本发明涉及一种用于矿山作业的刮板式运输机,该运输机有一条沿其纵向由中间驱动装置传动的无端回转运输机链带,而且该链带由运输机框架导向,运输机框架则由沿纵向中心线用多向枢轴相互连接的拼合件组成。此运输机框架带有可向下延伸的支承件,当支承件伸出时,即把返转到下面托架处的输送链带从地面上架起,而当支承件缩回时,则允许下面的托架放到地面上。在运输机前部的框架的拼合件之间,该运输机框架还装有用于调整拼合件之间角度的控制油缸。 在英国专利1373170中公开并描述了一种运输机,它借助于在其纵向的运输机驱动装置的驱动力,使运输带移动或推进,如果需要甚至可以通过弯道,此时支承件即收缩,使运输机链带的下托架放到地面上。在向前移动以后,借助于支承件的伸出即把转到下托架处的运输机链带托起使运输机再次进入输送状态。
原则上说,由于有了这些特征,这种运输机适用于地下开采。因为它可以在纵向移动,使煤和矿物能继续不断地排出。特别是在所谓的坑道和矿柱的作业面上,这些特征有很大优点。然而,英国专利中所描述的特殊的运输机由于若于原因仍不适用于地下开采。第一个原因,该英国专利的运输机链带是一板式输送带,它由固定的导柱引导并支承在滚轮上。这样,地下开采作业中常出现的碎矿石或渗透的水就会妨碍滚轮轴承和滚子导向的工作,其结果滚轮很快就会卡死不转从而也就不能正常运行。另外,这种运输机的部件重量大,以致当运输机工作时,其很大一部分功率都消耗在旋转质量的运动上。另外一个问题是,由于运输机链带是用驱动链条来传动,因此中间驱动装置具有较大的总高度和总长度。当之中间驱动装置需要越过可能是密集的或小曲率半径的曲线段时,总长度大势必会对运输带越过曲线性能带来不利的影响。最后,这种根据英国专利所制成的运输机其本身不能着手或解决有关运输机链带拉伸和越过曲线性能等问题。当借助中间驱动装置使作用力传到运输机链带上时,链带与每一个中间驱动装置啮合后就会被拉伸到一定程度。链带的这种拉伸必须以适当方法加以修正以使其与链带脱开中间驱动装置一样。如果拉伸得不到修正就会在引导运输机链带开这个中间驱动装置跑到另一个中间驱动装置上去的方面出现困难。当运输机链带跑到另一中间驱动装置上时,在拐弯处也会出现同样的困难。在拐弯处,由于输送带的拼合件的摆动或转动就产生了节距误差。这种节距误差就使该英国专利中所采用的中间驱动装置的驱动链条不能与运输机链带正确啮合。
在这种可移动的运输机中,由于,以链条形式相互连接的输送链板之间有位移量或存在间隙,这样就能使输送链节顺利通过曲线段并由此适合于不规则的运输场合或开采作业线。对于这种有中间驱动装置的运输机而且为了解决由于运输机链带的拉伸或伸长而引起中间驱动装置的卸出端所出现的问题,其输送链板相互之间必需允许位移。当所提供的输送链板可位移时,则离开中间驱动装置的输送带呈下垂状,而这就能够使压在一起的链板推开从而不出问题。输送链板彼此之间可以位移是1982年6月1日公告的美国专利No.4,332,317,发明人Bahre等的文献中所述的主题。然而这种带有中间驱动装置的运输机的设计,难于合理地确定构成链式运输带输送链板的位移或间隙的程度或尺寸。为了避免链条的受推或受压部分当链条由于离开了中间驱动装置而下垂时变得太长,连续的输送链板之间的位移应尽可能大些。这也就有利于通过曲线半径较小处的运行。然而,如果位移的尺寸过大,就会引起中间驱动装置驱动轮的啮合件或链轮顶在输送链板的啮合件上而出现危险,例如,输送链板在受推或受压状态时跑到驱动轮上就会受到破坏。这样,为了安全地与驱动轮啮合,当输送链板受推而靠紧时就需要尽可能小的位移尺寸,不过这也就削弱了以输送链板形成的链条在曲线段运行的能力。
因此,本发明的目的在于提供一种用于矿山作业的刮板式运输机,该运输机能在其纵向方向自行移动,以便能安全地越过曲线段并在此确保中间驱动装置的驱动件或链轮与输送链板的驱动件能正常咬合或啮合。
根据本发明所提供的自行式刮板链式运输机,上述目的是这样得以实现,即其中包括一个由中间驱动装置驱动和由沿运输机框架中心配制的导向槽导向的无端回转输送链板和从运输机框架向下能伸出的支承件。当支承件伸出时,它即把返转到下面托架处的输送链板从地面上架起,而当支承件缩回时,则允许处于下面的托架放到地面上。此运输机框架由拼合件构成,该拼合件是沿运输带纵向中心线用多向枢轴相互连接的以便允许运输机框架既可在水平面上又可在垂直面上越过曲线段。在运输机框架前部的拼合件之间装有控制油缸,为的是调整拼合件之间的角度。运输机框架制成槽形而且输送链条沿运输槽带动由输送链条驱动的刮板件。
为了允许此运输带越过曲线段,以链条形式连在一起的输送链板是彼此相互保持间距排列,这就起到中间驱动装置上驱动轮的齿牙和驱动轮啮合件上齿节距的作用,并且当处于压紧或压缩状态时各输送链板即能互相贴紧。中间驱动装置的驱动轮制成带齿的牙轮,这就类似于齿条与齿轮,其既在上部又在下部输送链条的托架处直接啮合。在输送链板之间的最大允许位移量可用下列公式近似确定:
e= (0.3t)/(Z) (Z-9)
式中:
e=相邻输送链板之间的允许位移量;
t=驱动轮的节距,即链齿或驱动轮齿牙之间的尺寸;和
z=每一驱动轮的啮合件或链齿的牙数(最小牙数为10)。
另外,驱动轮和/或输送链板的啮合件的工作表面与稳定啮合的齿形相比在某点上稍加修正(稳定啮合就是当链板同链轮齿在传动中从轮齿的齿顶到齿根始终保持啮合),这样就使工作表面的上半部对着对称平面逐渐弯曲,即逐渐变尖,为此,每对工作表面的啮合修偏值的大小应等于输送链板之间的允许位移量。
根据以上所述的驱动装置,这些几何条件和尺寸的关系导致在设定任何可能的间隙误差的啮合件的工作表面向后弯曲的上半部之间首先可实现平滑接触,并且随着驱动轮的向前旋转,工作表面之间的接触点平滑地转移到工作表面的下半部。啮合件的下半部的形状应与为稳定啮合用几何学给定的有一定标准间隙或节距的形状相一致。已经发现,只有当一对工作表面的下半部之间至少一个啮合接触是给定或已建立的时候才能采用这种修正工作表面的方法实现力的恒定或稳定地传递。为了保证这种接触,必需限定每一个驱动轮的啮合件的最小牙数并限定输送链板的可位移量的范围,后者则取决于驱动轮啮合件的牙数。如果这种尺寸上的要求能得到满足则一个稳定和平滑、无冲击的传动即可确保。
这样,已给定了驱动轮的直径,如果输送链板需要大的位移量则啮合件的牙数应尽可能少一些。为了促使用简单结构组成的啮合件有最少的许用牙数并使链条运行到曲线段时有良好的工作特性,最好是使每一输送链板具有与链条纵向方向垂直地延伸出来的作为啮合件的栓柱,在栓柱的前后纵向两侧装有制成眼状环的连接件。由每一链板的连接眼环所限定的平面与链板相互垂直连续展开。这样,由于相邻输送链板之间的连接件只需很小的空间,所以这种输送链板的结构允许链条的啮合件排列特别紧密。由由于这种输送链条由单独的链板组成。就成本来说其制造起来特别有利。而且这种单个输送链板之间的连接形式就使得链条像通常由圆形链环组成的链条一样有充分的柔性。
如上所述的刮板链式运输机在槽板和输送链条之间不需要滚轮导向并且其与板式运输机相比只有少量回转质量需做运动。采用沿运输机纵向安装的中间驱动装置再加上伸缩的输送链条,这样链条即可在伸长的状态下被推动,从而在纵向左右的刮板链条就只有很小的链条张力。在每一个中间驱动装置处,链条张力即可完全排除。根据本发明,链条张力小是越过曲线性能的先决条件,因为在曲线段输送链条的运动方向趋于变化,从而会有大的链条张力。
由于中间驱动装置的尺寸较小故无论在上托架还是在下托架都有可能采用带有直接啮合齿式驱动轮的中间驱动装置。这样的结果是,即使在越过小半径的曲线段时,输送带的曲线运行轨迹也不会受到干扰。
然而,采用沿输送带纵向方向与再其导槽中能伸缩的链条相配合的中间驱动装置,这就需要合理地安排链条使其即使在伸长的状态时也能与中间驱动装置的驱动轮很好地啮合。例如,需在倾斜面或曲线段内中间驱动装置的驱动轮上运行的链条就会处于完全或局部伸长的状态。当支承件收缩而运输机向前运动的期间会出现同样的困难,中间驱动装置的驱动轮需要同一个受压的输送链条的拼合件相啮合。由于本输送链条有伸缩的特点,因而就应考虑所形成的节距误差。然而,正如以上所指出的,根据本发明,限定起到驱动轮的节距和齿数作用的链条的链板之间公差和采用与确定稳定啮合的齿形相比的方法来修正驱动轮和/或链条上啮合的齿形即可使该节距误差值缩小。
总而言之,本发明的结果在于出现了一种坚固而简单的能在其本身驱动力作用下运行的具有良好超越曲线特性和特别适合于在地下开采的苛刻工作条件下使用的刮板链式运输机。
本发明的其它目的和特点将结合附图在以下的详细说明中给以介绍。然而,应该知道附图仅供说明所用并不能以它来限定发明。
在附图中同样的编号在各个图中始终表示相同的零件:
图1是本发明的运输机的局部纵向垂直剖视图;
图2是沿图1中2-2剖面线运输机的垂直剖视图;
图3是图1的运输机的局部平面图;
图4,5,和6是取下输送链条后的运输机拼合件的正视、侧视和平面图;
图7是本发明的运输机的前段的局部侧视图;
图8是图7中运输机的前段水平剖视图;
图9是运输条的局部平面图;
图10是输送链条的输送链板的垂直剖视图;
图11表示中间驱动装置上驱动轮啮合条件下一个运输驱动轮局部的零件剖视图;
图12a是本发明输送链板另一个实施例的输送链条的平面图;
图12b是图12a所示的输送链条的侧视立面图;
图13是表示图12中输送链板的啮合件与驱动轮之间啮合的与图11相似的图;
图14a到图14b所示为在导向装置中被引的输送链条的各种不同实施例的示意俯视图,所述的链条有各有不同的零件;
图15a到15J表示在导向装置中被导引的输送链条的不同的零件;
图16是表示包括有与图11的图形相比形状不同的啮合件的输送链板的输送链条与驱动轮之间啮合情况的视图,该图相似于图11。
现在转而叙述附图,特别是从图1到图8,可以看出安装在运输机纵向的运输机框架的拼合件是用相应编号1表示。每一个拼合件1由底板2和盖板3组成,其又由垂直连接板4连成一个箱形构件。在盖板3的顶面和底板2的底面的中心部都有一槽形导向装置5,该装置是在运输机的纵向方向用于输送链的回转,有关内容以下将作详细介绍。
运输机的各个拼合件1用具有垂直方向铰链轴的销钉6相互连在一起,销钉沿运输机框架的纵向中心线设置在每一拼合件的前面和后面的位置上。销钉6允许相邻的拼合件1在水平面上有一定限度地转动,这样一来运输带就能通过约4米园弧半径的曲线段。此外,销钉6还允许在垂直面内有一定限度的转动,其结果,运输带就也能通过15米圆弧半径的垂直曲线段。虽然在运输带的纵向,销钉6有游动间隙,然而运输带的框架长度不能改变。侧板7和盖板3,在运输带的纵向互相搭接,其结果,尽管各个拼合件是用铰链相连的但由此仍然形成一个绷紧的承物槽。
每隔一个拼合件1都在其两侧装有液压驱动的从垂直方向伸出的支承件8。支承件8的升降高度是这样的,即当支承件缩回时,由底板2的导槽5所引导的输送链条会放在地面上,而由此即可携带搬运整个运输机(运输向前运行)。当支承件8伸出时,整个运输框架升起,这样即可与地面脱离接触(运输机的运输作业状态)。
沿运输带的纵向方向,以6~15米这样较小的间距配置中间驱动装置9。中间驱动装置装在输送框架的拼合件10的中间,其设计在很大程度上与上述的接合件1一样。拼合件10只是稍微比拼合件1长一些,但又小于后者长度的二倍。在带有中间驱动装置9的拼合件10中装有驱动一个驱动轮12的齿轮液压马达,该驱动轮具有类似于销齿牙的齿轮,有关内容将在下面详细叙述。驱动轮12的齿穿过底板2和盖板3上相应的开口槽而直接与由导槽5引导的输送链条相啮合,这些在下面也将详细描述。对每一个中间驱动装置9还可以带有两个驱动轮,一个与输送链条的下链钩相啮合另一个与上链钩相啮合。
在运输机的前部(见图7和8),输送链条的导向槽5的外侧装有转向件13,在此借助于一个适当的线板14将底板2和盖板3相互连在一起。在转向件的背面,转向件13有一个连接销钉6以便其与输送框架的相邻的拼合件1相连接。在转向件13与第一拼合件1之间以及在拼合件1和后面一个拼合件1之间为了确定运输机的方位装有可在水平面上调整拼合件之间角度的控制油缸15。
输送链条(见图9和10)由垂直安装的圆形链环16和特殊形状的水平输送链板17所组成。水平输送链板17有一个带开口槽19的中心部分18,在此相邻的输送链板的两个垂直链环16穿入该开口槽。在中心部分18的每一侧边都有一个基本呈圆形并带有圆弧的驱动销或啮合件20(见图11),该件有对称的工作面20a和20b。在驱动销20的自由端有与给输送链条导向的导槽5相啮合的导向肩部22。导向肩部22呈向外突出的圆弧状,为的是水平输送板17能在导向槽中绕一垂直轴摆动并由此当输送链条穿过导向槽5时就不会产生自锁现象。(即无约束力)。在导向肩部22的前侧和后侧都有止动面23;当输送链条受压或受推进入导向槽或通过一定圆弧的弯道时,借助该止动面可使相邻的水平输送链板17一个挨一个地顶着。
止动面23为一方面,而与输送链板相连的圆形链环16为另一方面可以限制或确定(e)值的大小,由于有这个(e)值,输送链板17便可以在链条的纵向方向互相位移了。(e)值应比链条的柔性所需要的间距或浮动量大些。随着链条的拉伸,在相邻的输送链板17的工作面20a或20b之间的距离便可达到基准的间隔值(t)或符合由输送链板形成的啮合件上的节距。
图11所示是一个与输送链板17的啮合件相啮合的驱动轮12的局部图形。驱动轮与一个驱动转子相连,图中未表示。驱动轮12带有啮合件或链齿24,每个齿都有两个相对的或成镜象反置的对称工作面24a和24b。
为了使啮合件在(e)值条件下受推或受压时都有正常的啮合状态,按照本发明,(e)值应由节距(t)和驱动轮12的啮合件的齿数(Z)所决定的一个合理的角度而设定。为了使啮合件20与驱动轮12在输送链板17受推或受压时均能平滑地啮合,并使其与啮合件24无滑差,则一方面,间距(e)值必须以确切的方法没定,另一方面,啮合件20和24的工作面的形状必须以一精确的方法加以修正。在输送板之间的位移的最大允许值的近似值可由下列的公式确定:
e= (0.3t)/(Z) (Z-9)
式中:
e=输送链板之间允许的位移量;
t=驱动轮12的节距,即啮合件24中心线之间的距离;和
Z=驱动轮12的啮合件24上的齿数,该值不得小于10。
比如,当齿数Z=13和节距t=100mm时,根据上述公式,可位移值(e)为9.32mm。
另外,按照本发明,驱动轮的啮合件24的工作面24a和24b的齿形与一个恒贴切或啮合的形状相比较并进行了修正,使工作面24a和24b的上半部向后弯曲与对称平面24c相对或呈逐渐变尖的形状,照此在工作面24a和24b的顶端处与一个恒贴切的齿形的差值应等于输送链板的可位移量(e)。在图11的剖视中用虚线表示出恒贴切或啮合的工作面24a和24b的齿形。虽然可用其它普遍采用的齿形,但在本发明中修正前的齿形是属于渐开线齿形系列。工作面24a和24b修正后的齿形如实线所示。
作为另外一个方法,当然也可以对输送链板17上的啮合件20的工作面20a和20b的上半部采用与恒贴切或啮合的齿形相比较并少量修正的方法,这样一来,作用面的上半向后弯曲与对称面相对或呈逐渐变尖的形状,照此在工作面20a和20b内与恒贴切齿形的差值也应等于输送链板17的可位移量(e)。这部分内容将结合图16再给以描述。
最后,驱动轮12的啮合件24的工作面24a和24b的齿形和输送链板17的啮合件20的工作面20a和20b的齿形可以同时与恒贴切或啮合的齿形相比较进行少量修正的方法,使工作面24a和24b以及工作面20a和20b的上半部均向后弯曲面向每一啮合件的对称平面,照此在工作面24a和24b或工作面20a和20b的顶端处一对工作面24a,20b或24b,20a与恒贴切的齿形的差值也应令其等于输送链板17的可位移量(e),这差值将在下面所述的两个实施例中加以介绍,在此附图说明中没有详细说明。
本发明的运输装置的动作原理将借助图9和图11在下面给以详细说明。假设在图中的驱动轮12是顺时针方向旋转并且该驱动轮的啮合件24与输送链板17的啮合件20之间的间隙连续地相接触。在此,图11中所示的输送链板17则从左向右移动。如果啮合件20有正常的节距值(t),并有可恒贴切或啮合的正常齿形,则工作面20a和20b仅仅与驱动轮12的啮合件的工作面24a和24b的下半部接触。
然而,如果啮合件20互相移动靠在一起或在链条的纵向方向压在一起,如图中虚线所示的左边的啮合件20,当其工作面20b首先与左边啮合件24的工作面24a的经修正的顶部相互接触时也就会对该顶部产生猛烈的冲击。接着在啮合件24之间的空挡中插入啮合件20,工作面20b沿工作面24a向下滑移直到与工作面24a未经修正的部分相接触为止。到此,对保持恒贴切或啮和所需的条件得到恢复。其中所述的啮合条件可见图11中右边两个啮合件。
从图11可看出,仅仅在可以位移的量不超过(e)值的条件下移动的啮合件20和驱动轮12的啮合件24之间即可平滑啮合。该(e)值本身又可由上面所述的公式确定。高精度的啮合和适当的修正啮合面,也就是可使其修正到较高的水平,其结果并不再仅仅限于在啮合面24的非修正区域内能出现恒力传送。
根据图12和图13所示的实施例,以编号26表示每个组成链条的输送链板。每一个输送链板26都由与输送带纵向方向相交叉的方向伸出的栓柱28和由装在栓柱的纵向相对两侧的由眼状环30和32制成的连接件所组成。眼环的延伸面相互垂直并且其中有一个延伸面处于运输机链条的水平面内。这样,相邻的输送链板26的眼环30和32,就像链条一样组成链环相互咬合。眼环30和32允许在输送链板之间有一定的浮动量,并且所述的浮动量基本上比链条柔性所需要的量大些。由于有了浮动量,输送链板26就能互相位移一个(e)值的距离。
在栓柱28的两侧端截面处设有与图13所示的驱动轮相啮合的啮合件34。啮合件34具有对称的工作面34a和34b(见图13)。
此外,如图12所示,就某些输送链板26而论栓柱28上还带有刮板用的铁芯38或其它输送件。
图13表示带有啮合件40的驱动轮36的局部齿牙与图12所示输送链板26的输送链条上啮合件34相互啮合的情况。在此种给定的条件下,驱动轮36的啮合件40与早先在图11中所说明的相似,有以完全不同的方式逐渐向啮合件40的对称面40C的平面处变尖而向后弯曲状的工作面40a和40b的顶半部。
在图12和13中的输送链板节距(t)特别小,这就意味着在驱动轮36上的啮合件40的齿数(Z)可能是相当多。
在图14a到图14d中表示了四种不同的输送链条的实施例。这些链条均根据本发明引导出来的并且对驱动装置特别地适用。所述的图14a到14d的链条都是由在每种情况中都相同的零件组成。
图14a的链条基本上属于如图12所描述的链条。然而,在这种情况中,啮合件的端头部都有如图9中所示的附加导向件固定在每一个外伸的侧面,此处所述的附加件与图号22所示的零件都是相似的。
图14b所示的链条是图14a的链条在一定程度上的改进,每一输送链板在链条的纵向有相互并排的啮合件。与图14a的链条相比,,图14c的链条在输送链板之间成对排列有连接件。其啮合件则安排在链条的纵向中心线上。图14d所示的链条则以上述同样的方式排列但与图14b的链条又有所差别。
图15表示出10种链条的附加实施例,每种链条都有各自不同的零件。
图15a到图15e的每一种链条沿链条的中心线在中部都配制有连接件并且成对互相间隔地配制有啮合件。在图15f到图15J的链条中啮合件配制在沿中心线的中心部而连接件与其间隔成对排列。在每一种实施例中,观察一下链条的纵向即可看出,输送链板由前后相互安排的啮合件的数目不同而互有差别。例如,图15a中的链条,在其输送链板上轮流安排二个或一个啮合件;图15b的链条则在全部输送链板中都有二个啮合件;图15C的链条,有二个啮合件与没有啮合件轮流交替;图15d的链条属于图9所示的链条,有一个啮合件与没有啮合件轮流交替;图15e的链条,在链条的每一个链板上都有一个啮合件。图15f的链条与图15a的相似,在其上有二个啮合件和有一个啮合件轮流交替安排。图15g的链条与图15b的链条相似,在链条的每一链板上安排有二个啮合件,而图15h的链条与图15c的链条相似,有二个啮合件和没有啮合件轮流交替。图15i的链条与图15d的链条相似,有一个啮合件与没有啮合件轮流交替;而图15j的链条与图15e的链条相似,每一链条的链板上都有一个啮合件。
图16所示与图11和图13相似,给出按本发明所述的驱动装置中啮合和相配合的条件。然而,在这种情况下,输送链板啮合件的工作面和驱动轮的啮合件不能正常啮合的部分均应加以修正。在图16中,输送链板的啮合件用编号42来表示。啮和件42有工作面42a和42b,它具有一个梯形齿牙状的下部,而其上部则呈向后弯曲状或向对称面42c逐渐变尖,此处亦应根据上面曾述的公式计算出许用(e)值进行精确地修正。具有啮合件46的驱动轮44与输送链板的啮合件42相互啮合;啮合件46的工作表面46a和46b有为恒定啮合所需的渐开线齿形。这个实施例也可以实现啮合件42在水平方向以(e)值位移时不会妨碍安全啮合。
因为本发明的一些实施例已经结合附图给以描述,很明显,只要不违背本发明的构思和范围就可在其中做出很多变化和改进。