Лекция 3. МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ И ТРАНСМИССИИ

Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
©Кухарь В.Ю., доцент кафедры горных машин и инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Лекция 3.
МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ И ТРАНСМИССИИ
ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ
Назначение и основные требования к механизмам подачи
Механизмы подачи очистных комбайнов предназначены для
передвижения комбайнов в процессе работы с необходимым тяговым
(напорным) усилием, а также для передвижения при различных маневровых
операциях. Наибольшее применение в очистных комбайнах получили механизмы
с гибкими тяговыми органами (цепные и канатные), бесцепные системы подачи и
в ряде случаев гусеничные.
Систему перемещения очистного комбайна образуют гибкий тяговый
орган или жесткий опорный (рейка), механизм перемещения и
удерживающие устройства.
Механизм перемещения представляет собой редуктор, на выходном валу
которого установлен ведущий элемент. Последним служит либо канатный
барабан, на который навивается стальной канат, либо цепная звезда,
взаимодействующая с круглозвенной цепью, либо специальные зубчатые колеса,
которые катятся по рейке.
Удерживающие устройства системы перемещения - это стопорные
устройства, которые фиксируют комбайн в лаве при выключении или отказе
системы перемещения. Применение удерживающих устройств обязательно, если
угол падения пласта больше угла самоторможения комбайна - больше 8° при
установке комбайна на раме конвейера и больше 17° при перемещении комбайна
по почве пласта.
Системы перемещения узкозахватных комбайнов, предназначенных
для выемки пластов с углами падения до 35°, должны отвечать следующим
основным требованиям.
• Максимальное усилие перемещения очистного комбайна, в
зависимости от мощности вынимаемого пласта (1 - 4 м), должно быть
не менее 180 - 300 кН; запас прочности тягового органа при этом не
менее 5-кратного.
• Рабочая скорость перемещения очистного комбайна должна
составлять не менее 6 м/мин независимо от мощности вынимаемого
пласта.
• Система перемещения должна иметь автоматическое, дистанционное
и местное управление скоростью перемещения и удерживающими
устройствами, а также дистанционное и местное управление
направлением
перемещения.
Автоматическое
управление
осуществляется
без
вмешательства
машиниста
комбайна;
дистанционное - машинистом с пульта управления, вынесенного за
пределы комбайна; местное - органами, расположенными
непосредственно на очистном комбайне.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
2
• Регулирование скорости перемещения в автоматическом режиме
должно быть бесступенчатым, что позволяет вести выемку угля в
оптимальном режиме. Дистанционное и местное регулирование
скорости перемещения может быть ступенчатым при наличии
достаточного числа ступеней скорости.
• Реверс ведущего элемента системы перемещения и реверс
исполнительного органа очистного комбайна должны быть
независимыми друг от друга.
• Нулевая скорость перемещения должна четко фиксироваться для
надежной остановки включенного комбайна при необходимости.
• Величина
максимального
усилия,
развиваемого
системой
перемещения, должна быть ограничена с помощью высоконадежных
устройств (предохранительный клапан и т. п.), защищающих систему
перемещения от перегрузки.
• Удерживающие устройства должны обеспечивать остановку комбайна
на пути не более 0,4 м с момента их включения.
• Безопасность обслуживания системы перемещения должна быть
гарантирована ее устройством и качеством изготовления. Сборочные
единицы, содержащие электрооборудование, должны иметь
рудничное взрывозащищенное исполнение с уровнем взрывозащиты
не ниже РВ.
• Габариты устройств, входящих в состав системы перемещения,
должны соответствовать условиям их размещения на комбайне и в
выработках лавы.
Классификация механизмов перемещения
1)
по типу регулятора скорости - с гидравлическим и электрическим
регулятором;
2) по месту установки - встроенные и вынесенные;
3) по типу тягового органа - с гибким и с жестким (для встроенных
механизмов перемещения) органом;
4) по конструкции тягового органа:
- с гибким органом - цепные и канатные;
- с жестким органом - на основе цевочных и зубчатых реек.
Структуру современных систем перемещения характеризуют
следующие основные признаки: расположение механизма перемещения
относительно очистного комбайна - тип системы перемещения; кинематические и
конструктивные особенности тягового или опорного органа; устройство
регулируемого кинематического звена механизма перемещения - тип механизма
перемещения; конструктивные особенности удерживающих устройств и их
расположение в лаве - тип удерживающих устройств.
В очистных комбайнах применяются системы перемещения двух типов:
встроенные и вынесенные.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
3
Встроенная система перемещения применяется в большинстве очистных
комбайнов и отличается установкой механизма перемещения непосредственно в
корпусе очистного комбайна. При этом механизм перемещения и его ведущий
элемент (барабан, звезда, колесо) движутся вместе с комбайном по лаве, а
тяговый или опорный орган - канат, цепь, рейка - неподвижен.
Преимущества встроенной системы перемещения; неподвижный
тяговый или опорный орган и относительная простота как самой системы
перемещения, так и управления ею. Недостатки: удлинение комбайна на 2,2-2,6 м
- на величину длины механизма перемещения, что ухудшает проходимость
комбайна в условиях тонких пластов; использование части мощности двигателя
комбайна на привод механизма перемещения.
Вынесенная система перемещения отличается установкой механизма
перемещения вне очистного комбайна - на приводных головках конвейера или в
прилегающих к лаве выработках. Для этой системы перемещения характерны
движущийся по лаве тяговой орган (цепь или канат) и один или два неподвижных
механизма перемещения.
Преимущества вынесенной системы перемещения: минимально
возможная длина очистного комбайна, что значительно улучшает его
вписываемость в тонкие пласты; индивидуальный привод и значительные тяговые
усилия; использование всей мощности двигателя комбайна на разрушение угля.
Недостатки: наличие в лаве двух движущихся ветвей тягового органа, что
затрудняет передвижение забойного конвейера; усложнение системы
перемещения и управления ею за счет наличия двух механизмов перемещения.
Величина усилия подачи может быть ориентировочно определена по
формуле
Nи


''
Yп = k f G sin α + f cos α + ∑ Yи,i ,
i =1


kf
где
=1,3-5-1,5 - коэффициент, учитывающий дополнительные
сопротивления перемещению комбайна;
G - вес комбайна, Н;
α - угол падения пласта, градус;
f '' = коэффициент трения комбайна о почву, равный 0,3-0,4, о
направляющие конвейера - 0,18-0,25;
(
Nи
)
- число рассматриваемых исполнительных органов;
Yи,i
- усилие подачи на і-м исполнительном органе, Н.
Вынесенные системы перемещения
В
вынесенных
системах
перемещения
различают
следующие
конструктивные и кинематические особенности тяговых и опорных органов.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
4
1. Вынесенная система перемещения применяемая в узкозахватных
комбайнах (К103, ГШ200В, УКД200, КА80, КА200), работающих на тонких
пологих пластах (рисунок 1).
Рисунок 1 – Конструкция вынесенной системы подачи
Вынесенная система подачи состоит из двух одинаковых приводов I и II,
монтируемых на концевых головках конвейера 1, независимо от конвейерного
привода 2. В систему входят также кольцевая тяговая цепь 3, присоединенная в
вертикальной плоскости к порталу 4 комбайна 5 с исполнительными органами 8,
и холостая ветвь 6 этой цепи, расположенная в нижней, закрытой части
оградительно-поддерживающего желоба 7. В верхней открытой части желоба
расположена верхняя часть цепи, концы которой прикреплены к комбайну 5.
Комбайн опирается на зачистной лемех конвейера лыжей 9.
Каждый из приводов вынесенной системы подачи состоит из приводного
трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором 10,
двух редукторов: входного11 и выходного 12, электромагнитной муфты
скольжения 13. Выходным элементом ВСП является приводная звездочка 14.
2. Вынесенная система перемещения применяемая для комбайнов на
крутонаклонных и крутых пластах.
Вынесенные системы перемещения с тяговыми органами в виде каната,
называемые также тягово-предохранительными лебедками, применяются для
комбайнов на крутонаклонных (35-55°) и крутых (55-90°) пластах.
Схема работы вынесенной системы перемещения с тяговыми органами в
виде каната приведена на рисунке 2.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
5
Лебедка 1 устанавливается на вентиляционном штреке, очистной комбайн
4 подвешен на рабочем 3 и предохранительном 4 канатах. Подача вверх
осуществляется за счет рягового усилия лебедки; вниз – под действием
собственного веса комбайна. Удаление отбитого угля производится самотеком на
откаточный штрек.
Система перемещения состоит:
1. Лебедка типа 1ЛГКНМ2Э;
2. Предохранительный канат;
3. Рабочий канат;
4. Очистной комбайн;
5. Отклоняющие блоки.
Рисунок 2 – Схема работы
вынесенной системы перемещения с
тяговыми органами в виде каната
Встроенная система подачи
Встроенная система подачи с
приводными, регулирующими скорость
и
выходными элементами
расположена
непосредственно в корпусе комбайна. Тяговый (канат, цепь) или опорный
(цевочная рейка) элементы при этом неподвижны.
Преимущества встроенной системы перемещения: неподвижный тяговый
или опорный орган и относительная простота как самой системы перемещения,
так и управления ею. Недостатки: удлинение комбайна на 2,2-2,6 м - на величину
длины механизма перемещения, что ухудшает проходимость комбайна в условиях
тонких пластов.
Во
встроенных
системах
перемещения
различают
следующие
конструктивные и кинематические особенности тяговых и опорных органов.
1. Очистной комбайн (рисунок 3) перемещается по раме забойного
конвейера 3 при помощи тягового органа – неподвижной цепи 1 и приводных
звезд 2. Круглозвенная цепь 1 растянута вдоль забойного конвейера 3 и
прикреплена по концам к его головкам при помощи прицепного устройства 4.
Во встроенном механизме перемещения цепь 1, огибая синхронно
вращающиеся звезды 2, проходит через ручьи 6. Каждый ручей имеет
крестообразное отверстие, проходя через которое перекрученная до этого цепь
правильно ориентируется относительно звезд.
Круглозвепная цепь 1 состоит из звеньев, которые изготовляются из
легированного стального прутка диаметром d = 24-26 мм и более и свариваются.
Цепь поставляется отрезками длиною по 25 м, которые соединяются между собой
с помощью соединительных звеньев. Разрывное усилие цепи достигает 1000 кН.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
6
Рисунок 3 – Встроенная цепная система перемещения
Преимуществами цепной системы перемещения узкозахватных комбайнов
являются: возможность перемещения комбайна без остановок от одного конца
лавы до другого; простота изменения направления перемещения; передвижка
тягового органа на новую машинную дорогу вместе с забойным конвейером;
широкая область применения на пластах мощностью более 0,8 м при углах
падения до 35°.
Недостатки: недостаточная безопасность обслуживания; большая
амплитуда продольных колебаний цепи и неравномерная, вследствие этого,
подача комбайна, особенно при большой длине цепи; дополнительный шум в
лаве.
2. Механизм перемещения с цевочным зацеплением на основе жесткого
тягового органа (ЖТО)
В настоящее время наиболее перспективными являются бесцепные
(цевочные) механизмы перемещения (подачи) на основе жесткого тягового органа
(ЖТО). Бесцепная система перемещения внедряется на очистных узкозахватных
комбайнах 2ГШ68, 2КШЗ и др.
Принципиальная схема механизмы перемещения (подачи) на основе
жесткого тягового органа (ЖТО) приведена на рисунке 4.
Принципиальное отличие такой системы заключается в том, что комбайн 6
перемещается по раме забойного конвейера 4 при помощи колеса 2, которое
приводится в движение выходным элементом системы подачи – колесом 1.
Колесо 2 обкатывается по рейке 3, имеющей валики-цевки 5. Рейка закреплена на
борту забойного конвейера 4.
Механизмы подачи на базе ЖТО имеют ряд преимуществ перед цепными:
значительное снижение колебаний скорости перемещения за счет повышения
жесткости опорного органа; повышение безопасности работ за счет ликвидации
тяговой цепи; возможность применения в лаве двух и более комбайнов;
возможность работы на пластах с углом падения до 35° без применения
предохранительного каната. Для последней цели встроены тормозные устройства
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
7
которые устанавливаются на валах редуктора механизма перемещения и тормозят
ведущие колеса, а рейка служит надежной опорой тормозных устройств.
К недостаткам бесцепных
систем следует отнести: трудность
обеспечения надежного стыка и
шага зацепления на соединениях
рештаков конвейерного става при
его искривлении.
Вариаторы скорости
Вариатор
скорости
представляет собой кинематическое
звено, передаточное отношение
которого
плавно
регулируется
Рисунок 4 – Принципиальная схема вручную или автоматически для
механизмы перемещения (подачи) на изменения скорости и направления
основе жесткого тягового органа (ЖТО)
перемещения очистного комбайна.
В вариаторе скорости обычно используется удобный для регулирования вид
энергии: энергия рабочей жидкости, энергия выпрямленного электрического тока
или энергия электромагнитного поля. Первый вариатор скорости называют
гидравлическим, а второй и третий – электрическими. Соответственно
механизмы перемещения с этими вариаторами скорости называют
гидравлическими и электрическими.
Гидравлический механизм перемещения имеет вариатор, у которого
силовой контур образуют насос Н и гидромотор ГМ, соединенные гидролиниями.
Рабочая жидкость, нагнетаемая насосом Н, приводит во вращение гидромотор ГМ
и последующую кинематическую цепь. Регулируя посредством насоса частоту
вращения гидромотора и реверсируя его, изменяют скорость и направление
перемещения. В гидравлических механизмах перемещения очистных комбайнов
большое распространение получили насосы и гидромоторы радиальнопоршневого типа (Г405) и небольшое - аксиально-поршневого (“Урал-33”, “Урал37”). Последние, достаточно подробно представленные в предыдущем издании
учебника, подлежат замене на вновь создаваемые улучшенной конструкции, а
поэтому не рассматриваются.
Структурная схема механизма перемещения с гидравлическим вариатором
скорости приведена на рисунке 5.
Механизм перемещения получает вращение от электродвигателя ЭД и через
редуктор П1 передает вращение на вариатор скорости ВС, у которого силовой
контур образуют насос и гидромотор, соединенные гидромагистралями.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
8
Рисунок 5 – Структурная схема механизма перемещения с гидравлическим
вариатором скорости
Рабочая жидкость, нагнетаемая насосом, приводит во вращение гидромотор
и последующую кинематическую цепь, которая состоит из редуктора П2 и
выходного элемента ВЭ. Регулируя посредством насоса частоту вращения
гидромотора и реверсируя его, изменяют скорость и направление перемещения. В
механизмах перемещения применяют насосы регулируемой подачи, а
гидромоторы - нерегулируемой. Рабочей жидкостью в гидравлическом механизме
перемещения является минеральное масло И-40А.
Достоинства гидравлического механизма перемещения:
• широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости подачи;
• реверсирование движения без изменения направления вращения
приводного двигателя;
• достаточно большое максимальное тяговое усилие (до 300 кН);
• надежная
защита
от
перегрузки
простыми
средствами
(предохранительными клапанами);
Недостатки гидравлического механизма перемещения:
• чувствительность к загрязнению и температуре рабочей жидкости;
• сложность ремонта.
Электрические вариаторы скорости
На базе электромагнитной муфты скольжения (ЭМС) (в очистных
комбайнах К 103 и КА80 с вынесенной системой подачи ВСП2.
Электромагнитная муфта скольжения (ЭМС) является вариатором скорости
перемещения. Комбайн перемещается за счет передачи усилия тяговой цепью от
приводных звездочек. При движении комбайна в любую сторону передний по
ходу комбайна привод является тянущим, а задний подтягивающим холостую
ветвь цепи.
Структурная схема ЭМС представлена на рисунке 6.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
9
Рисунок 6 – Структурная схема электромагнитной муфты скольжения
(ЭМС)
ЭД – электродвигатель мощностью 55 кВт;
Р1 и Р2 – соответственно входной и выходной редукторы;
ЭМС - электромагнитная муфта скольжения;
1 – якорь;
2 – индуктор;
3 – ярмо с обмоткой возбуждения;
ВЭ – выходной элемент (приводная звездочка).
Вариатор скорости на основе частотно-регулируемого электропривода
Асинхронные электродвигатели могут работать как нерегулируемые при
подключении к сети переменного тока промышленной частоты (f = 50 Гц), так и
частотно-регулируемые, если питание осуществляется от преобразователей
частоты. Частотно-регулируемый электропривод (рис. 7) одновременно
выполняет две функции - приводного двигателя и электрического регулятора
скорости, что значительно упрощает конструктивное выполнение силовой
кинематической цепи к приводному элементу движителя. Однако в этом случае
существенно усложняется преобразовательная аппаратура по сравнению с
применением ЭМС или ЭТС.
Рисунок 7 – Структурная схема частотнорегулируемого электрического вариатора
скорости: БП – блок частотнорегулируемого питания, ЭДП – электродвигатель
переменного тока, МПМ – муфта предельного момента, Р – редуктор, ВЭ –
ведущий элемент
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
10
Достоинства рассматриваемого частотно-регулируемого электропривода
обусловливают широкое его применение для систем подачи очистных комбайнов
(отечественные машины КДК400, КДК500, КДК700, УДК300, разработанные
Донгипроуглемашем совместно с другими организациями, немецкие - типа SL
фирмы «Эйкгофф», польские - типа KSE фирмы «Фамур», чешские - серии MB
фирмы CzMT и др.), а в дальнейшем - и для других силовых подсистем
выемочных машин.
Регулирование частоты вращения короткозамкнутого ротора (ω, с-1 или n,
об/мин) асинхронных электродвигателей (ЭД) производится регулированием
частоты f, Гц напряжения сети электроснабжения ЭД в соответствии с
зависимостью:
2π ⋅ f 1
ω = ωс(1 – S) =
(1 − S)
p
60 ⋅ f 1
n = nс(1 – S) =
(1 − S)
p
где ωс, nс - синхронная частота вращения ротора;
S – скольжение;
S=
ωc − ω n c − n
=
ωc
nc
р – число пар полюсов.
Характеристики асинхронного ЭД при частотах питающего напряжения f1
отличных от номинальной частоты fc = 50Гц, зависят от соотношения между
величинами действующего значения напряжения сети U и частоты f1.
Механизмы подачи с электрическими регуляторами (прежде всего, на
основе частотно-регулируемого электропривода) обладают следующими
существенными преимуществами:
а) выше значения удельной (отнесенной к единице массы или объема)
мощности, что особо важно в условиях жестких габаритных ограничений;
б) более высокие значения параметров надежности и КПД;
в) проще конструктивное исполнение и обслуживание при эксплуатации,
ниже трудоемкость изготовления;
г) выше безопасность труда в очистном забое.
Недостатки электрического механизма перемещения отсутствие или
затруднительность получения тормозного режима работы вариатора скорости при
работе на пластах с повышенными углами падения (8-35°), полная потеря
несущей способности в момент выключения вариатора скорости; необходимость
наличия в кинематической цепи муфты предельного момента, защищающей
редуктор механизма перемещения от динамических усилий, создаваемых
большой маховой массой вариатора при внезапной остановке комбайна,
невозможность встройки его в комбайн из-за значительных габаритов
электрического вариатора при работе на пластах мощностью менее 1,2 м,
необходимость создания и освоения нового специального электрооборудования.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
11
Основные требования к трансмиссиям (передаточным механизмам)
Передаточный механизм (редуктор привода исполнительного органа)
является одной из основных сборочных единиц очистного комбайна; он
кинематически связывает исполнительный орган с приводным двигателем;
содержит устройства, регулирующие положение исполнительного органа
относительно почвы и кровли пласта.
Передаточный механизм должен отвечать следующим основным
требованиям:
- воспринимать рабочие нагрузки; обладать заданной надежностью и
долговечностью (не менее 5000 ч);
- обеспечивать бесступенчатое регулирование исполнительного органа по
вынимаемой мощности пласта;
- иметь минимальные габариты, стоимость изготовления и эксплуатации;
- быть технологичным в ремонте и удобным в обслуживании.
Передаточный механизм должен иметь:
- наличие короткой кинематической цепи с минимальным количеством
силовых элементов;
- несколько (по меньшей мере двух) скоростей резания, которые
допускается получать установкой сменных зубчатых колес или переключением
передач редуктора, для реализации рациональных режимов работы (высокая
производительность, низкие удельные энергозатраты);
- муфту выключения исполнительного органа, которая необходима для
обеспечения его безопасного обслуживания;
- высокий — не менее 0,9 — к. п. д.;
- надежные уплотнения, исключающие утечку смазки и проникновение
внутрь пыли из окружающей среды;
- принудительную смазку зубчатых колес и подшипников.
Виды связей исполнительных органов
В очистных комбайнах нашли применение следующие виды связей:
стационарная нерегулируемая, стационарная регулируемая и шарнирная.
При нерегулируемой стационарной связи исполнительный орган не
меняет своего положения относительно комбайна (например, комбайн 2КЦТГ,
рис. 7), а при регулируемой он может перемещаться относительно комбайна
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
12
Исполнительный орган
с нерегулируемой
стационарной связью
Рисунок 7 - Комбайн 2КЦТГ
поступательно. В обоих случаях ось вращения исполнительного органа
зафиксирована относительно комбайна. В современных узкозахватных
комбайнах нерегулируемая и регулируемая стационарные связи применяются
совместно, что позволяет регулировать как высоту исполнительного органа, так и
его опускание относительно опорной поверхности забойного конвейера.
Примером использования обоих видов стационарных связей может
служить узкозахватный комбайн, у которого исполнительный орган выполнен в
виде раздвижного барабана на вертикальной оси (например, комбайн КБТ200,
рис. 8). Нижний барабан имеет стационарную нерегулируемую связь, верхний —
стационарную регулируемую. Посредством гидроцилиндра, встроенного в
барабан, его высота может изменяться в определенных пределах. При
перемещении корпуса комбайна в вертикальной плоскости регулируется
опускание барабана относительно конвейера.
Выдвижной барабан с
регулируемой
стационарной связью
Нижний барабан с
нерегулируемой
стационарной связью
Рисунок 8 - Комбайн КБТ200 с барабанным ИО с вертикальной осью вращения
Шарнирная связь исполнительного органа с очистным комбайном создает
возможность поворота исполнительного органа относительно оси, не
совпадающей с осью его вращения. Такой вид связи широко распространен в
узкозахватных двухшнековых комбайнах К103, 1К101, 1ГШ68, КШ1КГ, 2КШЗ и
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
13
др. (рис. 9) Оба шнека имеют шарнирную связь с очистным комбайном. Это
позволяет регулировать посредством гидродомкратов высоту и опускание
каждого шнека независимо друг от друга в широком диапазоне, обеспечивая
выемку угля на полную мощность пласта. Непараллельность осей шнеков почве
пласта (перекос шнеков) регулируется при помощи имеющихся у этих комбайнов
гидравлических опор на раму забойного конвейера.
Шнековый ИО с
шарнирной связью
Рисунок 9 - Комбайн КДК500 с шнековыми ИО
Вид связи исполнительного органа с комбайном определяет устройство
передаточного механизма. При стационарных связях последний состоит из
взаимно неподвижных частей, что упрощает его конструкцию (например,
комбайн 2КЦТГ). При шарнирной связи применяющийся в шнековых
комбайнах передаточный механизм состоит из основного и поворотного
редукторов. Основной редуктор неподвижен относительно комбайна и соединен
с приводным двигателем. Поворотный редуктор с исполнительным органом
поворачивается на опорах, расположенных в основном редукторе.
Кинематические цепи передаточных механизмов
Главная кинематическая цепь в передаточном механизме связывает
приводной двигатель с исполнительным органом. От нее ответвляются
кинематические цепи к вспомогательным устройствам очистного комбайна
(насосы гидравлический системы регулирования исполнительного органа по
вынимаемой мощности пласта, насосы принудительной смазки и т. п.).
Кинематическая цепь может быть простой — с одним приводным
двигателем и одним исполнительным органом, как, например, в
узкозахватном комбайне МК67М. Однако чаще встречается сложная,
разветвленная главная кинематическая цепь, которая соединяет один, два и
более приводных двигателей с исполнительными органами.
По общему построению редукторные кинематические цепи могут быть
следующих типов.
Лекции по "Оборудованию Горного производства
производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
14
1. Для очистных комбайнов со шнековыми исполнительными
органами:
а) в виде редукторных групп, представляющих собой подвижно
соединенные основные и поворотные редукторы;
б) в виде редукторов
редукторов, входящих вместе с приводными
электродвигателями
лями в состав поворотных блоков резания;
резания
2. Для очистных комбайнов с барабанными ИО с вертикальной осью
вращения - в виде редуктора
редуктора.
Редукторные группы (редукторы) можно классифицировать также по
построению кинематической цепи на основе:
а) цилиндрическихх зубчатых передач;
б) цилиндрических и конической зубчатых передач;
в) цилиндрических
цилиндрических, планетарной (планетарных) и конической зубчатых
передач (например, у комбайна 1КШЭ);
г) цилиндрических и планетарной (планетарных) зубчатых передач.
Если оси вращения двигателей и выходных валов редукторов
параллельны, то кинематическая цепь может строиться на основе
цилиндрических (чаще
чаще всего прямозубых) передач (рис.. 10, а).
а)
Если указанные оси располагаются под прямым углом,
углом то в состав
кинематической цепи вводят коническую передачу (часто
часто с круговыми зубьями,
рис. 10, б). Следует отметить,
отметить что конические передачи
передачи, как правило, являются
элементами, ухудшающими показатели надежности редукторов из-за пониженной
несущей способности,
способности необходимости регулировки при сборке положения колес
конической пары с целью получения требуемого пятна контакта зубьев,
повышенной чувствительности к перекосам валов, наличия осевых усилий и
подшипников, воспринимающих эти усилия, усложненной конструкции валов в
сборе. Если невозмож
невозможно обойтись без конической передачи, то ее
целесообразно располагать в начале кинематической цепи,
цепи где нагрузки
ниже.
г
Рисунок 10 - Схемы зубчатых передач, применяемые в трансмиссиях горных
машин
При наличии габаритных возможностей стремятся также использовать
планетарные передачи (рис. 10, г), преимуществами которых является
возможность реализации значительного передаточного числа при относительно
малых габаритах и формирования короткой общей кинематической цепи
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
15
подсистем привода ИО. Во многих случаях планетарные передачи стремятся
располагать в конце кинематической цепи, т.к. при этом снижается
загруженность всех предшествующих кинематических элементов. Как
правило, применяются однорядные передачи с тремя сателлитами в ряду с
самоустанавливающимися звеньями (обычно солнечными колесами, чаще всего внутренним солнечным колесом) для выравнивания нагрузок между элементами
силовых потоков этих многопоточных передач.
Червячные передачи (рис. 10, в) требуют соблюдения особого режима
смазки, в передаточных механизмах комбайнов не используются, но находят
применение в редукторах некоторых лебедок (например, 1ЛГНК) в качестве
самотормозящихся передач.
Цепные передачи в очистных комбайнах применения не получили
вследствие трудности натяжения цепей, большого шума при работе.
При проектировании кинематической схемы предусматривают, чтобы
максимальное передаточное число реализовывалось на ступенях,
располагаемых ближе к выходному валу. Это позволяет снизить среднюю
нагруженность в остальных ступенях передачи, имеющих высокую частоту
вращения.
Кинематическая связь передаточного механизма с приводным
двигателем
осуществляется
с
помощью
управляемой
зубчатой
соединительной муфты. Она отличается малыми габаритами, высокой
нагрузочной способностью и хорошо компенсирует перекосы и смещения валов.
Для облегчения включения муфты и обеспечения ее долговечности включение
необходимо производить при затухающих, оборотах приводного двигателя, когда
относительная частота вращения элементов муфты мала.
Для облегчения включения муфты и обеспечения ее долговечности,
включения ее необходимо производить на затухающих оборотах приводного
двигателя, когда относительная частота вращения элементов муфты мала.
Корпуса редукторов должны быть прочными и жесткими. Как правило,
корпуса из стального литья, цельные, неразъемные. Они выполняются с
внутренними связями и ребрами. Приливы под подшипниковые опоры должны
иметь достаточную толщину и быть хорошо связанными с несущими стенками.
Поскольку выемочные машины часто работают в наклонном состоянии и
ухудшается смазка в поднятых частях, то в необходимых случаях большие
внутренние полости корпусов разделяют на более мелкие. Корпуса редукторов не
должны иметь резких перепадов в толщинах сопрягаемых стенок. Корпуса
редукторов угольных комбайнов, в основном, не имеют разъема в плоскости
валов. Доступ к осмотру зубчатых передач и подшипников осуществляется путем
снятия верхней крышки. Герметичность корпуса достигается за счет резиновых
уплотнений.
Корпуса поворотных редукторов, как правило, трубчатой конструкции с
отверстиями для выхода осей передаточных шестерен.
Отличительной особенностью комбайновых редукторов является то, что их
корпуса являются составной частью общего корпуса комбайна.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
16
Неподвижные сопряжения корпусов редукторов с корпусами
двигателей
должны
обеспечивать
центрирование,
жесткость
и
предотвращение появления люфтов. Указанные требования обеспечиваются,
прежде всего, наличием центрирующих поверхностей и затяжкой стыков
болтовыми соединениями.
Для обеспечения относительных перемещений подвижно соединенных
корпусов основного и поворотного редукторов (корпуса поворотного блока
резания) с основным корпусом комбайна высоконагруженные сопряжения между
указанными корпусами выполняются в виде сменных втулочных опор
скольжения, изготавливаемых из высокопрочных и износостойких сталей.
Тяжелонагруженные элементы редукторов (зубчатые колеса, вал-шестерни,
валы, втулочные опоры скольжения в сопряжениях подвижно соединенных
корпусов и т.д.) изготавливают из высоколегированных цементируемых сталей
(20Х2Н4А, 20ХНЗА, 12ХНЗА, 25ХГТ, 18ХГТ и др.
(18ХГН2МФБ, где 0,18% – углерода; Х – до 1%
хрома, Г – до 1% марганца, Н – 2% никеля, М – до 1%
молибдена, Ф – до 1% ванадия, Б – до 1% ниобия) с
упрочнением цементацией на 1,7…2,1 мм) с
эффективным
упрочнением
(термическая,
термохимическая
обработка,
поверхностное
механическое упрочнение).
В редукторах могут быть использованы разные
типы подшипников. Для тяжелонагруженных
Рисунок
11
- подсистем привода ИО наиболее широко
Радиальный двухрядный применяют радиальные двухрядные сферические
сферический роликовый роликовые
подшипники
(рис.
11).
Они
подшипник
предназначены в основном для работы под
радиальными нагрузками, но могут воспринимать одновременно и осевые
нагрузки в обоих направлениях, не превышающие 25 % неиспользованной
допустимой радиальной нагрузки. Эти подшипники обладают значительно более
высокой грузоподъемностью, чем разногабаритные сферические шариковые
подшипники, и могут работать при значительном (порядка 2-3°) перекосе осей
внутреннего и наружного колец.
Для обеспечения необходимой длины поворотного редуктора очистных
комбайнов в нем помещается определенное число паразитных зубчатых колес.
Сборка редукторов может быть прошивной - вдоль осей валов через
боковые расточки корпуса или через окна в корпусе в верхней части, закрываемые
соответствующими крышками (большая технологичность изготовления, высокая
жесткость опорных узлов), агрегатной - устанавливаются валы в сборе (лучше
ремонтопригодность) или комбинированной.
Наиболее широкое применение нашла прошивная сборка.
Для охлаждения масла в редукторах приводов исполнительных органов
могут выполняться каналы для подвода воды, используемой для последующего
орошения.
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
17
Смазка
Смазка передаточного механизма и комбайна в целом является одним из
факторов, определяющих срок его службы и надежность.
В очистных комбайнах наибольшее применение получили, три системы
смазки.
Одна из них - принудительная, путем подачи смазочной жидкости к
точкам смазки специальным насосом. Система смазки широко применяется в
редукторах.
Вторая система - заправка густой смазкой камер подшипников и
зубчатых передач, доступ к которым затруднен или в которых не удается
сохранить смазку во время работы. Наиболее характерным примером
использования густой смазки являются подшипники электродвигателя и цапфы
поворотных редукторов. Для смазки изолированных подшипниковых узлов
осуществляется их шпринцевание через прессмасленки (например, пластичной
смазкой «Литол-24» ГОСТ 21150 – 87 для тихоходных узлов или ЦИАТИМ-203 –
для быстроходных).
Третья система - смазка быстровращающихся передач разбрызгиванием
при вращении рабочих колес редукторов. При смазке окунанием и
разбрызгиванием цилиндрические зубчатые колеса должны быть погружены в
масляную ванну на величину не более 3-х модулей, чтобы уменьшить
сопротивление вращению и ограничить нагрев масла. Для смазки конической
передачи колесо должно погружаться в масло по всей длине зуба. Шестерни в
масляную ванну обычно не погружают.
Жидкая смазка трущихся поверхностей производится например,
трансмиссионным маслом ТАП-15В с соответствующими присадками типа КП-2
(до 10%) для придания маслам антикоррозионных свойств. Допускается смазка
«Шахтол», которая представляет собой однородную вязкую жидкость черного
цвета, обладает высокими смазочными и антикоррозионными свойствами.
Большое значение имеет чистота смазки, поэтому ее следует хранить и
переносить только в специальной таре, а заливать только с помощью специальных
устройств. Особое внимание следует обращать на заливаемую в гидропривод
рабочую жидкость. Ее сорт и степень очистки должны строго соответствовать
требованиям руководства по эксплуатации. В противном случае гидропривод
греется, изнашивается и быстро выходит из строя.
Для уменьшения абразивного износа в редукторы в сливных пробках
встраиваются магнитные элементы для улавливания продуктов износа.
Встраиваются также фильтры, вводится промывка картеров, очистка и замена
смазки. Целесообразным следует считать применение устройств для очистки
смазки, например, с помощью центрифуг.
Большое
внимание
должно
уделяться
уплотнительным
узлам,
предотвращающим утечки, перетечки в смежные полости и засорение масла.
В качестве рабочей жидкости гидросистем, которая является,
одновременно, и смазочной жидкостью, применяется масло индустриальное типа
И-40А, И-50А с соответствующими присадками типа КП-2 (до 5%).
Лекции по "Оборудованию Горного производства" для ИМмм (16 лекционных часов).
18
Густая смазка ЦИАТИМ-203 отличается высокими пластичными и
антифрикционными свойствами, имеет температуру каплепадения не менее 150
°С и может применяться при рабочей температуре не свыше 90 °С. Она
используется для смазки опор электродвигателей и зубчатых муфт, которые
отличаются повышенными рабочими температурами и повышенной трудностью
удержания в них смазки.
Густая смазка «1-13 жировая», «Литол-24» ГОСТ 21150 – 87 применяется в
подвижных соединениях с рабочей температурой до 50 °С, которыми являются
опоры поворотных редукторов.
Масло ТАП-15В (ТСп–10) является трансмиссионным автомобильным и
предназначено для смазки зубчатых колес и подшипников, работающих в
широком диапазоне нагрузок и температур — oт -25 °С до +70 °С. Для
повышения антикоррозионных свойств в это масло добавляется присадка КП-2 в
количестве 10 %.
В системах перемещения очистного комбайна и регулирования положения
исполнительного органа в качестве рабочей жидкости применяется масло
индустриальное И-40А с добавлением 5 % присадки КП-2.
Пополнение смазки во всех местах смазки комбайна должно производиться
ежесуточно за исключением подшипников электродвигателей. При этом контроль
заполнения мест смазки осуществляется с помощью контрольных пробок, щупов
или по прекращению подачи смазки в соответствующую камеру.
Места смазки, количество смазочных материалов, их марки, периодичность
замены и пополнения устанавливаются картой и схемой смазки.