РАБОЧИЙ ОРГАН БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1999 года по МПК E02F5/30 E21C1/12 

Изобретение относится к области строительства и горного дела, в частности применимо для разработки прочных грунтов и горных пород.

Для разработки прочных грунтов обычно применяют клиновой рыхлитель-бульдозер с навешенным на гидравлическую стрелу стальным клином весом вместе со стрелой до пяти тонн. Недостатком данного оборудования являются большие динамические усилия, необходимые для внедрения и разрешения грунта клином.

Известен рабочий орган машины для разработки мерзлых и твердых грунтов, состоящий из пустотелого цилиндра и винтового инструмента. В пустотелой части - две рабочие камеры. В каждой - выхлопные отверстия, управляемые клапанным механизмом. Верхняя камера посреди рабочего органа, нижняя - под инструментом. Рабочий орган ввинчивается в грунт. При выхлопе сжатого воздуха из отверстий верхней и нижней камер разрушается грунт, лежащий выше и ниже этих отверстий. К недостаткам данного устройства можно отнести:
- невозможность разработки горных пород;
- большое усилие подачи рабочего органа;
- необходимость применения дополнительного оборудования - компрессора для подачи сжатого воздуха в рабочий орган;
- величина максимального крутящего момента ограничена возможностями приводного двигателя рабочего органа.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей и увеличение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что шпиндель рабочего органа выполнен с несамотормозящейся резьбой и поршнем, а полумуфта, соединенная со шпинделем, снабжена подпружиненным положительным поршнем и выполнена заодно с корпусом рабочего органа: вторая полумуфта ударного кулачкового механизма подпружинена и соединена с приводом рабочего органа; в корпусе рабочего органа образованы резьбовое отверстие под шпиндель и соосная ему двухступенчатая полость, заполненная жидкостью, в большей ступени, которой установлен поршень шпинделя, а в меньшей - дополнительный поршень.

На чертеже (фиг. 1) изображен рабочий орган бурильной машины. Рабочий орган бурильной машины состоит из корпуса 1 с несамотормозящейся резьбой и ступенчатым отверстием, шпинделя 2 с ответной резьбой и поршнем, со шпинделем 2 соединен инструмент 3, штока 4, подпружиненного пружиной 5. Поршни шпинделя 2, штока 4 и корпус 1 образуют полость 6, заполненную жидкостью, т. е. гидроусилитель.

С корпусом 1 выполнена заодно полумуфта 7 ударного кулачкового механизма, вторая полумуфта 8, являющаяся ударником, подпружинена пружиной 9 и имеет возможность перемещения в корпусе 1. С полумуфтой 8 соединен входной вал 10 посредством подвижного шлицевого соединения. Вал 10 соединяется с редуктором и двигателем бурильной машины (на чертеже условно не показаны).

Рабочий орган бурильной машины работает следующим образом.

Если момент сопротивления вращению инструмента имеет значение, при котором осевое усилие, меньшее усилия пружины 5 и пружины 9, то гидроусилитель не взведен, т. е. поршни шпинделя и штока не перемещаются, кулачки ударной кулачковой муфты находятся в зацеплении. Система ударник - корпус - шпиндель вращается при этом как одно целое со скоростью входного вала 10, рабочий орган работает в чисто вращательном режиме. Если момент сопротивления вращению инструмента достигнет такого значения, когда скорость вращения рабочего органа резко уменьшится, т.е. инструмент 3 начнет тормозиться, то под действием подачи корпус 1 опустится, поршень шпинделя 2 переместится и сожмет жидкость в полости 6, тогда поршень штока 4, перемещаясь, сожмет пружину 5 и шток 4 дойдет до упора в корпус 1, т.е. гидроусилитель приводится в рабочее положение. Одновременно полумуфта 7 и полумуфта 8 выйдут из зацепления и получат возможность вращения друг относительно друга. Тогда под действием пружины 9 полумуфта 8 нанесет улар по полумуфте 7, связанной с корпусом 1, который нанесет удар по штоку 4, поршень штока 4, перемещаясь под действием удара и пружины 5, сожмет жидкость в полости 6, под давлением жидкости шпинделя 2 получает ударное осевое перемещение и одновременно поворачивается по несамотормозящейся резьбе, таким образом, инструмент 3 получает одновременно ударное осевое усилие и ударный крутящий момент от соударения наклонных плоскостей торцевых кулачков муфты и получает дополнительное ударное осевое усилие и ударный крутящий момент от срабатывания гидроусилителя. Такое совместное действие ударных осевых и поворотных импульсов резко повышает эффективность ударного скалывания хрупких прочных материалов, а значит, увеличивает производительность бурильной машины при разработке этих материалов. Бурильная машина в это время работает в смешанном режиме с соотношением вращения инструмента и ударов по нему, зависящим от прочности материала и величины подачи рабочего органа машины на материал.

Усилия сжатия пружин 5 и 9 ударных механизмов выбираются такими, чтобы гидроусилитель и ударный кулачковый механизм включались при превышении номинальной нагрузки на инструменте 3. Тогда при работе рабочего органа с включенными ударными механизмами при любых сочетаниях вращения и ударов момент на входном валу машины будет ограничен номинальным значением, что обеспечивает защиту двигателя от перегрузок, чем повышается надежность и срок службы бурильной машины.

Дополнительные ударные осевые усилия и крутящий момент от работы ударной кулачковой муфты и гидроусилителя позволяют расширить технологические возможности (разработка прочных, мерзлых и горных пород, увеличить диапазон диаметров применяемого инструмента). Постоянное поддержание во время работы с хрупкими материалами номинального режима, автоматически устанавливающегося после включения ударных механизмов, повышает производительность бурильной машины. Предлагаемый рабочий орган бурильной машины позволяет улучшить условия работы оператора за счет соединения входного вала с ударной кулачковой муфтой посредством подвижного шлицевого соединения и демпфирующих свойств гидроусилителя, что резко снижает вибрацию машины от ударных нагрузок.

Литература:
1. Авторское свидетельство СССР N 1024563.

2. Чеченков М.С. Разработка мерзлых грунтов.- Л.: Стройиздат, 1987.

Изобретение относится к области строительства и горного дела, в частности применимо для разработки прочных грунтов и горных пород. Рабочий орган бурильной машины включает трубчатый корпус с инструментом. Шпиндель рабочего органа выполнен с несамотормозящейся резьбой и поршнем, а полумуфта, соединенная с шпинделем, снабжена подпружиненным дополнительным поршнем и выполнена заодно с корпусом рабочего органа. Вторая полумуфта ударного кулачкового механизма подпружинена и соединена с приводом рабочего органа. В корпусе рабочего органа образовано резьбовое отверстие под шпиндель и соосная с ним двухступенчатая полость, заполненная жидкостью, в большей ступени которой установлен поршень шпинделя, а в меньшей - дополнительный поршень. Изобретение позволяет расширить технологические возможности рабочего органа бурильной машины и увеличить ее производительность. 1 ил.

Рабочий орган бурильной машины, включающий трубчатый корпус с инструментом, отличающийся тем, что шпиндель рабочего органа выполнен с несамотормозящейся резьбой и поршнем, а полумуфта, соединенная с шпинделем, снабжена подпружиненным дополнительным поршнем и выполнена заодно с корпусом рабочего органа, вторая полумуфта ударного кулачкового механизма подпружинена и соединена с приводом рабочего органа, в корпусе рабочего органа образовано резьбовое отверстие под шпиндель и соосная с ним двухступенчатая полость, заполненная жидкостью, в большей ступени которой установлен поршень шпинделя, а в меньшей - дополнительный поршень.