БУРОВОЙ МАНИПУЛЯТОР Российский патент 2004 года по МПК E21B7/02 

Изобретение относится к горным машинам, а конкретнее к шахтным бурильным установкам.

Известен манипулятор бурильной установки для перемещения бурильной машины с податчиком в пространстве забоя и ее фиксации в нужных точках для бурения шпуров [1, стр.38 строки с 26-й сверху и рис. 1.13.].

Недостатком этого манипулятора является то, что стрела или рукоять манипулятора соединена с неподвижным опорным кронштейном в шарнир. Поворот рукояти относительно этого шарнира в вертикальной и горизонтальной плоскостях неизбежно приводит к отводу бурового инструмента от груди забоя. Последнее требует установки в манипуляторе специального надвижного механизма.

Наиболее близким к заявляемому изобретению можно отнести манипулятор [2], свободный от недостатка аналога. Указанное устройство содержит бурильную машину со стрелой манипулятора, буровую карету, приводной ползун манипулятора. Стрела манипулятора [2] выполнена за одно целое с шатуном пятизвенного механизма, т.е. она не имеет непосредственной связи с буровой каретой, а потому имеет сложное плоско-параллельное движение, при котором бурильная машина может не отходить от груди забоя выработки.

Недостатком известного [2] манипулятора является перегруженность некоторых из звеньев кинематической цепи, а конкретно - замыкающего шатуна.

Задачей настоящего изобретения является усиление замыкающего шатуна, что может привести к равномерному распределению нагрузки между звеньями.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в буровом манипуляторе, содержащем бурильную машину, стрелу, карету, приводной ползун, трехшарнирный шатун и трехшарнирное опорное звено, связанные через замыкающий шатун, трехшарнирное опорное звено связано с каретой через первый поводок, а замыкающий шатун выполнен трехшарнирным и соединен с каретой через второй поводок.

Предлагаемый буровой манипулятор показан на чертеже.

Буровой манипулятор содержит бурильную машину 1, которая крепится к стреле 2 манипулятора, соединенной жестко со звеном, входящим в состав замкнутого изменяемого шарнирного контура, составленного собственно стрелой 2, трехшарнирным шатуном 3, соединенным с ползуном 4, трехшарнирным опорным звеном 5, соединеным с каретой 6 через первый поводок 7, и замыкающим шатуном 8, соединенным с каретой 6 через второй поводок 9.

Работает буровой манипулятор следующим образом.

При задании движения приводному ползуну 4, последний через трехшарнирный шатун 3 заставляет двигаться соединенные с ним стрелу 2 манипулятора и опорное звено 5 с первым поводком 7 и замыкающий шатун 8 со вторым поводком 9. В результате бурильная машина 1, связанная со стрелой 2 манипулятора, получит заданное движение в пространстве забоя. Причем при специально выбранных размерах звеньев обеспечивается сохранение параллельности оси буровой машины в процессе манипуляций и перемещение ее по прямой вертикальной линии.

Работоспособность предложенного манипулятора доказывается известной формулой Чебышева П.Л. [3, стр. 47, формула (2.8)]

где n - число звеньев механической системы;

Р5 - число одноподвижных кинематических пар в ней;

W - подвижность системы.

В предложенном манипуляторе всего подвижных звеньев n=7 - это звенья 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, кинематических пар Р5=10 - это соединения звеньев 2-3, 2-5, 3-4, 4-6, 3-8, 8-9, 9-5, 5-7 и 7-6.

Таким образом, по (1) W=3·7-2·10=1, т.е. при заданном движении ползуна 4 все остальные звенья будут двигаться вполне определенно.

Источники информации

1. Кантович Л.И., Гетопанов B.Н. Горные машины. Учеб. для техникумов. - М.: Недра, 1989.

2. А.С. №1608339 Буровой манипулятор. Авторы: Дворников Л.Т., Давыдов А.П., Богубаев Н.С. Бюл. №43 от 23.11.90.

3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975.

Изобретение относится к горным машинам, а именно к шахтным бурильным установкам. Манипулятор содержит бурильную машину со стрелой, буровую карету, приводной ползун, трехшарнирный шатун и трехшарнирное опорное звено, связанные через замыкающий шатун. Трехшарнирное опорное звено связано с каретой через первый поводок, а замыкающий шатун выполнен трехшарнирным и соединен с каретой через второй поводок. Такая конструкция позволяет усилить замыкающий шатун, что приводит к равномерному распределению нагрузки между звеньями. Повышается надежность работы манипулятора. 1 ил.

Буровой манипулятор, содержащий бурильную машину, стрелу, карету, приводной ползун, трехшарнирный шатун и трехшарнирное опорное звено, связанные через замыкающий шатун, отличающийся тем, что трехшарнирное опорное звено связано с каретой через первый поводок, а замыкающий шатун выполнен трехшарнирным и соединен с каретой через второй поводок.