专利名称：露天开采机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种露天开采机械，它有装在机架下面的机割滚筒和总是在沿运行方向的机架前、后设有可升降可转向的行走机构组，以及有沿轴向装在机割滚筒内的散装物料传送机。
由DE392011和DE4017107已知的露天采矿用的连续作业式采矿机械，具有滚筒式采矿机工作机构。它们所涉及的是有履带式行走机构的自行式挖掘机，这种挖掘机具有水平安装的滚筒式采矿机构和配属于此采掘机构的卸料传送机。配备有切割钻头的机割滚筒可沿两个旋转方向实施回采作业。采掘物在机割滚筒内部输送。切割梁基本上沿轴向装在滚筒周边，装在切割梁上的钻头架上装有钻头。钻头和钻头架可沿轴线回转成，使沿旋转方向的钻头在钻入要采掘的岩石中时自动回转至切割位置，而那些反方向的钻头同时从进行挖掘作业的钻头的自由切割角范围内摆出。采掘物通过切割梁和刮板经由环形溜槽和装料槽，输送到一个在机割滚筒内部沿轴向设置的卸料传送机上，此卸料传送机将采掘物在滚筒端面传送到在机割滚筒之外的另一个运输装置上。
按DE4017107，每一条履带设有一个力的传感器和一个提升高度传感器。在挖掘机机架上还装有一个测量纵向和横向斜度的位置传感器。一种规定了额定值并输入各传感器信号的自动化挖掘机，在挖掘机的不同工作阶段分配各履带的负荷，并保持挖掘机机架的空间位置处于规定的纵向和横向斜度。挖掘机行走机构也可以在前后各有三套或三套以上的履带或轮组。一个轮组可由1、2或4个轮子组成。
由DE4015126还已知一种带有滚筒式采矿机工作机构的露天采矿用连续作业式采矿机械。这种采矿机械具有一个滚筒式的工作机构，切割工具装在工作机构的圆周面上，其中，在圆周面上制有导出采掘物的槽，采掘物通过装料槽排往在滚筒内部沿轴向设置的卸料传送机上。卸料传送机涉及的是一种循环式传送带。卸料传送机的第一段在机割滚筒内沿轴向移动。在机割滚筒之外，此卸料传送机转变为一种提升机，一直延伸到此挖掘机机架上缘的高度。卸料传送机的最后一段在机架上面略有倾斜并向上延伸，以及终止在转载区。此卸料传送机上覆盖着平滑的输送胶带，此覆盖的输送胶带从设在滚筒内部的卸料传送机的那一段端部开始，终止在转载区内。已知的这种C形循环传送带有一系列优点，在大型挖掘机中这些优点尤为明显，例如回采量等于和大于5000米3/时的这类大型挖掘机。对于小型的挖掘机，尤其是回采量小于1000米3/时的，几乎不可能将水平的机割滚筒的端面孔设计得足够大，以便能使上述C形循环传送带穿过。
本发明的目的在于，制成一种具有滚筒式切割作业的采掘机工作机构并沿两个运行方向一样工作的露天开采机械，尤其是即使结构尺寸比较小，它也能将散装物料连续地通过在挖掘机机架上面倾斜的输送机桥架，并转载在一个平行于梯段用带式输送机移动的装料小车上，或通过在挖掘机机架上面倾斜的卸料支架转载给另一个运输装置。
此目的通过权利要求1特征部分所述之特征实现。
本发明有利的设计在从属权利要求中说明。
本发明相对于例如具体通过按DE3920011、DE3924675和DE4015126的发明已知的现有技术而言，其主要的优点在于，由于受料机构的特殊设计，小型挖掘机中也能实施。此外，露天开采机械可以做得具有非常耐用和仅用少量构件制成的运输线路。采用本发明还可以在露天开采中无需辅助工具地架设在任意陡的边坡上。
下面借助于一个实施例和有关的附图详细阐明本发明。
其中
图1 具有连接桥、装料小车和梯段用带式输送机的露天开采机械的总图；图2 带剖切表示的机割滚筒和装在它里面的轴向式散装物料传送机、直立式螺旋输送机以及倾斜地支承在它上面的连接桥的露天开采机械的视图；图3 通过具有一个作为轴向式散装物料传送机(4)的胶带输送机的水平机割滚筒局部，以及通过具有直立式机割滚筒的直立式螺旋输送机的轴向剖面图；图4 与图3相当的轴向剖面图，但具有按权利要求7所述设计成截锥形的螺旋输送机(7)的散装物料受料区；图5 带有在固定管与可回转管之间的支承的直立式螺旋输送机详图；图6 通过具有一个作为轴向式散装物料传送机(4)的螺旋输送机的水平机割滚筒的轴向剖面；
图7 图6的A-A剖面，通过带有一部分连接溜槽(36)的螺旋输送机，溜槽或螺旋管围绕螺旋输送机的角度α为180°；图8 类似于图7，但溜槽围绕螺旋输送机的角度α约为270°；图9 类似于图8，但具有非对称设置的溜槽(36)；图10通过露天开采机械的轴向局部剖视图，包括剖切表示的水平机割滚筒和装在它里面的轴向式螺旋输送机、直立式螺旋输送机以及装在它上部的卸料支架；图11 挖掘机侧视图，包括作为轴向式散装物料传送机的螺旋输送机和剖切表示的通向直立式螺旋输送机的过渡通道(61)以及水平机割滚筒的驱动装置，此驱动装置在两个端面有传动装置以及只在梯段边坡有一个用虚线表示的电机；图12 带剖切表示的螺旋输送机的连接桥详图；图13 图12的B-B剖面；图14 3组履带组或轮组的转向机构平面布置图(图中的轮组各有一个轮子)；图15 图14的C-C剖面；以及图16 图14的D-D剖面。
由图1可见露天开采机械总的结构。由图2和3，此露天开采机械包括一个配备有切割钻头水平设置的和一个垂直设置的机割滚筒2和19，机割滚筒19由直立式螺旋输送机7的螺杆轴20驱动。被水平机割滚筒2开采下来的物料通过一台轴向式散装物料传送机4朝直立式机割滚筒19的方向输送，并经过散装物料受料孔6进入直立式螺旋输送机7的下部后被向上输送，再经过散装物料传送通道8，转交给另一台散装物料传送机9。此散装物料传送机9可安置在卸料支架10或连接桥11中。按图10所示，卸料支架10可通过一个装在回转支承14旁的回转机构40绕垂直轴线回转，并可通过提升机构45绕水平轴线回转。连接桥11支承在一个在梯段用带式输送机12上方或旁边移动的装料小车13上。散装物料传送机9将散装物料卸在梯段用带式输送机12上。散装物料传送机9可以是一种胶带输送机或螺旋输送机。挖掘机的直立式螺旋输送机7，由于其结构型式因而是一种坚固的散装物料传送机。螺旋管15可以设计为坚固的，从而可构成一个对外良好的机械护罩。由于这里所需要的高度不高，所以直立式螺旋输送机7原则上较差的机械效率在这里不起重要的作用。
按本发明的露天开采机械还可以特别有利地用于矿田开拓。由DE4015126已知在该处所介绍的挖掘机类型中是如何能做到这一点的。在这种情况下，直立式输送机的外形对于能够造成什么样的矿边总斜度具有决定意义。挖掘机越小，与水平设置的切割滚筒相比C形循环传送带就显得越大，而这一比例对于可达到的矿边总斜度越不利。
采用按本发明的小型直立式机割滚筒19，则现在可以造成任意大坡度的矿边。如已经提及的，直立式机割滚筒19最好通过螺旋输送机7的螺杆轴驱动。此直立式机割滚筒19的切割直径略大于螺旋管15的外径，所以，此较小的直立式机割滚筒19的切割轮廓尽可能紧挨着较大的水平设置的机割滚筒2，从而造成尽可能平的工作平面。
较小的直立式机割滚筒19切割轮廓的下端面，处于较大的水平机割滚筒2切割几何的下脊线的延长线上。较小的直立式机割滚筒19设计成可拆卸的，因为它只是在切割堑沟时才使用。
当应按DE4015126所述之开采方法作业时，直立式的切割滚筒19不断加长，因为在梯段的两端都要形成陡的旁侧坡面。
当直立式机割滚筒19由螺杆轴20通过装在它里面的行星齿轮传动装置23驱动时，则旋转方向不可改变。但是，若直立式机割滚筒19由自己的电机并经由一根穿过空心螺杆轴20的轴驱动，或若直立式机割滚筒19通过一个装在它里面的轮毂驱动旋转，则其旋转方向是可变换的。在这种情况下，直立式机割滚筒19的钻头设置成可成对地翻转，如同在水平机割滚筒2中的情况那样。直立式机割滚筒19的旋转方向最好始终控制为，能将它所开采的粒状物料供往水平机割滚筒2。
在旋转方向不可改变的情况下，在一个运行方向下始终会在坡底留下一小条粒状物料，这一条物料然后在下一个挖掘机工作行程时一起挖走。
直立式螺旋输送机的螺旋管15由两部分组成，一个与机架固定连接的下部15a和一个上部15b，后者通过一个回转支承14可回转地与下部15a连接。
在这两个螺旋管部分15a和15b之间的间隙在内径处尽可能狭小，并向外扩大。因此，只有少量和细小的粒状物料才能从螺旋管向外挤出。使间隙向外扩大可以不挤住粒状物料。将回转支承14固定在螺旋管下部15a上的环，通过许多肋与此螺旋管下部15a连接。撒出的物料可在肋之间落在工作平台上。
若在直立的上部螺旋管15b上设置卸料支架10，则采用带有切削加工齿的回转支承14。回转机构40通过它的驱动小齿轮41与这些切削加工齿啮合。
若相反在螺旋管上部15b上通过铰链连接一个连接桥11，则使用没有齿环和没有回转机构的回转支承14。
螺旋管上部15b具有一个散装物料传送通道8，最好是如由DE4125109已知的那样的传送通道。因此，散装物料以高速度(例如4至8米/秒)从水平到略微向上方抛出。
在卸料支架10或在连接桥11中的散装物料传送机9，通过两个轴承44可绕水平轴线回转地支承在两个支承臂15c上，此支承臂与螺旋管上部15b连接，其中，轴承44和卸料支架10或连接桥11的散装物料传送机9设置成，使得由螺旋输送机7通过散装物料传送通道8排出的散装物料流，被抛在散装物料传送机9的中央。当散装物料大约以它的传送速度抛在散装物料传送机9上时，则散装物料在传机9上不必首先加速。因此可以达到较陡的输送角。
当在螺旋管上部15b散装物料传送通道8所在部位铰接一个卸料支架10，则在此螺旋管上部15b或在其延长部分上，还设有卸料支架10的提升机构45。它例如可以是一个液压油缸或钢绳提升绞车。
沿轴向设在水平机割滚筒2中的散装物料传送机4，可以是胶带输送机或螺旋输送机。在两种情况下散装物料都通过溜槽69到此散装物料传送机4上。
若轴向式散装物料传送机4是一台螺旋输送机，则螺杆最好不象大多数通常的情况那样，装在一个如图7所示仅围绕着其横截面下部二分之一的槽中，而是要远多于二分之一，从而构成了一个具有沿轴向延伸的缝隙式开口60的螺旋管，其中，开口所具有的张开角(α)，如图8所示小于180°，最好约90°。因此，在螺杆转速高的情况下，可避免散装物料，螺杆的螺旋线向上抛撒，这种向上的抛撒会使这一部分物料没有被继续输送，从而最终限制了最大产量。通过按图9所示相对于溜槽非对称地设置螺旋输送机，可以使得螺旋输送机达到更高的输送能力。
若挖掘机应制成小的结构尺寸，则按本发明设置水平的螺旋输送机作为在水平机割滚筒2中的轴向式卸料传送机是特别有利的。这例如可以是一种具有输送量为数量级500米3/时的螺旋输送机，它穿过其直径小于800毫米的水平机割滚筒2的端面孔33。在这种情况下实际上不再可能采用胶带传送机。
按本发明在螺旋输送机中可能夹住散装物料的位置应这样确定尺寸和进行设计，即，最大可能尺寸的颗粒可在那里被破碎，而又不会遗留下什么损伤。螺旋输送机的螺旋线在这一部位例如用较厚的板加工而成，以及，在外边缘处加护板来加强。
散装物料如烟煤或石灰石可因而顺利地输送，当个别散装物料的碎块卡在运输线路中时不一定会造成停车。
在连接桥11或卸料支架10中的散装物料传送机9可以是一种胶带传送机或螺旋输送机。在胶带传送机的情况下最好使用成型皮带，以便具有陡的输送角度。通过使用螺旋输送机可以达到更陡的输送角度，其中，螺杆被一个管状的槽亦即螺旋输送机管所包围。对于小型挖掘机，机械效率较差关系不大。相反，由于这种挖掘机结构简单和制成它的构件数量少带来的优点却更有价值。
按本发明螺旋输送机管的上半部与连接桥支承结构的跨越装置结合，使它构成连接桥的下弦。垂直桁架的柱和斜撑与螺旋输送机管连接的地方，设有螺杆轴的中间轴承。
螺旋输送机管的下半部分成一些单个长度，它们的长度相应于从一个中间轴承到达下一个中间轴承。这些单个的长度互相之间以及与管的上半部用螺钉连接起来。作为磨损件它们是可更换的。
管上下半部之间的接缝不是水平的，而设置成倾斜的。通过螺杆轴旋转和由此在散装物料上作用的力，使散装物料根据螺杆旋转方向被提升到上升部分中。通过如图13所示倾斜地设置接缝，可以做到只有螺旋管可更换的上半部受磨损。
按照DE3920011，露天开采机构的走行机构由前后各有三组或三组以上履带或轮组组成。按图14至16，每一组履带或每一个轮组46支承在立柱47的下端，立柱47通过上下平行四边形臂架54和一个升降缸与机架1连接。每个立柱47由外管50和可回转地装在它里面的轴51组成。
尤其对于按本发明可有利地允许的那样的小型挖掘机，挖掘机的每一种功能必须用尽可能少的构件来完成。还应力图做到使每个构件实施多项功能。因此，按本发明最好将行走机构的转向装置按如下所述设计设在立柱47、履带或轮组46中的每根轴51，最好在其上轴承的上面有转向杆52。连杆53作用于转向杆52上，此连杆53与杠杆53连接，杠杆在立柱所在侧的端部最好设两个上平行四边形臂架54之一。此同一根导杆在机架所在侧的端部设有同样的杠杆。所有相邻行走机构组的杠杆通过导杆互相连接。此外，一根杠杆与转向油缸55的活塞杆53连接。
借助于两个转向油缸55，可以分别操纵前后行走机构组。这两个转向油缸55的分别装在机架1的横边上，并最好有一个内部沿轴向装入的行程传感器，以测量当前的转向位置。
由DE4017107已知，机割滚筒2通过2至4个各有两个传动小齿轮的传动装置64驱动，其中，传动小齿轮设在机割滚筒2的两个侧端，并最好与切割在机割滚筒支架外环上的齿环啮合。由一台电机68驱动各个传动装置64。
按本发明将总是处于相对位置的传动装置64，各通过一根连接轴67连接起来。因此可以均衡沿机割滚筒宽度的不均匀负荷，这种不均匀负荷会导致机割滚筒筒体的扭转应力。通过这种左右传动装置64的连接，可以使机割滚筒2受很小的扭矩，并因而可以设计得很轻。
按本发明只是为与螺旋输送机反向的一个(两个)传动装置配备电机。处于相对位置的一个(两个)传动装置则通过连接轴驱动。通过这种结构，使只是设在梯段一侧的一台(两台)电机，形成螺旋输送机和作用在其上的连接桥负荷的配重。
权利要求
1.露天开采机械有装在机架下面的机割滚筒和总是在沿运行方向的机架前、后设有可升降可转向的行走机构组、有在两端面所设的机割滚筒驱动装置以及沿轴向装在机割滚筒内的溜槽和散装物料传送机，其特征为在水平安装的机割滚筒(2)的端面孔(33)旁，装有一个直立式螺旋输送机(7)，它一直延伸到挖掘机机架(1)的上面；在直立式螺旋输送机(7)的下端装有一个直立式机割滚筒(19)，它与螺杆轴(20)同心地旋转；设在水平机割滚筒(2)内的轴向式散装物料传送机(4)将散装物料(5)排入一个在直立式螺旋输送机(7)下端的散装物料受料孔(6)中；在螺旋输送机(7)的上端设散装物料传送通道(8)，它将散装物料转交到一个继续传送的运输装置如散装物料传送机9上。
2.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为直立设置的机割滚筒(19)经由螺杆轴(20)和装在此机割滚筒(19)内同轴的传动装置(23)由蜗轮蜗杆传动装置(24)驱动。
3.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为两个机割滚筒(2、19)根据当时的开采方向总是沿协调好的旋转方向作业，即水平机割滚筒(2)沿逆机割方向旋转，而小的直立式机割滚筒(19)沿着能将由它开采下来的散装物料朝水平机割滚筒(2)的方向输送的方向旋转。
4.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为直立式机割滚筒(19)的圆柱形切割轮廓(21)紧挨着水平机割滚筒(2)的端面切割轮廓(22)，以及，小机割滚筒(19)的下端面切割轮廓(21)，位于水平机割滚筒(2)切割轮廓(22)最下面的脊线的延长线上。
5.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为螺旋输送机(7)的螺旋管(15)由两个单独的管(15a、15b)组成，它们通过回转支承(14)互相连接并能相对转动，其中，下部(15a)与挖掘机架(1)连接，而上部(15b)通过卸料支架(10)或连接桥(11)与装在它里面的散装物料传送机(9)建立联系。
6.按照权利要求1和5所述之露天开采机械，其特征为回转支承(14)的下固定环(38)借助于肋(39)不可拆卸地固定在下部螺旋管(15a)上。
7.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为螺旋输送机(7)的散装物料受料区设计成截锥形的，此截锥体的上直径与螺旋输送机(7)邻接上部的圆柱形部分的直径相同，而其下直径较大，以及，截锥体的高度大体等于螺旋输送机(7)散装物料受料孔(6)的高度。
8.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为装在水平机割滚筒(2)内的散装物料传送机(4)是胶带传送机，它的排料端在直立式螺旋输送机散装物料受料孔(6)前面结束。
9.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为装在水平机割滚筒(2)内的散装物料传送机(4)是螺旋输送机。
10.按照权利要求1和9所述之露天开采机械，其特征为螺旋管(15)在上端与溜槽(16)连接，以及，在溜槽的下部轮廓(16a)所在区有一个缝隙式开口(60)。
11.按照权利要求1、9和10所述之露天开采机械，其特征为缝隙式开口(60)的口径具有一个小于180°的张开角(α)，最好为约90°。
12.按照权利要求1、9、10和11所述之露天开采机械，其特征为装在水平机割滚筒中的螺旋输送机设置成与溜槽中心线侧向错开，使缝隙式开口(60)处于螺旋输送机横截面的上部下行的象限区内。
13.按照权利要求1和9所述之露天开采机械，其特征为直立式螺旋输送机(7)设在设计为螺旋输送机的轴向式散装物料传送机沿运行方向看的前或后部，其中，两个螺旋输送机的螺旋管互相紧邻，并通过一个过渡通道(61)互相连接在一起。
14.按照权利要求1和5所述之露天开采机械，其特征为散装物料传送机(9)是螺旋输送机(17)。
15.按照权利要求1和9所述之露天开采机械，其特征为螺旋输送机(17)的螺旋管(25)设有一个跨越装置(26)，螺旋管(25)与此跨越装置一起构成桥的支承结构(27)；螺旋管(15)按长度分为两个半壳(28)，其中，接缝(29)最好设置成垂直于跨越装置(26)的平面，下半壳在每个接点(30)处横接；以及，在接点(30)的所在区内，亦即桁架立柱(31)与螺旋管(25)连接的地方，设有螺杆轴(17a)的中间轴承(32)。
16.按照权利要求1和5所述之露天开采机械，其特征为卸料支架(10)或连接桥(11)在两个支承臂(43)处固定在上螺旋管(15b)上，并可通过两个轴承(44)绕水平轴线回转地支承着。
17.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为机割滚筒驱动装置(62)在具有直立式螺旋输送机(7)的一侧仅由齿轮传动装置(63)和传动装置(64)组成，其中，传动装置输入级(65)通过有扭转刚度的连接轴(67)与设在机割滚筒相对端面处的机割滚筒驱动装置连接，所以，设在直立式螺旋输送机(7)相对侧的电机(68)，构成了直立式螺旋输送机(7)和作用在它上面的连接桥或卸料支架负荷的配重。
18.按照权利要求1所述之露天开采机械，其特征为总是设在沿运行方向看机架(1)的前或后的行走机构组(46、47、48、49)，总共由2、3或更多组履带或轮组(46)组成，它们通过一个转向油缸(55)操纵，此转向油缸(55)通过连杆(53)和转向杆(52)转动每个行走机构的一个平行四边形臂架(54)，因此，经由其他的连杆(53)和转向杆(52)操纵了属于它们的履带或属于它们的轮组(46)。
全文摘要
露天开采机械由两个行走机构组组成，在它们之间的机架上装有一个机割滚筒(2)。运输线路由一个在机割滚筒(2)中的轴向式排料传送机、一个直立式螺旋输送机(7)和一个在卸料支架或在连接桥(11)中的传送机(9)所构成。后者支承在一个平行于梯段用带式输送机移动的装料小车上。机割滚筒(2)设计为使挖掘机能沿两个运行方向挖掘和容纳采掘物。与现有已知的方案相比，本发明的优点是，采用本发明也可以设计出小型的挖掘机。采用本发明可以在无需辅助设备的情况下实现陡的露天开采的边坡。
文档编号E21C47/04GK1137092SQ96102008
公开日1996年12月4日 申请日期1996年2月13日 优先权日1995年2月15日
发明者赫尔·H·格拉索夫, 赫尔·M·戴乐菲尔德 申请人:曼泰克夫运输技术有限公司