ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 1999 года по МПК E21C3/08 B25D11/10 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для пробивки отверстий в кирпиче и бетоне.

Известен электромеханический перфоратор по а. с. N 428082, содержащий кривошипно-коромысловый механизм с подвижным основанием крепления пружины межвиткового давления и оси вращения коромысла, работающий как коромысловый на холостом ходу - без преобразования вращения кривошипа в возвратно-поступательное перемещение этого основания с ударами витков пружины по торцу бойка, и на рабочем ходу - одну половину цикла как кривошипно-ползунный с растяжением пружины, запасающей энергию удара, а другую половину цикла - как коромысловый под действием пружины для удара; причем вращение инструмента осуществляется геликоидальным механизмом с пружинной муфтой обгонного типа для его поворота в одном направлении.

Недостатком этого устройства является сложность кинематической схемы и возможность размыкания основания крепления пружины межвиткового давления и коромысла при переходе с холостого хода на рабочий режим путем перемещения бойка от нажатия инструментом на поверхность материала как и преобразования коромыслового механизма в коромыслово-кривошипно-ползунный, работающий как показано в предшествующем абзаце при сравнительно низкой скорости вращения кривошипа.

Кроме того известен электромеханический перфоратор (см. кн. Д.М.Ярунов "Кулачковые механизмы переменной структуры". - Иркутск. Изд-во Иркутского гос. ун-та.-1986. 160 с.), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, с параллельным размещением электродвигателя и ударно-поворотной группы, содержащей торцовый кулачок, концентрично размещенный в нем толкатель-боек, имеющий пазовое подвижное соединение со шпинделем инструмента; причем корпус и шпиндель инструмента своими коническими поверхностями образуют фрикционную муфту снижения усилия нажатия на рукоятку для перехода с холостого на рабочий режим в начале забуривания, когда силы сопротивления породы или материала бурению сравнительно с их величиной в процессе бурения являются незначительными.

Однако недостатком этого устройства является сравнительно сложная конструкция перфоратора из-за сложной конфигурации корпуса с двумя параллельными отверстиями, предназначенными для размещения электродвигателя и ударно-поворотного механизма, а также из-за необходимости при такой форме корпуса применения двухступенчатого зубчатого редуктора с использованием только одной пары зубчатых колес из редуктора электродрели, используемой в качестве привода электромеханического перфоратора для вращения кулачка, как и из-за той же необходимости применения отдельно выполненной рукоятки без использования рукоятки электродрели. Это не позволяет использовать все зубчатые колеса редуктора электродрели, используемой в качестве привода, увеличивает габариты и массу электромеханического перфоратора как за счет конфигурации корпуса так и из-за только одной поверхности трения фрикционной муфты, образуемой корпусом и шпинделем инструмента.

Задачей изобретения является, создание электромеханического перфоратора более простой конструкции с использованием всех зубчатых колес редуктора электродрели, уменьшенных габаритов и массы и уменьшенного усилия нажатия на рукоятку.

Изобретение направлено на упрощение геометрической формы корпуса ударно-поворотного механизма электромеханического перфоратора, использование в его конструкции зубчатого редуктора и рукоятки электродрели, а также снижение усилия нажатия на рукоятку при переходе с холостого хода на рабочий режим бурения, без увеличения частоты вращения выходного (ведомого) звена - зубчатого колеса редуктора электродрели, т.е. для снижения трудоемкости изготовления, габаритов и массы электромеханического перфоратора, а также для улучшения условий труда.

Это достигается тем, что электромеханический перфоратор, содержащий ударно-поворотный механизм с торцовым кулачком, концентрично размещенный в нем подпружиненный толкатель-боек, имеющими пазовое подвижное соединение со шпинделем инструмента, снабжен стволом, полым валом, имеющим байонетное соединение с торцовым кулачком при помощи Г-образных пазов полого вала и штифтов с уступами, устанавливаемыми в отверстиях торцового кулачка, и двухслойной конусной фрикционной муфтой, внутреннее кольцо которой имеет пазовое шлицевое соединение со стволом, а внешнее - пазовое шлицевое соединение с пазом шпинделя инструмента, причем ствол имеет цилиндрическую форму для установки на цилиндрической части корпуса редуктора электродрели, а на конце полого вала устанавливается ведомое колесо редуктора электродрели.

На чертеже представлен общий вид электромеханического перфоратора, содержащего ствол 1 цилиндрической формы, установленный на цилиндрической части корпуса редуктора электродрели 2, шпиндель инструмента 3, имеющего пазовое подвижное соединение с толкателем-бойком 4, концентрично размещенным в торцовом кулачке 5, имеющим байонетное соединение с полым валом 6, размещенным в полости цилиндрической части корпуса редуктора электродрели, на конце которого установлено ведомое колесо двухступенчатого зубчатого редуктора электродрели; причем шпиндель инструмента 3 и корпус 1 выполнены с коническими поверхностями, между которыми размещены конические кольца двухслойной конусной фрикционной муфты: внутреннее коническое кольцо 7, имеющее пазовое шлицевое соединение со стволом, и внешнее коническое кольцо 8, имеющее пазовое шлицевое соединение с пазом шпинделя инструмента, а байонетное соединение осуществляется Г-образными пазами полого вала 6 и штифтами 9 с уступами, соприкасающимися с внутренней поверхностью полого вала 6, и установленными в глухих отверстиях торцового кулачка 5, перпендикулярных его оси вращения.

Электромеханический перофоратор работает следующим образом. Вращение ротора двигателя электродрели 2 передается ее двухступенчатым зубчатым редуктором полому валу 6 и через байонетное соединение с торцовым кулачком 5 сообщается при помощи его криволинейных рабочих поверхностей и роликов толкателя-бойка 4 шпинделю инструмента 3. До соприкосновения инструмента с обрабатываемыми искусственным материалом или породой такое вращение не преобразуется в возвратно-поступательное движение толкателя-бойка 4 с ударами по торцу шпинделя инструмента 3, т.е. имеет место холостой ход. После рассматриваемого соприкосновения шпиндель останавливается силами трения двухслойной конусной фрикционной муфты или замедляет свое вращение и происходит переход с холостого хода на рабочие режимы соответственно только удара или вращения с ударом - бурения.

Усилие нажатия P на инструмент в этом случае для перехода с холостого хода на рабочие режимы бурения или удара определяется равенством
P = 2Nsinα/z;
где N - сила нормального давления на число z = 2 конических поверхностях фрикционной двухслойной конусной муфты с углом α наклона образующих ее конусов к оси вращения шпинделя инструмента 3.

При этом на конических поверхностях двухслойной конусной муфты с их средним диаметром d при коэффициенте f трения создается момент М_тр сил трения, имеющий выражение
M_тр= Hfd = (Pzfd)/(2sinα),
величина которого вдвое превосходит его значение по сравнению с использование одной пары конических поверхностей шпинделя инструмента и корпуса прототипа. Это облегчает работу бурильщика и снижает размеры корпуса за счет числа поверхностей трения рассматриваемой фрикционной муфты, в том числе при увеличении момента М_дв движущих сил, представляемого равенством
M_дв= N_дв/ω,
здесь N_дв и ω - соответственно мощность двигателя и угловая скорость выходного вала электроперфоратора, при снижении которой момент движущих сил, равный моменту сил сопротивления при переходе с холостого хода на рабочий режим возрастает.

Для N_дв = 420 Вт, ω = 70 с^-1(700 об/мин), α = 6^o Z = 2, f = 0,2, d = 30 мм (0,03 м).

при регламентированном значении P = 120 H.

Таким образом, упрощается конструкция корпуса за счет его замены стволом простой цилиндрической формы по сравнению с корпусом прототипа, имеющего два параллельных отверстия и две поверхности крепления зубчатого редуктора, а также поверхности крепления рукоятки и фасонную внешнюю поверхность, что снижает трудоемкость изготовления предлагаемого электроперфоратора как за счет геометрической формы корпуса ударно-поворотной группы так и за счет использования корпуса редуктора и рукоятки электродрели, уменьшает габариты и массу электромеханического перфоратора, а применение двухслойной конусной фрикционной муфты позволяет уменьшить размеры конических поверхностей шпинделя инструмента и корпуса, а также снизить необходимое усилие нажатия на рукоятку, т.е. обеспечивает улучшение условий труда.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для строительно-монтажных работ. Электромеханический перфоратор включает ударно-поворотный механизм с торцовым кулачком, концентрично размещенный в нем подпружиненный толкатель - боек, имеющий пазовое подвижное соединение со шпинделем инструмента, при этом он снабжен стволом, полым валом, имеющим байонетное соединение с торцовым кулачком при помощи Г-образних пазов полого вала и штифтов с уступами, устанавливаемых в отверстиях торцового кулачка, и двухслойной конусной фрикционной муфтой, внутреннее кольцо которой имеет пазовое шлицевое соединение со стволом, а внешнее - пазовое шлицевое соединение с пазом шпинделя инструмента, причем ствол имеет цилиндрическую форму для установки на цилиндрической части корпуса редуктора электродрели, а на конце полого вала устанавливается ведомое колесо редуктора электродрели. Цель изобретения заключается в использовании всех зубчатых колес редуктора электродрели для привода ударно-поворотного механизма и его полости для размещения этого механизма, а также в уменьшении диаметра ствола за счет применения двухслойной конусной муфты. 1 ил.

Электромеханический перфоратор, содержащий ударно-поворотный механизм с торцовым кулачком, концентрично размещенный в нем подпружиненный толкатель-боек, имеющий пазовое подвижное соединение со шпинделем инструмента, отличающийся тем, что он снабжен стволом, полым валом, имеющим байонетное соединение с торцовым кулачком при помощи Г-образных пазов полого вала и штифтов с уступами, устанавливаемых в отверстиях торцового кулачка, и двухслойной конусной фрикционной муфтой, внутреннее кольцо которой имеет пазовое шлицевое соединение со стволом, а внешнее - пазовое шлицевое соединение с пазом шпинделя инструмента, причем ствол имеет цилиндрическую форму для установки на цилиндрической части корпуса редуктора электродрели, а на конце полого вала устанавливается ведомое колесо редуктора электродрели.