подвод воды к резцам, контактирующим с забоем.

                                         Рисунок 4 – Редуктор механизма резания. Общий вид.

 

Момент на перевод щитка в другое положение передаётся от гидродвигателя OMVS 400 (рисунок 10), валу 2, увеличивается планетарным редуктором (детали 3, 4, 5, 6), и от хвостовика водила 5, звёздочкой 7 и пальцем 8 передаётся на рычаг 9, к которому крепится щит.

Щит погрузочный представляет собой сварную коробчатую конструкцию и крепится клиновым устройством в гнезде поворотного кронштейна, находящегося на корпусе блока привода шнека.

Щит с поворотным кронштейном установлен на подшипнике скольжения, что обеспечивает его плавный поворот без заедания.

 

 

 

 

Рисунок 5 – Редуктор механизма резания

1 – ручка управления; 2 – валик; 3 – рычаг; 4 – обойма с подшипником;

5 – полумуфта шлицевая; 6 – вал шлицевой

Рисунок 6 – Механизм переключения муфты

 

Рисунок 7 – Планетарный редуктор

         

 

Рисунок 8 – Устройство распределительное К500.

Рисунок 9 – Разводка воды в каналах в лопастях шнека

 

                                  Рисунок 10 – Привод погрузочного щитка.