Системы перемещения очистных комбайнов

Системы перемещения предназначены для передвижения комбайнов в процессе работы с необходимым тяговым (напорным) усилием, а также для передвижения при различных маневровых операциях.

Широкое распространение в очистных комбайнах получили системы с гибкими тяговыми органами (цепные и канатные), бесцепные системы подачи и в ряде случаев гусеничные.

Устройство системы перемещения очистных комбайнов

Систему перемещения очистного комбайна образуют:

• гибкий тяговый орган или жесткий опорный (рейка),
• механизм перемещения,
• удерживающие устройства.

Механизм перемещения

Механизм перемещения представляет собой редуктор, на выходном валу которого установлен ведущий элемент, которым является цепная звезда, взаимодействующая с круглозвенной цепью, либо специальные зубчатые колеса, которые катятся по рейке.

Удерживающие устройства

Удерживающие устройства — это различные стопорные устройства, которые останавливают комбайн при выключении или отказе системы перемещения.

Применение удерживающих устройств обязательно, если угол падения пласта больше 8° при установке комбайна на раме конвейера и больше 17° при перемещении комбайна по почве пласта.

Удерживающие устройства должны обеспечивать остановку комбайна на пути не более 0,4 м с момента их включения.

Встроенные системы перемещения

В очистных комбайнах применяются встроенные и вынесенные системы перемещения.

Механизм перемещения встроенных систем устанавливается непосредственно в корпусе комбайна. При этом механизм перемещения и его ведущий элемент (звезда, колесо) движутся вместе с комбайном, а тяговый или опорный орган (цепь, рейка) неподвижен.

Схемы очистных комбайнов со встроенной системой перемещения, передвигающихся по раме забойного скребкового конвейера при помощи цепного тягового органа, показаны на рис. 2.6.

• Во встроенном механизме перемещения 2 цепь 3 растянута вдоль рештачного става забойного конвейера.
• Ведущая звездочка 6, перемещаясь по натянутой цепи, заставляет двигаться комбайн в направлении вектора скорости подачи.
• Отклоняющие звездочки 5 в комбайнах 1ГШ68, КШ1КГУ, КШЗМ (рис. 2.6, а), 1К101У (рис. 2.6, б) кинематически связаны со звездами 6.
• На участке между звездами б и 5 цепь имеет слабину, поэтому ведущей является та звезда, на которую цепь набегает (в рассматриваемом случае — звезда 6).
• Звезда 5, с которой цепь сбегает, принудительно ее выталкивает.

При реверсе механизма перемещения функции звездочек меняются.

По концам тяговой цепи могут устанавливаться компенсаторы 4 длины цепи (пружинные или гидравлические) и вертлюги 1 для самоцентровки цепи относительно направляющих роликов приводной и отклоняющей звездочек.

Тяговые цепи

Тяговые цепи выпускаются четырех классов прочности A, В, С и Д и двух степеней точности калибром от 14 до 32 м.

В системах подачи очистных комбайнов используют цепи классов прочности Д и реже С. Материалы цепи — стали З0ХГМА и 25ХГНМА. Для соединительных звеньев используют сталь 40ХНМА.

Разрывное усилие цепей достигает 1000 кН. Цепи калибров 18 и 24 мм класса Д имеют, например, разрушающую нагрузку соответственно 480 и 860 кН. Цепь поставляется отрезками длиною по 25 м, которые состыковываются соединительными звеньями.

К недостаткам цепных тяговых органов относятся:

• создание опасной ситуации для рабочих при разрывах цепи и ее поперечных колебаниях;
• большая амплитуда продольных колебаний и вследствие этого неравномерная подача комбайна, особенно при большой длине цепи (длине очистного забоя);
• необходимость применения предохранительной лебедки при углах падения пласта более 8° для предотвращения сползания комбайна на конвейере вниз по очистному забою в случае разрыва тяговой цепи, канат которой дополнительно загромождает стесненное рабочее пространство.

Бесцепная система подачи (БСП)

Поиски дальнейших путей совершенствования механизмов перемещения очистных комбайнов привели к созданию бесцепной системы подачи (БСП).

Встроенная БСП (рис. 2.7) не имеет тяговой цепи. Роль ее выполняет жесткая направляющая l, состоящая из отдельных шарнирно связанных между собой элементов.

Комбайн 2 перемещается по раме 1 забойного конвейера с помощью ведущего элемента l бесцепной системы подачи.

Ведущим элементом может быть приводимое во вращение звездочкой 4 цевочное колесо 5, находящееся в зацеплении с направляющей 3 в виде зубчатой рейки (рис. 2.7) или звездочка 4, обкатывающаяся непосредственно по направляющей в виде цевочной рейки (рис. 2.7).

Преимущества системы подачи (БСП)

Преимущества БСП перед системами перемещения с цепными тяговыми органами следующие:

• повышается безопасность и улучшаются условия труда шахтеров в результате отсутствия тяговой цепи как потенциального источника травматизма, исключения несчастных случаев от обрыва и колебаний цепи;
• отпадает необходимость в прицепных и натяжных устройствах тяговой цепи на приводах конвейеров и совмещаются операции по передвижке приводных головок забойных конвейеров с работой комбайна;
• значительно снижаются колебания скорости перемещения комбайна за счет повышения жесткости опорного органа перемещения и, как следствие, снижаются динамические нагрузки в трансмиссиях комбайна;
• отпадает необходимость применения предохранительных канатов и предохранительных лебедок, устанавливаемых на вентиляционных штреках при работе комбайнов с цепными тяговыми органами в очистных забоях на пластах с углами падения более 8°, а также устраняются в забое дополнительные цепи полиспастной системы при работе комбайнов на пластах, залегающих под углом до 35°;
• более полно используется мощность электродвигателей очистных комбайнов, повышается производительность, безотказность и долговечность комбайнов.

Вынесенная система перемещения (ВСП)

Вынесенная система перемещения (ВСП) предназначается для очистных узкозахватных комбайнов, работающих на тонких пластах.

Механизмы перемещения 1 (рис. 2.8) устанавливаются вне очистного комбайна на приводных головках конвейера (рис. 2.8, а) или в прилегающих к очистному забою выработках (рис. 2.8, б).

Для этой системы перемещения характерны движущийся по забою тяговой орган (цепь 2 или канат 3) и один или два неподвижных механизма перемещения.

Применение ВСП

Применение ВСП позволяет уменьшить длину очистного комбайна (встроенная система перемещения удлиняет комбайн на 2,2—2,6 м), что улучшает его вписываемость в тонкие пласты.

ВСП комбайнов, работающих на наклонных (более 35°) и крутых пластах, состоит из тягово-предохранительной лебедки 1 типа 1ЛГКН, установленной на вентиляционном штреке.

Лебедка объединяет в себе механизм перемещения и удерживающее устройство. Один из канатов 3 лебедки — тяговый, другой предохранительный, обеспечивающий удержание комбайна 4 в случае порыва тягового.

Структурные схемы механизмов перемещения очистного комбайна

Структурные схемы механизмов перемещения очистного комбайна приведены на рис. 2.9.

От вала электродвигателя ЭД (рис. 2.9, а) вращающий момент передается через зубчатую передачу П1 вариатору скорости ВС и от него через вторую зубчатую передачу П2 — ведущему элементу ВЭ (звезда, колесо).

Вариатор скорости

Вариатор скорости представляет собой кинематическое звено, передаточное отношение которого плавно регулируется вручную или автоматически для изменения скорости и направления перемещения очистного комбайна.

В вариаторе скорости обычно используют удобный для регулирования вид энергии: рабочей жидкости, выпрямленного электрического тока или электромагнитного поля.

Первый вариатор скорости гидравлический, второй и третий электрические. Механизмы перемещения с указанными вариаторами также соответственно называют гидравлическими и электрическими.

Гидромоторы

В гидравлических (или гидромеханических) механизмах перемещения применяют объемный гидропривод, позволяющий регулировать скорость подачи комбайна v бесступенчато в широком диапазоне.

Силовой контур вариатора скорости образуют насос регулируемой подачи и гидромотор, имеющий неизменную объемную постоянную, соединенные гидролиниями.

Рабочая жидкость нагнетается насосом, приводит во вращение гидромотор ГМ и последующую кинематическую цепь. Регулируя с помощью насоса частоту вращения гидромотора и реверсируя его, изменяют скорость и направление перемещения очистного комбайна.

В качестве элементов объемного гидропривода механизмов перемещения используют насосы и гидромоторы радиально-поршневого и аксиально-поршневого типов.

Гидромоторы изготовляют двух типов:

• низкомоментные (с крутящим моментом до 0,5 кНм и частотой вращения выходного вала до 6,6 с^-1),
• высокомоментные (с крутящим моментом более 5кНм и частотой вращения выходного вала 0,3—1,65 с^-1).

Очистные комбайны 1К101У, КШ1КГУ, КШЗМ имеют встроенные механизмы подачи с гидровставкой 1Г405, обеспечивающей скорость подачи до 6 м/мин и максимальное тяговое усилие 180—250 кН.

В гидравлических механизмах перемещения используют индустриальные дистиллятные масла сернокислотной очистки. Индустриальное масло И-40А обладает необходимой вязкостью и смазывающей способностью, оно не разрушает уплотнения на каучуковой основе.

Температура масла в процессе работы не должна превышать 60° С.

Электрический механизм перемещения

Электрический механизм перемещения, в котором в качестве вариатора скорости подачи комбайна используется электромагнитная муфта скольжения, применен в очистных комбайнах К103 и КА80 с вынесенной системой подачи ВСП2. Эта система обеспечивает автоматически стабилизацию нагрузки на комбайн регулированием скорости его перемещения.

• Каждый из двух приводов ВСП2 (рис. 2.9, б) имеет автономный асинхронный электродвигатель ЭДА, который через редуктор вращает якорь электромагнитной муфты скольжения ЭМС.
• При подаче в неподвижное ярмо Я2 тока возбуждения возникает магнитное сцепление якоря и индуктора И, который через редуктор Р2 связан с ведущим элементом ВЭ — приводной звездой тяговой цепи.
• Регулируя ток возбуждения, можно менять частоту вращения индуктора И и вращающий момент на нем, обеспечивая тем самым требуемый режим работы комбайна.
• Преимущество ВСП2 — относительная простота конструкции ЭМС и ее привода, недостатки — большие габариты ЭМС и ее ограниченная мощность.

Второе направление создания электрических механизмов перемещения — это использование в качестве вариатора скорости подачи комбайна электродвигателя постоянного тока. Для выпрямления переменного тока используется тиристорный преобразователь.

• Тиристорный механизм перемещения 1 (рис. 2.9, в) состоит из последовательно соединенных между собой электродвигателя постоянного тока ЭДП, муфты предельного момента МПМ и редуктора Р с ведущим элементом ВЭ на- выходном валу.
• Блок питания БП электродвигателя постоянного тока (вариатора скорости) 2 выполнен на мощных управляемых тиристорах, установлен на штреке и связан с ЭДП дополнительным гибким кабелем, проложенным по забою.
• Воздействуя на ток управления блоком питания БП, можно регулировать величину и изменять направление выпрямленного тока, изменяя таким образом скорость и направление перемещения комбайна.
• Для защиты механизма перемещения от быстро нарастающих нагрузок установлена муфта предельного момента МПМ. Данный электрический механизм перемещения имеет высокий КПД и может быть встроен в очистной комбайн.
• Бесцепная электрическая система подачи с двигателями постоянного тока применена в комбайне 1КШЭ.