Дискова шарошка

Реферат: Дискова шарошка, в якій робоча бічна грань дискового елемента виконана під кутом 40-45°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,20-0,30 діаметра шарошки, а інша грань виконана під кутом 25-30°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,10-0,15 діаметра шарошки, при цьому вставки на зовнішньому ріжучому кільці встановлені із кроком, рівним 1,0-1,5 діаметра циліндричної частини вставки, а кути скосів робочої поверхні вставок збігаються з кутами нахилу бічних граней. UA 70800 U (54) ДИСКОВА ШАРОШКА UA 70800 U UA 70800 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничорізального інструмента й може знайти застосування при підземному видобутку корисної копалини й руйнуванні гірських порід на видобувних і прохідницьких комбайнах, стругових установках, а також на інших гірських і будівельних машинах, оснащених різальним інструментом. У цей час, як єдину альтернативу для відділення корисних копалин і міцних гірських порід від масиву, пропонується використовувати дисковий інструмент. Аналіз новітніх досліджень із питань створення й взаємодії дискового інструмента з гірським масивом показує, що винятково гарну перспективу при руйнуванні міцних порід з опором одноосьовому стиску ст = 80-120 МПа мають диски, що складаються, які працюють в режимі силового малоциклового руйнування. Результати зроблених випробувань дискового інструмента на очисних комбайнах при видобутку вугілля із пластів складної будови показують, що їхнє застосування цілком доцільно для руйнування різного роду породних прошарків і включень у вугільних пластах. (Герике Б. Л., Силкин А. А. Некоторые результаты производственных исследований дисковых пластошек на шахтах Кузбасса. Совершенствование технологии, средств комплексной механизации, автоматизации и техники безопасности при подземной разработке угля: Сб. научн. тр.// Караганд. науч.-ис. Угольный ин-т. - Караганда, 1978. - С. 36-38.). Так випробування експериментального зразка шнекового виконавчого органа Ш-16 комбайна КШ-1КГ при виїмці пласту «Бреєвський» (опірність вугілля різанню Агов=131 кН/м, опірність пласту різанню Ап = 175 кН/м) на шахті ім. Кірова (Ленинськ-Кузнецький, Кемеровська обл.) показали гарні результати по витраті робочого інструмента: за увесь час випробувань (видобуток 14,7 тис. т) не було замінено ні жодного диска, які складаються, у той час як витрата різців у цих умовах становила 120-150 одиниць на 1000 тонн добутого вугілля (Механическое разрушение крепких горных пород./ А. Б. Логов, Б. Л. Герике, А. Б. Раскин - Новосибирск: Наука, Сиб. Отд-ние, 1989. - 141с.). Випробування дискового різального інструмента проводилися також на шахті «Україна» ДП «Селидовоуголь» в 10-й південній лаві ділянки № 3 по пласту L. Різальний інструмент із обертовою ріжучою частиною проробив 193 робочі зміни, комбайном було добуто 62237 тонн вугілля й різальний інструмент перебуває в робочому стані (Экспериментальные исследования работы очистных комбайнов Н. Г. Бойко - Донецк: ООО «СХІД ПРЕС ПЛЮС», 2011. - 250 с). Висока зносостійкість дискового інструмента, незначне пилоутворення, а також можливість передачі на вибій більшої, у порівнянні з різальним інструментом, енергії дозволяють проектувати робочі органи прохідницько-очисних комбайнів, оснащених дисками, що сколюють. Відомий виконавчий орган гірничого комбайна, що включає відрізний диск, маточину із гвинтовими навантажувальними лопатями, зарубні й лінійні дискові шарошки, при цьому зарубні шарошки розташовані на відрізному диску й ріжучі частини зарубних похилих шарошок армовані вставками із твердого сплаву, установленими під кутом 55-75° до осі обертання шарошок (RU, 7 № 2187640 С1, МПК Е21С 25/18, опубл. 20.08.2002 р.). Недоліками даного виконавчого органа є високі енергетичні витрати на руйнування масиву, недостатня міцність зубчастих секторів механізму поворотів і фіксації зарубки похилих і стопорних гвинтів шарошок, складність їхнього виготовлення, складання й ремонту шарошкових вузлів. Найбільш близьким аналогом пропонованої корисної моделі є дискова шарошка, що складається з дискового елемента асиметричної форми, що має дві бічні грані й осьовий отвір, і зовнішнього ріжучого кільця, постаченого циліндричними вставками зі скошеною робочою поверхнею із твердосплавного матеріалу. Дисковий елемент відомої шарошки складається із трьох частин: зовнішнього ріжучого кільця й двох рознімних між собою внутрішніх кілець, що утворюють відповідно несуче кільце й одночасно упорне кільце шарикопідшипника. Ці три конструктивних елементи з'єднані між собою стягуючими їх болтами (Справочник. Механизированная подземная разработка крепких руд маломощных месторождений /В. М. Лизункин, Б. Л. Герике, Ю. Б. Уцын. Чита (Россия), 1999. - С. 130.). Відомій дисковій шарошці властиві наступні недоліки. 1. Складений дисковий елемент має обмежену твердість, що не дозволяє передавати на вибій необхідну енергію, знижуючи продуктивність робочого органа комбайна. Крім того, на обмеження твердості дискового елемента впливає з'єднання між собою трьох його конструктивних елементів за допомогою стягуючих болтів. 2. Дисковий елемент, що складається із трьох частин, являє собою в цілому досить складну й дорогу у виготовленні, складанні й ремонті шарошки, що вимагає високих енерговитрат. 3. Відома дискова шарошка, має зовнішнє робоче кільце, постачене циліндричними вставками зі скошеною робочою поверхнею із твердосплавного матеріалу, причому скіс робочої поверхні вставок не збігається з кутами нахилу бічних граней, що не дозволяє формувати в 1 UA 70800 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 масиві комплексний напружений стан, що сприяє ефективному руйнуванню вугільного масиву. У відомому рішенні при руйнуванні вугільного масиву переважають напруги стиску, що приводить до руйнування вугільного пласта з підвищеними енерговитратами. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення дискової шарошки, у якій за рахунок виконання конструктивних елементів і їхніх зв'язків, забезпечується створення комбінованого напруженого стану стиску й зрушення в руйнованому масиві при підземному видобутку корисних копалин, що приводить до підвищення подачі на вибій могутнішої енергії й підвищення продуктивності при зниженні енерговитрат і спрощенні виготовлення шарошки. Поставлена задача вирішується тим, що в дисковій шарошці, що складається з дискового елемента асиметричної форми, що має дві бічні грані, виконані під кутом до площини, перпендикулярної до осі обертання шарошки, й осьовий отвір, і зовнішнього ріжучого кільця, постаченого циліндричними вставками зі скошеною робочою поверхнею із твердосплавного матеріалу, згідно з корисною моделлю, робоча бічна грань дискового елемента виконана під кутом 40-45°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,20-0,30 діаметра шарошки, а інша грань виконана під кутом 25-30°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,10-0,15 діаметра шарошки, при цьому вставки на зовнішньому ріжучому кільці встановлені із кроком, рівним 1,0-1,5 діаметра циліндричної частини вставки, а кути скосів робочої поверхні вставок збігаються з кутами нахилу бічних граней. Доцільно робочу бічну грань армувати вставками із твердосплавного матеріалу або технічних алмазів. Експериментально було встановлено й зафіксовано приладами, що створення комбінованого напруженого стану стиску й зрушення в руйнованому масиві при підземному видобутку корисних копалин, що приводить до підвищення подачі на вибій могутнішої енергії й до підвищення продуктивності комбайна можливо при роботі виконавчого органа комбайна, оснащеного дисковими шарошками запропонованої конструкції. Виконання робочої бічної грані дискового елемента під кутом 40-45°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,20-0,30 діаметра шарошки забезпечує створення в руйнованому масиві комбінованого напруженого стану з перевагою напруг стиску й зрушення, що приводить до зниження енерговитрат на руйнування. Виконання іншої грані під кутом 25-30°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання й довжиною скосу, рівною 0,10-0,15 діаметра шарошки, сприяє підвищенню міцності й забезпечує надійне втримання вставок із твердосплавного матеріалу. При цьому вставки на зовнішньому ріжучому кільці встановлені із кроком, рівним 1,01,5 діаметра циліндричної частини вставки, а кути скосів робочої поверхні вставок збігаються з кутами нахилу бічних граней, що забезпечує створення в руйнованому масиві комбінованого напруженого стану стиску й зрушення, що приводить до руйнування останнього в полегшеному режимі зі зниженими питомими енерговитратами, а також підвищує стійкість шарошки й сприяє підвищенню продуктивності комбайна. Суть технічного рішення, що заявляється, пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний переріз дискової шарошки у фронтальній площині з підшипниками кочення; на фіг. 2 - переріз дискової шарошки у фронтальній площині з підшипниками ковзання; на фіг. 3 - установка дискової шарошкиз підшипниками кочення на робочому органі очисного комбайна; на фіг. 4 установка дискової шарошки з підшипниками ковзання на робочому органі очисного комбайна. Дискова шарошка складається з дискового елемента 1 асиметричної форми, що має дві бічні грані 2, 3 і осьовий отвір 4, зовнішнього ріжучого кільця 5, постаченого циліндричними вставками 6 із твердосплавного матеріалу й зі скошеною робочою поверхнею. Робоча бічна грань 2 виконана під кутом 40-45°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,20-0,30 діаметра шарошки. Друга бічна грань 3 виконана під кутом 2530°, що лежить у тій же площині, і довжиною скосу, рівною 0,10-0,15 діаметра шарошки. Циліндричні вставки 6 на зовнішнім ріжучому кільці встановлені із кроком, рівним 1,0-1,5 діаметра циліндричної частини вставки, а кути скосів робочої поверхні вставок збігаються з кутами нахилу бічних поверхонь граней. Для монтажу дискової шарошки на виконавчому органі, у паз осьового отвору встановлюється пружинне стопорне кільце 7 (фіг. 3), а в сам осьовий отвір 4 установлюються два підшипники кочення 8. Кріплення шарошки здійснюється віссю 9, установлюваної в посадкові отвори лопати кулака 10 і утримуваної від осьового зсуву шайбою 11 і стопорним кільцем 12. Для запобігання контакту дискової шарошки з бічними поверхнями лопати кулака встановлюються дві запобіжні шайби 13. При застосуванні підшипників ковзання в осьовий отвір встановлюється втулка підшипника 14 (фіг. 4), що має бічний буртик для сприйняття осьового зусилля. Для виключення контакту 2 UA 70800 U 5 10 15 20 25 30 торцевої поверхні шарошки з бічними поверхнями лопати кулака встановлюється запобіжна шайба 15. Під час роботи дискова шарошка котиться по вибою й своєю передньою робочою ріжучою частиною 2 по дузі впроваджується у вугілля на деяку глибину. При цьому утворюється ущільнене пилоподібне ядро, що, поринаючи на задану глибину й одночасно збільшуючись у розмірах, впливає на масив, що приводить до відколу часток вугілля по сторонах диска. Характер руйнування масиву зовнішнім ріжучим кільцем 5 можна вважати аналогічним різанню з вирівняної поверхні, при якому форма перерізу зрізу визначається радіусом закруглення леза й кутом розвалу борозни різання. При цьому частина перерізу стружки залишається не зруйнованою, відбувається формування міжщілинного цілика значних розмірів. Бічні грані дискової шарошки 2,3 впливають на міжщілинний цілик, формуючи в ньому об'ємний напружений стан. Відсутність значних напруг стиску спричиняє ефективний розвиток тріщин і сколювання елемента цілика в полегшеному режимі під дією напруг зрушення. Використання дискових шарошок на виконавчих органах прохідницьких і видобувних комбайнів при підземному видобутку корисних копалин забезпечує створення комбінованого напруженого стану стиску й зрушення в руйнованому масиві, що приводить до підвищення подачі на вибій могутнішої енергії й до підвищення продуктивності комбайна при одночасному зниженні енерговитрат і спрощенні виготовлення шарошок. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Дискова шарошка, що складається з дискового елемента асиметричної форми, що має дві бічні грані, виконані під кутом до площини, перпендикулярної до осі обертання шарошки, й осьовий отвір, і зовнішнього ріжучого кільця, постаченого циліндричними вставками зі скошеною робочою поверхнею із твердосплавного матеріалу, яка відрізняється тим, що робоча бічна грань дискового елемента виконана під кутом 40-45°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,20-0,30 діаметра шарошки, а інша грань виконана під кутом 25-30°, що лежить у вертикальній площині до осі обертання, і довжиною скосу, рівною 0,10-0,15 діаметра шарошки, при цьому вставки на зовнішноьму ріжучому кільці встановлені із кроком, рівним 1,0-1,5 діаметра циліндричної частини вставки, а кути скосів робочої поверхні вставок збігаються з кутами нахилу бічних граней. 2. Дискова шарошка за п. 1, яка відрізняється тим, що робоча бічна грань армована вставками із твердосплавного матеріалу або технічних алмазів. 3 UA 70800 U 4 UA 70800 U 5 UA 70800 U 6 UA 70800 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7