Скрепер скребкового конвеєра

Винахід відноситься до гірничої промисловості, зокрема, до конвеєрного транспорту, і може бути використаний у скребкових конвеєрах, застосовуваних для підземного транспортування кускових і сипучих матеріалів, наприклад, вугілля. З рівня техніки широко відомі скребкові конвеєри для підземного транспортування вугілля, що відносяться до групи конвеєрів, із, переважно, низькими скребками [Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: учеб. Пособие для машиностроительных вузов.-3-е изд., перераб.-М.: Машиностроение, 1983.- 487 с., с. 205- 206, рис. 6.16]. Скребковий конвеєр (надалі конвеєр) має один, два чи три тягові ланцюги з прикріпленими до них скребками, що разом із ланцюгами рухаються по дну відкритого жолоба (риштака). Ланцюги обгинають приводну й натяжну зірочки, розташовані по кінцях конвеєра, і переміщаються за допомогою привода. Найбільше поширення одержали вертикально замкнуті конвеєри. Траса вертикально замкнутого конвеєра для безперевантажного транспортування вугілля в криволінійних гірничих виробках може бути прямолінійною (горизонтальною, похилою і горизонтально-похилою) чи такою, що згинається в горизонтальній площині (просторовою). Cкрепер скребкового конвеєра (надалі скребок), звичайно, уявляє собою сталеву балку висотою, рівною висоті ланцюга. Крок скребків, переважно, складає 480, 640, 1024 мм, лінійна маса ланцюга зі скребками в середньому складає 10-18 кг/м. Техніко-економічними показниками скребка, є міцність, металоємність, зносостійкість, ремонтопридатність, технологічність і собівартість. Основним відносним техніко-економічним показником, що характеризує технічну досконалість скребка, є питома міцність на вигин, що виражається відношенням максимального згинаючого моменту, що діє на скребок, до його маси, н • м/кг. З рівня техніки відомий скребок скребкового конвеєра, що уявляє собою балку з отворами для з'єднання з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра [«Тягово-несущий орган скребкового конвейера», авторское свидетельство, SU, №458657, МПК E21F13/08, B65G19/00, заявл. 12.09.1972, опубл. 30.01.1975, бюл. № 4, аналог]. Однак, у зв'язку з тим, що скребок виконаний у вигляді балки, що має в поперечному перерізі постійну по всій довжині Н - подібну форму, і виготовленої литтям із литої стали, що, як відомо, характеризується невисокою міцністю на вигин, він володіє низькою питомою міцністю, зносостійкістю, ремонтопридатністю й технологічністю, а також характеризується високою собівартістю. З рівня техніки відомий також скребок скребкового конвеєра, що уявляє собою балку з отворами для з'єднання з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра [«Скребок двухцепного скребкового конвейера», авторское свидетельство, SU, №592681, 2 МПК B65G19/22, заявл. 02.04.1976, опубл. 15.02.1978, бюл. № 6, аналог]. Цей скребок виконаний у вигляді литої балки, що має середню частину і кінцеві ділянки двотаврового перетину. Для підвищення міцності середня частина скребка виконана з перемінним Н - подібним перетином і вертикальними ребрами жорсткості. У плані цей скребок має трапецієподібну форму. На думку заявника, цей скребок має рівноміцну конструкцію, тому що двотавровий перетин у горизонтальній площині змінне (збільшується до середини середньої частини) у напрямку дії згинаючих його сил. Однак, у зв'язку з тим, що цей скребок виконаний з литої стали, що також характеризується невисокою міцністю на вигин, він володіє недостатньою питомою міцністю, зносостійкістю, ремонтоздатністю і технологічністю, а також високою собівартістю. Крім того, недоліком цього скребка є те, що виконання робочої поверхні з ухилом убік бічних стінок рештка конвеєра приводить до зсуву матеріалу, що транспортується, до них, забиванню внутрішнього простору боковин матеріалом, що транспортується, погіршенню умов роботи ланок тягових ланцюгів і сполучних ланок, до зниження маси захоплюваного матеріалу, і, у результаті, до зниження продуктивності конвеєра. З рівня техніки також відомий скребок скребкового конвеєра, що уявляє собою балку з отворами для з'єднання з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра [«Скребок двухцепного скребкового конвейєра», авторское свидетельство, SU, №575286, 2МПК B65G19/22, E21F13/08, заявл. 19.01.1976, опубл. 05.10.1977, бюл. № 37, аналог]. Скребок включає деформований у середній частині профіль двотаврового перетину й полиці. Для підвищення жорсткості скребка в горизонтальній і вертикальній площинах, верхня полиця середньої частини скребка дугоподібно вигнута й повернена під кутом убік, протилежний руху скребка. Для забезпечення рівноміцності скребка по вертикальній і горизонтальній осях кут повороту середньої частини скребка знаходиться в межах 42 ± 3 0. На думку заявника, момент опору вигину скребка, виготовленого з двотаврового профілю шляхом повороту середньої частини на зазначений кут, збільшується в 2 рази в порівнянні із серійним скребком. Кут 42 ± 30 є кутом напрямку дії рівнодіючої від горизонтально спрямованої сили волочіння матеріалу, що транспортується, і від вертикально спрямованої сили, яка створюється підштибовкою скребка тим же матеріалом. Такий скребок виготовляють штампуванням. Однак, у зв'язку з тим, що скребок має складну форму і виконаний штампуванням із сталі, що також характеризується невисокою міцністю на вигин, тому він володіє недостатньою питомою міцністю, зносостійкістю, ремонтопридатністю й те хнологічністю, а також високою собівартістю. Недоліком цього скребка є також те, що він має обмежене захоплення маси матеріалу, що транспортується, через те, що включає деформований у середній частині профіль двотаврового перетину. У результаті цього знижується продуктивність конвеєра. З рівня техніки також відомий найбільш близький по технічній суті й результату, що досягається, скребок скребкового конвеєра, що уявляє собою балку з отворами для з'єднання з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра [«Скребачка», патент, UA, №27010, 6МПК: B65G 19/22, заявл. 28.11.1995, опубл. 28.02.2000, бюл. № 37, найбільш близький аналог-прототип]. Скребок має кінцевики двотаврового поперечного перерізу довжиною не більш 0,2 загальні довжини скребка, центральну й перехідні ділянки, кожна з яких має робочу, неробочу, верхню й нижню поверхні, і виконаний із трапецієподібним розширенням на перехідних ділянках і переходом форми перетину на цих ділянках від форми двотавра на ділянці кінцевиків до прямокутного на центральній ділянці. Робоча поверхня по всій довжині скребка виконана прямолінійною і за формою, що збігається з її формою на ділянці кінцевиків. Розширення виконане з боку неробочої поверхні. Верхня й нижня поверхні виконані у вигляді двох пересічних похилих поверхонь із нахилом їх до середньої площини скребка. Скребок виготовляють методом гарячої періодичної прокатки у вигляді нескінченно довгого періодичного фасонного профілю з нанесенням насічок у місцях майбутнього поділу профілю на скребки. Однак, у зв'язку з тим, що скребок має складну форму і виконаний методом періодичної прокатки зі сталі, що також характеризується невисокою міцністю на вигин, він так само, як і вище згадані аналогічні скребки, володіє недостатньою питомою міцністю, зносостійкістю, ремонтопридатністю й технологічністю, а також високою собівартістю. Задачею, на рішення якої спрямований винахід, є шляхом виконання скребка складеним із з'єднаних між собою декількох простих по конструкції й технології виготовлення деталей, забезпечити підвищення питомої міцності, зносостійкості, ремонтопридатності й технологічності, а також зниження собівартості виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що скребок скребкового конвеєра, що уявляє собою балку з отворами для з'єднання з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, виконаний складеним у вигляді набору з'єднаних між собою середнього і двох бічних вертикально орієнтованих пластинчастих елементів, при цьому середній пластинчастий елемент виконаний плоским, а бічні пластинчасті елементи виконані коробчастими з плоскою середньою частиною і верхніми й нижніми полицями, розташованими під кутом a до плоскої середньої частини і симетрично спрямованими в протилежні боки від середнього пластинчастого елемента. Приведені ознаки винаходу є суттєвими, тому що в сук упності, достатні для забезпечення працездатності, рішення поставленої задачі, а кожний окремо необхідний для ідентифікації скребка, що заявляється. Нова сукупність загальних і відмітних від прототипу суттєви х ознак, якими характеризується удосконалений скребок, є достатньою у всіх випадках, на які поширюється обсяг правового захисту, тому що вирішує поставлену задачу. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак скребка, у тому числі відмітних при їхній взаємодії із загальними ознаками, у забезпеченні його нових те хнічних властивостей, обумовлених розв'язуваною задачею, полягає в наступному. Так, виконання скребка складеним у вигляді набору з'єднаних між собою середнього і двох бічних вертикально орієнтованих пластинчастих елементів спрощує його конструкцію й технологію виготовлення, а також підвищує ремонтопридатність. Виконання середнього пластинчастого елемента плоским, а бічних пластинчастих елементів коробчастими з плоскою середньою частиною і верхніми та нижніми полицями, забезпечує збільшення моменту інерції поперечного переріза й моменту опору вигину скребка, як у горизонтальній, так і вертикальній площині, що суттєво підвищує його питому міцність і рівноміцність. При цьому досягається можливість виконання середнього й бічних пластинчастих елементів скребка з листового прокату з наступним механічним чи лазерним різанням і згинанням у розмір, що суттєво підвищує зносостійкість, і технологічність, а також знижує його металоємність і собівартість. За рахунок цього суттєво поліпшується захоплення і збільшується маса матеріалу, що транспортується скребком. Крім того, виконання бічних пластинчастих елементів коробчастими з плоскою середньою частиною і верхніми й нижніми полицями, розташованими під кутом а до плоскої середньої частини і симетрично спрямованими в протилежні боки, забезпечує рівноміцність конструкції скребка, як у горизонтальній, так і у вертикальній площині. Скребок скребкового конвеєра має й інші відмітні ознаки, що доповнюють і характеризують винахід в окремих випадках його виконання і використовуються для поліпшення його технічних властивостей. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, середній пластинчастий елемент виконаний з листової конструкційної сталі. Таке виконання середнього пластинчастого елемента знижує собівартість його виготовлення. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, середній пластинчастий елемент може бути виконаний у ви гляді плоскої пластини. Таке моноблочне виконання середнього пластинчастого елемента забезпечує його простоту й технологічність, що знижує собівартість виготовлення. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, середній пластинчастий елемент виконаний у вигляді пакета плоских пластин. Таке виконання середнього пластинчастого елемента забезпечує підвищення ремонтопридатності, за рахунок можливості заміни окремих зношених пластин пакета і розширює технологічні можливості його виготовлення. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, бічний пластинчастий елемент виконаний з листової високоміцної сталі. Таке виконання бічного пластинчастого елемента підвищує його питому міцність на вигин при забезпеченні технологічності і низької собівартості виготовлення. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, бічний пластинчастий елемент виконаний у вигляді пластини коробчастого профілю. Таке моноблочне виконання бічного пластинчастого елемента забезпечує його простоту й технологічність, що знижує собівартість виготовлення. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, бічний пластинчастий елемент виконаний у вигляді пакета пластин коробчастого профілю. Таке виконання бічного пластинчастого елемента забезпечує підвищення ремонтопридатності за рахунок можливості заміни окремих зношених пластин пакета і розширює технологічні можливості його виготовлення. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, у бічному пластинчастому елементі верхня й нижня полиці розташовані до його плоскої середньої частини під кутом a = 90-165°. Згаданий діапазон кута а розташування верхніх і нижніх полиць бічного пластинчастого елемента до його плоскої середньої частини визначений дослідним шляхом і є оптимальним для скребка, тому що дозволяє збільшити момент інерції поперечного переріза а також момент опору вигину скребка. За рахунок цього суттєво підвищується питома міцність скребка при вигині, як у горизонтальній, так і у вертикальній площині, що підвищує його рівноміцність. При цьому поліпшується захоплення і збільшується маса матеріалу, що транспортується скребком. Вибір кута а менше нижньої межі ( a = 90°) недоцільний, тому що при цьому знижується маса матеріалу, що транспортується, а також погіршуються умови роботи скребка, викликані тим, що з'являється вертикально спрямована сила, що створюється підштибовкою скребка згаданим матеріалом. Вибір кута а більше верхньої межі ( a = 165°) також недоцільний, тому що при цьому суттєво знижується момент інерції перетину й момент опору вигину скребка в горизонтальній площині, що знижує питому міцність а також рівноміцність скребка. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, середній і бічні пластинчасті елементи з'єднані між собою за допомогою заклепочних з'єднань. Таке виконання забезпечує просте й надійне нероз'ємне з'єднання середнього й бічних пластинчастих елементів скребка. У скребку скребкового конвеєра, відповідно до винаходу, середній і бічні пластинчасті елементи з'єднані між собою за допомогою болтових з'єднань. Таке виконання забезпечує рознімне з'єднання середнього й бічних пластинчастих елементів скребка, що підвищує його ремонтопридатність за рахунок можливості оперативно робити заміну зношених елементів. З рівня техніки заявником не виявлені рішення, що мають ознаки, які збігаються з відмітними ознаками пропонованого винаходу. Приведені ознаки не є обов'язковими, але, на думку заявника, є переважними в досягненні технічного результату. При цьому не виключається можливість іншого еквівалентного виконання скребка в обсязі суті пропонованого винаходу. Надалі винахід пояснюється докладним описом його конструкції з посиланнями на прикладені креслення. На фіг. 1 зображений скребок скребкового конвеєра, загальний вид. На фіг. 2 перетин А-А на фіг. 1, варіант 1. На фіг. З перетин А-А на фіг. 1, варіант 2. На фіг. 4 перетин А-А на фіг. 1, варіант 3. На фіг. 5 перетин А-А на фіг. 1, варіант 4. На фіг. 6 перетин А-А на фіг. 1, варіант 5. На фіг. 7 перетин А-А на фіг. 1, варіант 6. На фіг. 8 перетин А-А на фіг. 1, варіант 7. На фіг. 9 перетин А-А на фіг. 1, варіант 8. Скребок скребкового конвеєра уявляє собою (фиг. 1-9) балку з отворами 1 для з'єднання з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра (фіг. 1). Скребок виконаний складеним у вигляді набору з'єднаних між собою середнього і двох бічних вертикально орієнтованих пластинчастих елементів 2, 3 (фіг. 2-9). Середній пластинчастий елемент 2 виконаний плоским, а бічні пластинчасті елементи 3 виконані коробчастими з плоскою середньою частиною 4 і верхніми й нижніми полицями 5, 6, розташованими під кутом a до плоскої середньої частини 4 і симетрично спрямованими в протилежні боки від середнього пластинчастого елемента 2. Скребок, у залежності від технології виготовлення і технічних вимог до нього, може мати декілька варіантів виконання, наприклад, варіанти 1-8 (фіг. 2-9). Середній пластинчастий елемент 2 виконаний з листової конструкційної сталі. Середній пластинчастий елемент 2 може бути виконаний у вигляді плоскої пластини (фіг.2, 3, 6, 7) чи у вигляді пакета плоских пластин (фіг. 4, 5, 8,9). Бічний пластинчастий елемент 3 виконаний з листової високоміцної сталі. Бічний пластинчастий елемент 3 може бути виконаний у вигляді пластини коробчастого профілю (фіг. 2, 3, 6, 7) чи у вигляді пакета пластин коробчастого профілю (фіг. 4, 5, 8,9). У бічному пластинчастому елементі 3 верхня й нижня полиці 5, 6 розташовані до його плоскої середньої частини 4 під кутом a = 90-165°. Найкращі показники питомої міцності й рівноміцності скребок здобуває, коли в бічному пластинчастому елементі 3 верхня й нижня полиці 5, 6 розташовані до його плоскої середньої частини 4 під кутом a = 135 °. У випадку, коли в бічному пластинчастому елементі 3 верхня й нижня полиці 5, 6 розташовані до його плоскої середньої частини 4 під кутом a = 90° згаданий бічний пластинчастий елемент 3 здобуває форму швелера (фіг. 6, 7, 8, 9). Середній і бічні пластинчасті елементи 2, 3 скребка можуть бути з'єднані між собою за допомогою заклепочних з'єднань 7 (фіг. 2,4, б, 8). Таке виконання забезпечує просте й надійне нероз'ємне з'єднання середнього й бічних пластинчастих елементів скребка. Середній і бічні пластинчасті елементи 2, 3 скребка можуть бути з'єднані між собою за допомогою болтових з'єднань 8 (фіг. 3,5,7,9). Таке виконання забезпечує рознімне з'єднання середнього й бічних пластинчастих елементів 2, 3 скребка, що підвищує його ремонтопридатність за рахунок того, що надається можливість оперативно робити заміну зношених елементів. У прикладі конкретного виконання був виготовлений дослідний зразок скребка скребкового конвеєра (фіг. 1,2) із наступними геометричними параметрами. Довжина L скребка дорівнює 440 мм. Висота Н скребка дорівнює 60 мм. Ширина В скребка дорівнює 44 мм. Висота h плоскої середньої частини 4 бічного пластинчастого елемента 3 дорівнює 26 мм. У бічному пластинчастому елементі 3 верхня й нижня полиці 5, 6 розташовані до його плоскої середньої частини 4 під кутом a = 135°. Середній пластинчастий елемент 2 виконаний з конструкційної сталі Ст. З за ГОСТ 14637-89 у вигляді плоскої пластини з листа Б-6 за ГОСТ 19903-90. Бічний пластинчастий елемент 3 виконаний з високоміцної сталі 65Г за ГОСТ 1577-81 у ви гляді пластини коробчастого профілю з листа Б-7 за ГОСТ 19903-90. Середній і бічні пластинчасті елементи 2, 3 з'єднані між собою за допомогою заклепочних з'єднань 7. Діаметр D отворів 1 для з'єднання скребка з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра дорівнює 22 мм. Відстань Li між отворами 1 для з'єднання скребка з ланками тягових ланцюгів скребкового конвеєра дорівнює 384 мм. Діаметр d отворів для з'єднання між собою середнього і двох бічних вертикально орієнтованих пластинчастих елементів 2, 3 за допомогою заклепочних з'єднань 7, 8 дорівнює 13 мм. Відстань L1 між отворами для з'єднання між собою середнього і двох бічних вертикально орієнтованих пластинчастих елементів 2, 3 за допомогою заклепочних з'єднань 7, 8 дорівнює 260 мм. Маса скребка дорівнює 4,3 кг. У процесі роботи скребок переміщається по днищу риштака скребкового конвеєра за допомогою тягових ланцюгів, із ланками яких він за допомогою отворів 1 з'єднаний сполучним елементами (на кресленнях не показане). При русі скребок переднім (лобовим) бічним пластинчастим елементом 3 захоплює транспортуємий кусковий і сипучий матеріал, наприклад, вугілля і переміщає його від виїмочної машини в зону вивантаження. Завдяки тому що скребок виконаний складеним у вигляді набору з'єднаних між собою середнього і двох бічних вертикально орієнтованих пластинчастих елементів 2, 3, суттєво спрощується його конструкція, і технологія виготовлення, а також підвищується ремонтопридатність. Унаслідок того, що середній пластинчастий елемент 2 виконаний плоским, а бічні пластинчасті елементи виконані коробчастими 3 із плоскою середньою частиною 4 і верхніми 5 і нижніми 6 полицями, досягається збільшення моменту інерції поперечного переріза й моменту опору вигину скребка, як у горизонтальній, так і вертикальній площині, що суттєво підвищує його питому міцність і рівноміцність. Через те що середній пластинчастий елемент 2, виконаний з конструкційної сталі, а бічні пластинчасті елементи 3, виконані з високоміцної сталі, виготовлені з листового прокату з наступним механічним чи лазерним різанням і згинанням у розмір, суттєво підвищується зносостійкість і технологічність, а також знижується металоємність і собівартість його виготовлення. Крім цього поліпшується захоплення і збільшується маса матеріалу, що транспортується скребком. А виконання бічних пластинчастих елементів 3 коробчастими з плоскою середньою частиною 4 і верхніми й нижніми полицями 5, 6, розташованими під кутом а до плоскої середньої частини 4 і симетрично спрямованими в протилежні боки, забезпечує необхідну міцність конструкції, як у горизонтальній, так і у вертикальній площині. У випадку ушкодження чи зносу нижньої полиці 6 переднього бічного пластинчастого елемента 3, скребок може бути повернутий, як навколо горизонтальної, так і навколо вертикальної осі і зайняти одне з чотирьох робочих положень. При цьому обоє бічних пластинчастих елемента 3 можуть по черзі виконувати функцію переднього бічного пластинчастого елемента 3 скребка. Крім того, обидві верхні полки 5 додатково можуть займати положення нижньої полиці 6 переднього бічного пластинчастого елемента 3 скребка. Ушкоджений середній або бічний пластинчастий елемент 2, 3 скребка або його окремі пластини можуть бути замінені новими. За рахунок цього суттєво підвищується надійність, ремонтопридатність і строк служби скребка. Іспити дослідного зразка підтвердили, що удосконалений скребок скребкового конвеєра за рахунок його виконання складеним із з'єднаних між собою декількох простих по конструкції й технології виготовлення деталей, володіє підвищеною питомою міцністю, зносостійкістю, ремонтопридатністю й технологічністю, при цьому суттєво знижується собівартість його виготовлення. Пропонований скребок скребкового конвеєра може бути виготовлений в умовах промислового виробництва з використанням стандартного устаткування, сучасних матеріалів і технології на будь-якім підприємстві гірничого машинобудування і може знайти широке застосування на вугільних ша хта х, наприклад, Донбасу для підвищення надійності й продуктивності скребкових конвеєрів, застосовуваних для підземного транспортування кускових і сипучих матеріалів, наприклад, вугілля. Перелік позначень елементів: 1. Отвір 2. Середній пластинчатий елемент 3. Бічний пластинчатий елемент 4. Сереня частина бічного пластичного елемента 3 5. Верхня полиця бічного пластичного елемента 3 6. Нижня поліця бічного пластичного елемента 3 7. Заклепочне з’еднання 8. Болтове з’еднання