УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК E21B6/02 B25D16/00 

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к машинам ударно-вращательного действия, а именно перфораторам, применяемым в строительстве, в геолого-разведочных и буровзрывных работах для образования отверстий в горных породах, строительных материалах, а также для их разрушения.

Известны ударно-вращательные машины, имеющие возможность переключения в два режима работы и содержащие корпус, привод, направляющий цилиндр, установленный в корпусе с возможностью вращения, преобразовательный кривошипно-шатунный механизм, преобразующий вращение привода в возвратно-поступательные движения поршня, установленного в направляющем цилиндре вместе с ударником, отделенным от поршня воздушной подушкой с возможностью нанесения периодических ударов по рабочему инструменту, закрепленному в направляющем цилиндре, и на направляющем цилиндре установлена приводная коническая шестерня, с помощью редуктора связанная с приводом, и подпружиненная со стороны, противоположной зубчатому венцу, а в корпусе установлен подвижно в осевом и неподвижно в радиальном направлениях ползун, связанный с эксцентриком, установленным в корпусе, и имеющем ручку управления, и на рабочем торце ползуна выполнены зубчатые элементы зацепления для взаимодействия с зубчатым венцом приводной шестерни. Патент ФРГ 2136523 от 01.02.73 г.

Такая машина может работать в двух режимах - ударно-вращательном и ударном. Переключение с одного режима на другой осуществляется с помощью переключателя, представляющего собой ползун, связанный с эксцентриком, выведенным на поверхность корпуса с помощью ручки управления. Приводная шестерня установлена неподвижно в радиальном направлении на направляющем цилиндре и подвижно в осевом, и подпружинена пружиной сжатия со стороны, противоположной зубчатому венцу. Если приводная шестерня находится в зацеплении с конической шестерней промежуточного вала, то машина работает в ударно-вращательном режиме. Если с помощью ползуна переключателя приводная шестерня сдвигается, преодолевая действие пружины, вдоль направляющего цилиндра, и выходит из зацепления с ведущей конической шестерней, то вращение направляющего цилиндра, а вместе с ним и рабочего инструмента прекращается. В то же время ползун, находясь в зацеплении своими элементами зацепления с зубьями приводной шестерни, фиксирует последнюю относительно корпуса, а вместе с ней и направляющий цилиндр с рабочим инструментом. Ударный механизм в это время продолжает работать, а машина в этом состоянии работает в ударном режиме.

Недостатком машины является низкая надежность. Проявляется это в следующем. Для обеспечения надежного зацепления приводной шестерни с ведущей конической шестерней пружина сжатия, удерживающая приводную шестерню в состоянии зацепления, должна иметь значительное усилие нажатия на приводную шестерню. В ударном режиме, когда с помощью ползуна приводная шестерня сдвигается вдоль направляющего цилиндра, преодолевая действие пружины, сила давления пружины на приводную шестерню увеличивается. Эта же сила передается через зубья приводной шестерни на элементы зацепления ползуна. Учитывая, что ползун в ударном режиме испытывает значительные усилия от момента, возникающего от работы, например зубилом, элементы зацепления ползуна с зубьями приводной шестерни испытывают значительные удельные нагрузки, что приводит к их смятию и выходу из строя, и не обеспечивает должной надежности машины в целом.

Ближайшая по своей технической сущности является ударно-вращательная машина, имеющая возможность переключения в, как минимум, два режима работы и содержащая корпус, привод, направляющий цилиндр, установленный в корпусе и имеющий возможность вращения, преобразовательный механизм, преобразующий вращение привода в возвратно-поступательные движения поршня, установленного в направляющем цилиндре вместе с ударником, отделенным от поршня воздушной подушкой с возможностью нанесения периодических ударов по рабочему инструменту, закрепленному в направляющем цилиндре, промежуточный вал, получающий вращение от привода и связанный для передачи вращения с приводной шестерней, установленной на направляющем цилиндре, втулку, установленную вокруг направляющего цилиндра подвижно в осевом направлении, и имеющую в этом осевом направлении первое и второе крайние положения, и связанную с эксцентриком, установленным в корпусе и имеющем ручку управления, механизм отключения вращения направляющего цилиндра и механизм фиксации направляющего цилиндра в радиальном направлении относительно корпуса. Патент ФРГ 2728961 от 18.01.79 г.

Хотя эта машина не имеет недостатка аналога, она имеет, тем не менее, низкую надежность.

В такой машине втулка, установленная вокруг направляющего цилиндра, зафиксирована относительно него в радиальном направлении и имеет возможность осевого перемещения под действием эксцентрика, занимая при этом одно из двух крайних положений. На своих торцевых поверхностях втулка имеет элементы радиального зацепления.

В первом крайнем положении втулки ее соответствующие элементы зацепления взаимодействуют с ответными элементами зацепления, выполненными на приводной шестерне, установленной свободно в радиальном направлении относительно направляющего цилиндра. При этом вместе с приводной шестерней получает вращение направляющий цилиндр, и в этом положении осуществляется ударно-вращательный режим. При переводе втулки в другое крайнее положение ее соответствующие элементы зацепления выходят из зацепления с ответными элементами зацепления приводной шестерни, которая свободно вращается вокруг направляющего цилиндра, а противоположные элементы зацепления втулки входят во взаимодействие с ответными элементами зацепления, выполненными в корпусе. При этом направляющий цилиндр фиксируется в радиальном направлении относительно корпуса. И в этом крайнем положении втулки осуществляется ударный режим без вращения рабочего инструмента.

При переводе втулки из одного крайнего положения в другое выступы торцевых элементов зацепления могут не совпасть с углублениями ответных элементов зацепления. В этом случае взаимодействие выступов торцевых элементов зацепления втулки и выступов ответных элементов зацепления не дает возможности эксцентрику занять свое крайнее положение, а принудительное дальнейшее его вращение может вывести из строя эксцентрик или ручку управления. Для совпадения элементов зацепления втулки и соответствующих ответных элементов зацепления необходима дополнительная манипуляция со шпинделем путем его поворота вручную на некоторый угол.

Все вместе взятое снижает оперативность работы и надежность машины в целом.

В основу изобретения поставлена задача создания ручной машины, имеющей возможность переключения в, как минимум, два режима работы и обладающей повышенной надежностью.

Поставленная задача решается тем, что в ударно-вращательной машине, имеющей возможность переключения в, как минимум, два режима работы и содержащей корпус, привод, направляющий цилиндр, установленный в корпусе и имеющий возможность вращения, преобразовательный механизм, преобразующий вращение привода в возвратно-поступательные движения поршня, установленного в направляющем цилиндре вместе с ударником, отделенном от поршня воздушной подушкой, с возможностью нанесения периодических ударов по рабочему инструменту, закрепленному в направляющем цилиндре, промежуточный вал, получающий вращение от привода и связанный для передачи вращения с приводной шестерней, установленной на направляющем цилиндре, втулку, установленную вокруг направляющего цилиндра подвижно в осевом направлении, и имеющую в этом осевом направлении первое и второе крайние положения, и связанную с эксцентриком, установленном в корпусе и имеющем ручку управления, механизм отключения вращения направляющего цилиндра и механизм фиксации направляющего цилиндра в радиальном направлении относительно корпуса, втулка установлена в корпусе и имеет возможность вращения относительно корпуса под действием эксцентрика, связь с которым осуществляется через отверстие в стенке втулки, и на направляющем цилиндре неподвижно относительно него установлена ступица, имеющая на своей внешней цилиндрической поверхности продольные углубления, а механизм отключения вращения направляющего цилиндра выполнен в виде составного промежуточного вала, имеющего ведущую и ведомую шестерни, а ведомая шестерня установлена с возможностью осевого перемещения относительно промежуточного вала и подпружинена с одной стороны относительно него так, что сила пружины направлена на сближение промежуточного вала и ведомой шестерни, и в первом крайнем положении втулки ведомая шестерня в радиальном направлении связана с промежуточным валом, а с другой - стороны ведомой шестерни выполнен кольцевой буртик, при этом на втулке выполнен ответный буртик, входящий в зацепление с кольцевым буртиком ведомой шестерни при своем осевом перемещении так, что при втором крайнем осевом положении втулки связь в радиальном направлении между ведомой шестерней и промежуточным валом разрывается, а механизм фиксации направляющего цилиндра относительно корпуса выполнен в виде переходной втулки, расположенной вокруг ступицы, и связанной в осевом и радиальном направлениях с корпусом и имеющей радиальные отверстия для размещения в них элементов фиксации, взаимодействующих во втором крайнем положении втулки с одной стороны с продольными углублениями ступицы, а с другой с внутренней стороны стенки втулки, имеющей внутреннюю заходную фаску.

В такой машине перевод втулки с помощью эксцентрика из первого крайнего положения, соответствующего ударно-вращательному режиму работы машины, во второе крайнее положение, соответствующее ударному режиму работы, сопровождается взаимодействием буртика втулки и кольцевого буртика ведомой шестерни. Преодолевая действие пружины, буртик втулки под действием эксцентрика сдвигает ведомую шестерню и выводит ее из шлицевого зацепления с промежуточным валом. Передача вращения на приводную шестерню, а вместе с ней на направляющий цилиндр с рабочим инструментом прекращается.

При дальнейшем осевом перемещении втулки с помощью внутренней заходной фаски элементы фиксации, выполненные в виде шариков, смещаются к оси направляющего цилиндра, размещаясь частью своего поперечного сечения в продольных углублениях ступицы.

При достижении втулки своего второго крайнего положения шарики фиксируются внутренней стороной стенки втулки в положении, когда часть их сечения находится в радиальных отверстиях дополнительной втулки, а другая часть сечения - в продольных углублениях ступицы. При этом ступица фиксируется от вращения относительно дополнительной втулки, а вместе с ней относительно корпуса. В этом положении направляющий цилиндр вместе с закрепленным в нем ударным рабочим инструментом неподвижен относительно корпуса. Ударный механизм при включении привода начинает работать и в машине обеспечивается ударный режим, то есть режим молотка.

Перевод втулки с помощью эксцентрика снова в первое крайнее положение сопровождается освобождением шариков, которые при последующем повороте направляющего цилиндра выступами между продольными углублениями ступицы выдвигаются на периферию к корпусу и дают возможность свободного вращения направляющему цилиндру. Одновременно под действием пружины ведомая шестерня возвращается в прежнее положение, вступая своими зубьями в зацепление с ответными шлицами промежуточного вала. В случае, если зубья ведомой шестерни не попадут сразу во впадины шлицевого венца, последующее включение двигателя и вращение промежуточного вала сдвигают впадины шлицевого венца, и, как только они совпадут с зубьями ведомой шестерни, под действием пружины она сдвигается в свое начальное положение, а связь в радиальном направлении ведомой шестерни и промежуточного вала восстанавливается. Вращение ведомой шестерни передается на приводную шестерню и далее на направляющий цилиндр с буровым рабочим инструментом. Таким образом, перевод втулки в первое крайнее положение обеспечивает в машине ударно-вращательный режим, то есть режим перфоратора.

В другом варианте выполнения ударно-вращательной машины между продольными углублениями выполнены заостренные выступы, а ступица образует звездочку.

Если выступы между продольными углублениями имеют плоскую поверхность значительной ширины по линии внешнего диаметра, то их расположение вдоль оси симметрии шариков может помешать их перемещению к центру при сдвиге втулки во второе крайнее положение. Для исключения поломки ручки управления эксцентрика между продольными углублениями делаются заостренные выступы. При этом ступица в поперечном сечении имеет форму звездочки.

В процессе переключения такой машины на ударный режим, в случае, когда заостренные выступы располагаются вдоль оси шариков, всегда существует разброс от геометрического положения как шариков, так и заостренных выступов. Учитывая к тому же наличие точечного контакта между заостренными выступами и поверхностью шариков, всегда найдется пара шарик - заостренный выступ, у которой точка контакта смещена относительно оси симметрии шарика. Такой шарик своей заходной боковой поверхностью под действием фаски втулки сдвинет соответствующий заостренный выступ в радиальном направлении. При этом достаточно незначительного сдвига ступицы, чтобы и у остальных пар заостренный выступ-шарик произошло смещение их точек контакта в сторону от оси симметрии соответствующих шариков, боковой поверхностью которых ступица окончательно сдвигается в радиальном направлении, а шарики занимают место в продольных углублениях ступицы, исключая при этом поломку ручки управления эксцентрика.

Таким образом, наличие заостренных выступов ступицы обеспечивает переключение машины на ударный режим без заеданий, повышая ее надежность.

В следующем варианте выполнения ударно-вращательной машины связь в радиальном направлении между ведомой шестерней и промежуточным валом выполнена в виде торцевых углублений на промежуточном валу, в которых размещаются зубья цилиндрической ведомой шестерни. При таком выполнении машины внешний диаметр промежуточного вала в области его зацепления с ведомой шестерней может иметь равный с ней размер, что уменьшает массогабаритные параметры машины.

В другом варианте выполнения ударно-вращательной машины связь втулки с эксцентриком осуществляется через продольный паз во втулке, вытянутый вдоль ее оси, при этом со стороны заходной фаски эксцентрик имеет шип для взаимодействия с пружинным кольцом, уложенным во внешнюю проточку втулки, а в зоне контакта шипа с пружинным кольцом на втулке выполнена лыска.

В такой машине даже при наличии на вершине выступов ступицы с плоской поверхностью поломки ручки управления при вращении эксцентрика не произойдет. В этом случае при ограничении осевого сдвига втулки шип эксцентрика, тем не менее, продолжает вращение, деформируя кольцевую пружину, прогиб которой возможен на ширине лыски втулки. В процессе дальнейшей работы машины в ударном режиме и при манипуляции с ней оператора ударный рабочий инструмент поворачивается относительно корпуса вместе с направляющим цилиндром и ступицей. В процессе такого поворота в ту или иную сторону выступы ступицы смещаются относительно оси симметрии шариков и они занимают свое положение в близлежащих продольных углублениях. Втулка под действием пружинного кольца смещается в свое второе крайнее положение, фиксируя шарики в продольных углублениях. При этом ступица с направляющим цилиндром и ударным рабочим инструментом фиксируется в соответствующем радиальном положении относительно корпуса. Такая машина обладает еще большей надежностью.

Конкретное выполнение предлагаемого изобретения поясняется описанием и чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает ударно-вращательную машину в продольном разрезе, в первом крайнем положении втулки, обеспечивающего ударно-вращательный режим работы;
фиг. 2 - ударно-вращательную машину в продольном разрезе, во втором крайнем положении втулки, обеспечивающим ударный режим работы;
фиг. 3 - втулку во втором крайнем положении, фиксирующим от вращения направляющий цилиндр относительно корпуса;
фиг. 4 - ударно-вращательную машину в поперечном разрезе, в первом крайнем положении втулки, когда направляющий цилиндр вращается относительно корпуса;
фиг. 5 - ударно-вращательную машину в поперечном разрезе, во втором крайнем положении втулки, когда направляющий цилиндр зафиксирован от вращения относительно корпуса;
фиг. 6 - заостренные выступы ступицы в поперечном разрезе;
фиг. 7 - связь в радиальном направлении дополнительной втулки с корпусом;
фиг. 8 - связь в радиальном направлении ведомой шестерни и промежуточного вала с помощью торцевых углублений последнего;
фиг. 9 - связь в радиальном направлении ведомой шестерни и промежуточного вала с помощью шлицевого соединения;
фиг. 10 - в поперечном разрезе связь в радиальном направлении ведомой шестерни и промежуточного вала с помощью шлицевого соединения;
фиг. 11 - в поперечном разрезе связь в радиальном направлении ведомой шестерни и промежуточного вала с помощью торцевых углублений;
фиг. 12 - связь втулки с шипом эксцентрика через продольный паз (втулка в первом крайнем положении);
фиг. 13 - связь втулки с шипом эксцентрика через продольный паз в поперечном сечении.

Ударно-вращательная машина содержит корпус 1 (фиг.1), установленный в нем направляющий цилиндр 2, имеющий возможность вращения, привод 3, передающий вращение с помощью вал-шестерни 4 на ответную шестерню 5, которая укреплена на ведущем валу 6 и обеспечивает вращение кривошипа 7, а через шатун 8 возвратно-поступательные движения поршня 9. В направляющем цилиндре 2 размещен ударник 10, отделенный от поршня 9 воздушной подушкой 11 и наносящий периодические, в такт с движениями поршня 9, удары по промежуточному элементу 12, а через него по буровому рабочему инструменту 13 или ударному рабочему инструменту 14 (фиг.2), также закрепленному в направляющем цилиндре 2. На ведущем валу 6 укреплена коническая шестерня 15, передающая вращение на коническую ведущую шестерню 16, укрепленную на промежуточном вале 17, ось которого расположена параллельно оси направляющего цилиндра 2. Внутри промежуточного вала 17, подвижно в осевом направлении расположен вал-ступица 18 цилиндрической ведомой шестерни 19. Вал-ступица 18 подпружинен относительно промежуточного вала 17 пружиной 20 сжатия, так что цилиндрическая ведомая шестерня 19 (фиг.1) прижата силой пружины 20 к торцу промежуточного вала 17. В таком прижатом состоянии ведомая шестерня 19 в радиальном направлении связана с промежуточным валом 17 посредством шлицевого зацепления (фиг.9). В качестве шлицев ведомой шестерни 19 служат ее зубья 21, а на промежуточном валу 17 в качестве ответных шлицев 22 и впадин 23 выполнен внутренний зубчатый венец 24. На противоположном конце ведомой шестерни 19 выполнен кольцевой буртик 25. На направляющем цилиндре 2 (фиг.1) установлена неподвижно в радиальном и осевом направлениях приводная шестерня 26, находящаяся в зацеплении с ведомой шестерней 19 промежуточного вала 17. На направляющем цилиндре 2 установлена также ступица 27, связанная с ним как в осевом, так и радиальном направлениях, на внешней цилиндрической поверхности которой выполнены продольные углубления 28 (фиг.4), разделенные выступами 29 или заостренными выступами 30 (фиг.6). В корпусе 1 вокруг ступицы 27 установлена неподвижно относительно корпуса 1 дополнительная втулка 31 (фиг.1). Ее фиксация относительно корпуса 1 в радиальном направлении выполнена с помощью зацепления торцевых выступов 32 (фиг.7), дополнительной втулки 31, размещенных в ответных пазах 33 корпуса 1. Осевая фиксация выполнена с помощью кольцевой пружины 34 (фиг.8), одна часть поперечного сечения которого расположена во внутренней проточке 35 (фиг.3) корпуса 1, а вторая часть уложена в кольцевой проточке 36 дополнительной втулки 31. В дополнительной втулке 31 выполнены радиальные отверстия 37, в которых размещены элементы фиксации 38, выполненные в виде шариков с осью симметрии 39 (фиг.6).

В корпусе 1 (фиг.1) вокруг направляющего цилиндра 2 установлена подвижно в осевом направлении втулка 40, имеющая возможность занимать первое или второе крайние положения. Втулка 40 связана с эксцентриком 41, установленным в корпусе 1 и имеющим ручку управления 42, с помощью шипа 43, размещенного в отверстии 44 втулки 40, размеры которого соответствуют диаметральному размеру шипа 43, что позволяет иметь втулке 40 возможность вращения относительно корпуса 1 в процессе поворота эксцентрика 41.

Втулка 40 в своем втором крайнем положении (фиг.2) контактирует с элементами фиксации 38 (фиг.3) внутренней стороной стенки 45 с помощью внутренней заходной фаски 46. С противоположной стороны втулки 40 (фиг.2) выполнен ответный буртик 47, входящий в зацепление с кольцевым буртиком 25 ведомой шестерни 19, при своем осевом перемещении из первого крайнего положения во второе крайнее положение.

Вариант исполнения (фиг.8) предусматривает выполнение на промежуточном валу 17 торцевых углублений 48, в которых размещаются зубья 21 цилиндрической ведомой шестерни для связи ее с промежуточным валом 17 в радиальном направлении.

Другой вариант исполнения машины (фиг.12) предусматривает выполнение отверстия во втулке 40 для связи с шипом 43 в виде продольного паза 49, вытянутого вдоль оси втулки 40. Со стороны заходной фаски 46 шип 43 контактирует с пружинным кольцом 50, уложенным во внешнюю проточку 51 втулки 40. В зоне контакта шипа 43 с пружинным кольцом 50 на втулке 40 выполнена лыска 52 (фиг. 13) для возможного прогиба пружинного кольца 50 вдоль продольного паза 49 (фиг.12).

Ударно-вращательная машина работает следующим образом. Вращение привода 3 (фиг.1) через вал-шестерню 4 передается на ответную шестерню 5, укрепленную на ведущем валу 6, и далее на кривошип 7. Вращение кривошипа 7 с помощью шатуна 8 обеспечивает возвратно-поступательные движения поршня 9. Расположенный в направляющем цилиндре 2 ударник 10, будучи связан с поршнем 9 воздушной подушкой 11, повторяет возвратно-поступательные движения поршня 9, нанося периодические удары через промежуточный элемент 12 по буровому рабочему инструменту 13 или ударному рабочему инструменту 14 (фиг.2), обеспечивая ударный режим в машине. На ведущем валу 6 укреплена также коническая шестерня 15, передающая вращение на коническую ведущую шестерню 16, укрепленную на промежуточном валу 17.

В первом крайнем положении втулки 40 (фиг.1) ведомая шестерня 19 и промежуточный вал 17 связаны в радиальном направлении с помощью шлицевого зацепления (фиг.9). При этом вращение привода 3 (фиг.1) передается на приводную шестерню 26 и далее на направляющий цилиндр 2 с буровым рабочим инструментом 13. При первом крайнем положении втулки 40 в машине обеспечивается ударно-вращательный режим работы.

Для перевода машины в ударный режим, исключающий вращение направляющего цилиндра 2 (фиг. 2) с закрепленным в нем ударным рабочим инструментом 14, например зубилом, поворотом ручки управления 42 эксцентрика 41 на угол 180^o втулка 40 смещается вдоль оси во второе крайнее положение. В процессе поворота эксцентрика 41 втулка 40 повторяет движение шипа 43, совершая при этом как осевое перемещение, так одновременно и вращательное. Это исключает заклинивание втулки 40 в корпусе 1, учитывая ее небольшой длинновой размер.

В процессе осевого перемещения втулки 40 во второе крайнее положение вступает в работу механизм отключения вращения направляющего цилиндра 2. При этом ответный буртик 47 втулки 40 входит в зацепление с кольцевым буртиком 25 ведомой шестерни 19 и, преодолевая действие пружины 20, сдвигает ведомую шестерню 19 вслед за втулкой 40, выводя ее при этом из зацепления с ответными шлицами 22 промежуточного вала 17. При этом разрывается в радиальном направлении связь ведомой шестерни 19 и промежуточного вала 17 и вращательное движение ведомой шестерни 19, а вместе с ней и приводной шестерни 26 с направляющим цилиндром 2 прекращается. При дальнейшем осевом перемещении втулки 40 во второе крайнее положение вступает в действие механизм фиксации направляющего цилиндра 2. При этом с помощью внутренней заходной фаски 46 втулка 40 сдвигает элементы фиксации 38 в радиальных отверстиях 37 дополнительной втулки 31 к ее центру, и они частью своего поперечного сечения попадают в продольные углубления 28 (фиг.3) ступицы 27, заневоливая направляющий цилиндр 2 от вращения относительно корпуса 1. В этом состоянии элементы фиксации 38 удерживаются внутренней стороной стенки 45 втулки 40 при нахождении ее во втором крайнем положении. В этом положении исключено вращение ударного рабочего инструмента 14 (фиг.2), а, учитывая, что ударный механизм продолжает работать, в машине обеспечивается ударный режим, то есть режим молотка. Для переключения машины снова на ударно-вращательный режим ручкой управления 42 поворачивается эксцентрик 41 на угол 180^o (фиг.1), переводя при этом втулку 40 в первое крайнее положение. Элементы фиксации 38 при этом получают свободу перемещения в радиальных отверстиях 37. Учитывая, что ответный буртик 47 втулки 40 перемещается в сторону сближения с промежуточным валом 17, вслед за ним под действием пружины 20 сдвигается ведомая шестерня 19 до зацепления своих зубьев 21 (фиг.9) с ответными шлицами 22 промежуточного вала 17. Шлицевое зацепление промежуточного вала 17 и ведомой шестерни 19 обеспечивает вращение приводной шестерни 26 (фиг.1), а вместе с ней и направляющего цилиндра 2 со ступицей 27. При этом выступы 29 (фиг.4) между продольными углублениями 28 ступицы 27 сдвигают элементы фиксации 38 к периферии, освобождая пространство для вращения ступицы 27, а вместе с ней и направляющего цилиндра 2 с буровым рабочим инструментом 13 (фиг.1).

Перевод втулки 40 в первое крайнее положение, таким образом, обеспечивает в машине снова ударно-вращательный режим, то есть режим перфоратора.

В процессе перевода втулки 40 из второго крайнего положения (фиг.2) в первое крайнее положение (фиг.1) ведомая шестерня 19, перемещаясь под действием пружины 20 в свое первоначальное положение, может не попасть зубьями 21 (фиг. 9) во впадины 23 промежуточного вала 17, упираясь в торцы ответных шлицев 22, и их зацепления не произойдет. В этом случае связь ведомой шестерни 19 с промежуточным валом 17 в радиальном направлении обеспечивается автоматически при включении привода 3 (фиг.1). Промежуточный вал 17, вращаясь относительно ведомой шестерни 19, совмещает впадины 23 (фиг.10) с зубьями 21 ведомой шестерни 19. При этом под действием пружины 20 (фиг.1) ведомая шестерня 19 сдвигается в осевом направлении, сближаясь с промежуточным валом 17. При этом между ними восстанавливается шлицевое зацепление. Машина при этом работает в ударно-вращательном режиме.

Вариант исполнения машины предусматривает между продольными углублениями 28 (фиг. 6) ступицы 27 заостренные выступы 30. В случае, когда выступы 29, (фиг. 4) имеют по линии внешнего диаметра плоскую поверхность значительной ширины, при сдвиге втулки 40 во второе крайнее положение выступы 29 могут помешать элементам фиксации 38 занять положение в продольных углублениях 28, особенно если выступы 29 находятся по оси симметрии 39 элементов фиксации 38.

Для исключения поломки ручки управления 42 (фиг.1) эксцентрика 41 продольные углубления 28 (фиг.6) разделены заостренными выступами 30, а ступица 27 в поперечном сечении образует звездочку. В процессе переключения такой машины на ударный режим, в случае, когда заостренные выступы 30 располагаются вдоль оси симметрии 39 элементов фиксации 38, всегда существует разброс от геометрического положения как элементов фиксации 38, так и заостренных выступов 30. Учитывая к тому же наличие точечного контакта между заостренными выступами 30 и поверхностью элементов фиксации 38, в данном случае шариков, всегда найдется пара элемент фиксации 38 - заостренный выступ 30, у которой точка контакта будет смещена относительно оси симметрии 39 элементов фиксации 38. Такой элемент фиксации 38, учитывая его шарообразную форму, своей боковой поверхностью под действием заходной фаски 46 (фиг.8), втулки 40 сдвинет соответствующий заостренный выступ 30 (фиг.6) в радиальном направлении. При этом достаточно незначительного сдвига ступицы 27, чтобы у остальных пар, заостренный выступ 30 - элемент фиксации 38, произошло смещение их точек контакта в сторону от оси симметрии 39 соответствующих элементов фиксации 38, боковой поверхностью которых ступица 27 окончательно сдвигается в радиальном направлении, а элементы фиксации 38 (фиг.3) занимают место в продольных углублениях 28 ступицы 27, исключая при этом поломку ручки управления 42 (фиг.2) эксцентрика 41. Выполнение, таким образом, в ступице 27 заостренных выступов 30 (фиг.6) обеспечивает переключение машины на ударный режим без заеданий, повышая ее надежность.

Следующий вариант исполнения ударно-вращательной машины предусматривает связь в радиальном направлении между ведомой шестерней 19 (фиг.8) и промежуточным валом 17 в виде торцевых углублений 48 на промежуточном валу 17, в которых размещаются зубья 21 (фиг.11) цилиндрической ведомой шестерни 19. При таком выполнении промежуточного вала 17 его внешний диаметр в области зацепления с ведомой шестерней 19 может быть существенно меньше, чем при шлицевом зацеплении, и равным, например, внешнему диаметру ведомой шестерни 19. Это уменьшает массогабаритные параметры данного узла и машины в целом.

Существенно повышается надежность машины при выполнении связи втулки 40 (фиг.12) с эксцентриком 41 (фиг.13) через продольный паз 49 (фиг.12) во втулке 40, вытянутый вдоль ее оси. При этом шип 43 эксцентрика 41, располагаемый в этом продольном пазу 49, со стороны заходной фаски 46 втулки 40 при ее сдвиге во второе крайнее положение взаимодействует с пружинным кольцом 50, уложенным во внешнюю проточку 51 втулки 40. При ограничении осевого сдвига втулки 40 во второе крайнее положение, когда выступы 29 (фиг.4) ступицы 27 не дают возможность занять элементам фиксации 38 место в продольных углублениях 28, шип 43 (фиг.13), эксцентрика 41, тем не менее, продолжает вращение, деформируя кольцевую пружину 50 в месте расположения лыски 52. Это исключает поломку ручки управления 42 эксцентрика 41. При дальнейшей манипуляции с машиной, работающей в ударном режиме, ударный рабочий инструмент 14 (фиг.2) поворачивается относительно корпуса 1 вместе с направляющим цилиндром 2 и ступицей 27. В процессе такого поворота в ту или иную сторону выступы 29 (фиг.4) ступицы 27 смещаются относительно оси симметрии 39 элементов фиксации 38, и они занимают место в близлежащих продольных углублениях 28 (фиг.5). Втулка 40 (фиг.12) под действием деформированного пружинного кольца 50 окончательно смещается в свое второе крайнее положение, фиксируя внутренней стороной стенки 45 (фиг.3) элементы фиксации 38 в продольных углублениях 28. Ступица 27 (фиг.2) с направляющим цилиндром 2 и ударным рабочим инструментом 14 закрепляются от проворота относительно корпуса 1. В таком исполнении машина обладает максимальной надежностью.

Изобретение относится к машинам ударно-вращательного действия, а именно перфораторам, применяемым в строительстве, в геолого-разведочных и буровзрывных работах для образования отверстий в горных породах, строительных материалах, а также для их разрушения. Сущность изобретения заключается в том, что ударно-вращательная машина имеет возможность переключения в, как минимум, два режима работы, обеспечиваемые двумя осевыми положениями втулки, установленной в корпусе, с возможностью вращения. Ударно-вращательный режим обеспечивается при нахождении втулки в первом крайнем положении, а ударный режим обеспечивается при нахождении втулки во втором крайнем положении с помощью механизма отключения вращения направляющего цилиндра, а вместе с ним и ударного рабочего инструмента, а также механизма его фиксации относительно корпуса. В обоих режимах работает ударный компрессионно-вакуумный механизм, поршень и ударник которого, разделенные воздушной подушкой, размещены в направляющем цилиндре, в котором одновременно крепятся ударный или буровой рабочий инструмент. На направляющем цилиндре закреплена приводная шестерня, связанная с ведомой шестерней промежуточного вала, получающего вращение от привода, а также закреплена ступица, имеющая продольные углубления, разделенные выступами. С одной стороны втулка своим ответным буртиком находится в зацеплении с кольцевым буртиком ведомой шестерни, связанной с промежуточным валом шлицевым соединением с помощью пружины, в первом крайнем положении втулки, обеспечивающем ударно-вращательный режим работы машины. С другой стороны втулка имеет заходную фаску. С корпусом связана также дополнительная втулка, расположенная вокруг ступицы, и имеющая радиальные отверстия, в которых размещены элементы фиксации для зацепления со ступицей во втором крайнем положении втулки, обеспечивающей с помощью ответного буртика одновременно расцепление шлицевого соединения ведомой шестерни и промежуточного вала. В этом положении втулки отключается вращение рабочего инструмента, и он закрепляется относительно корпуса, что обеспечивает ударный режим работы. Изобретение обеспечивает надежную работу машины в двух режимах - ударно-вращательном и ударном. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Ударно-вращательная машина, имеющая возможность переключения в, как минимум, два режима работы и содержащая корпус, привод, направляющий цилиндр, установленный в корпусе и имеющий возможность вращения, преобразовательный механизм, преобразующий вращение привода в возвратно-поступательные движения поршня, установленного в направляющем цилиндре вместе с ударником, отделенным от поршня воздушной подушкой с возможностью нанесения периодических ударов по рабочему инструменту, закрепленному в направляющем цилиндре, промежуточный вал, получающий вращение от привода и связанный для передачи вращения с приводной шестерней, установленной на направляющем цилиндре, втулку, установленную вокруг направляющего цилиндра подвижно в осевом направлении, и имеющую в этом осевом направлении первое и второе крайние положения, и связанную с эксцентриком, установленным в корпусе и имеющем ручку управления, механизм отключения вращения направляющего цилиндра и механизм фиксации направляющего цилиндра в радиальном направлении относительно корпуса, отличающаяся тем, что втулка установлена в корпусе и имеет возможность вращения относительно корпуса под действием эксцентрика, связь с которым осуществляется через отверстие в стенке втулки и на направляющем цилиндре неподвижно относительно него установлена ступица, имеющая на своей внешней цилиндрической поверхности продольные углубления, а механизм отключения вращения направляющего цилиндра выполнен в виде составного промежуточного вала, имеющего ведущую и ведомую шестерни, при этом ведомая шестерня установлена с возможностью осевого перемещения относительно промежуточного вала и подпружинена с одной стороны относительно него так, что сила пружины направлена на сближение промежуточного вала и ведомой шестерни, и в первом крайнем положении втулки ведомая шестерня в радиальном направлении связана с промежуточным валом, а с другой стороны ведомой шестерни выполнен кольцевой буртик, при этом на втулке выполнен ответный буртик, входящий в зацепление с кольцевым буртиком ведомой шестерни при своем осевом перемещении так, что при втором крайнем осевом положении втулки связь в радиальном направлении между ведомой шестерней и промежуточным валом разрывается, а механизм фиксации направляющего цилиндра относительно корпуса выполнен в виде переходной втулки, расположенной вокруг ступицы, и связанной в осевом и радиальном направлениях с корпусом и имеющей радиальные отверстия для размещения в них элементов фиксации, взаимодействующих во втором крайнем положении втулки с одной стороны с продольными углублениями ступицы, а с другой - с внутренней стороной стенки втулки, имеющей внутреннюю заходную фаску. 2. Ударно-вращательная машина по п. 1, отличающаяся тем, что между продольными углублениями выполнены заостренные выступы, а ступица образует звездочку. 3. Ударно-вращательная машина по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что связь в радиальном направлении между ведомой шестерней и промежуточным валом выполнена в виде торцевых углублений на промежуточном валу, в которых размещаются зубья цилиндрической ведомой шестерни. 4. Ударно-вращательная машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что связь втулки с эксцентриком осуществляется через продольный паз во втулке, вытянутый вдоль ее оси, а со стороны заходной фаски эксцентрик имеет шип для взаимодействия с пружинным кольцом, уложенным во внешнюю проточку втулки, при этом в зоне контакта шипа с пружинным кольцом на втулке выполнена лыска.