ВИБРОАКТИВНЫЙ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2023 года по МПК E21C27/24 E21C35/18 

Изобретение относится к горному делу и строительству, устройство может быть применено в качестве резцового инструмента на проходческих щитах с роторными исполнительными органами при проходке тоннелей в условиях кембрийских глин с включениями более твёрдых пород. Виброактивный породоразрушающий инструмент содержит генератор колебаний, шарошку, закреплённую на отклоняющимся резце, подпружиненный упор с креплением для резца с закреплённой на нём шарошкой.

Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР № 467180, опубл. 15.04.1975 г.), включающий генератор колебаний, гидропневмоусилитель, упругие элементы, кольцевую обойму, кожух, пружины, режущую коронку.

Недостатками является расположение кольцевой обоймы, из-за которого появляются концентрированные напряжения на кольцевой обойме, что понижает общий ресурс коронки, расположение вибраторов не на оси вращения шарошки может вызывать заклинивание коронки, существуют высокие потери из-за длинного пути передачи энергии удара: через большое количество элементов, находящихся в разных плоскостях.

Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР № 489860, опубл. 29.01.1976 г.), снабжённый пустотелой коронкой со стержневыми резцами, ударниками, кольцевой наковальней, раскалывателем, подпружиненных стержней.

Недостатками конструкции является геометрические размеры стержневых резцов, из-за которых происходит несрабатывание раскалывателя в случае невозможности дальнейшей подачи режущего инструмента, также недостатком является полностью сжатое положение пружин в крайнем правом положении, это приводит к быстрому разрушению пружин из-за нанесения удара по сжатым пружинам.

Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР № 579417 опубл. 05.11.77), включающий в себя генератор механических колебаний, карданную муфту, коническую обойму, коронку с резцами, приводной вал.

Недостатком данного изобретения является расположение карданной муфты на векторе осевых нагрузок ударного характера это вызывает уменьшение срока службы привода движения коронки.

Известен исполнительный орган проходческого комбайна (авторское свидетельство СССР № 1087661 опубл. 23.04.84), включающий в себя полую резцовую коронку, генератор механических колебаний в виде планетарной передачи с неуравновешенными массами, гаситель колебаний.

Недостатками этой конструкции являются большие габариты генератора колебаний из-за необходимости наличия больших неуравновешенных масс, а также множественное преобразовании энергии через зубчатые передачи, сложность монтажа планетарных передач и высокие требования по точности их установки, что приводит к общей сложности конструкции.

Известно устройство для рыхления грунтов (авторское свидетельство СССР № 644911 опубл. 11.10.76), включающий в себя ротор с билами и ротор с резцами, резцы закреплены на шарнирно подвешенных к ротору подпружиненных штангах.

Недостатками устройства являются большие габариты конструкции, что приводит к малой максимальной частоте ударов.

Известен виброактивный исполнительный орган (патент RU № 2701764, публ. 01.10.2019) принятый за прототип, включающий генератор колебаний, упругий элемент, кожух, пружины, шарошку, толкатель П-образной формы.

Недостатками является расположение вибратора в корпусе комбайна, что вызывает передачу вибраций на остальные узлы, что приводит к понижению ресурса всей машины. Пластины из-за своей формы, толщины и характера воспринимаемой ими нагрузки не могут обеспечить достаточную фиксацию шарошки в пазе, шарошка при интенсивной работе по крепким породам может выпасть из паза. Угол лезвия шарошки большой, что может приводить к заклиниванию при работе по породам определённой вязкости.

Техническим результатом является повышение ресурса режущего инструмента, увеличение производительности отбойки породы.

Технический результат достигается тем, что в корпусе выполнена расточка в форме цилиндра, в неё установлена прокладка корпуса, которая выполнена в форме полого цилиндра, из вибропоглощающего материала, подшипник скольжения в форме кольца установлен внутри расточки сверху на прокладку корпуса, в который закреплен упор, который включает цилиндрическую часть, которая находится в подшипнике скольжения, и заплечики, которые выступают из расточки, при этом упор закреплен с возможностью обратно-поступательного движения в направлении продольной оси подшипника, заплечики и прокладка упора закреплены в корпусе через усиленное разъёмное соединение, платик жёстко закреплён в центре нижней части упора, на нем закреплён разъёмным соединением генератор колебаний, пружины упора установлены внутри расточки, при этом её нижний конец закреплен на дне, а верхний на нижней части упора, на верхней части упора жестко закреплён резцедержатель, на оси которого установлен резец, с возможностью поворота, режущая часть выполнена заодно с резцом, нижняя часть отклоняющей пружины закреплена на упоре, а верхняя часть – на резце, на котором установлена шарошка и закреплена осью шарошки с возможностью вращения в плоскости резца, ось шарошки установлена в подшипниках шарошки, и с торцов ось закрыта крышками.

Виброактивный резец поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 – вид сбоку, рабочий инструмент – шарошка,

фиг. 2 – вид сбоку, рабочий инструмент – резец,

фиг. 3 – вид спереди, устройство резцедержателя,

фиг. 4 – вид спереди, устройство шарошки,

фиг. 5 – вид сверху, где

1 – корпус;

2 – резцедержатель;

3 – резец;

4 – режущая часть;

5 – шарошка;

6 – ось;

7 – отклоняющая пружина;

8 – упор;

9 – подшипник скольжения;

10 – усиленное разъёмное соединение;

11 – генератор колебаний;

12 – пружина упора;

13 – платик;

14 – разъёмное соединение;

15 – крышка;

16 – ось шарошки;

17 – подшипник шарошки;

18 – прокладка корпуса;

19 – прокладка упора;

20 – расточка;

21 – заплечики.

Устройство включает корпус 1 (фиг. 1-3), в котором выполнена расточка 20 (фиг. 1, 2) в форме цилиндра. В расточке 20 установлена прокладка корпуса 18, которая выполнена в форме полого цилиндра, из вибропоглощающего материала. Подшипник скольжения 9 выполнен в форме кольца и установлен внутри расточки 20 сверху на прокладку корпуса 18. Упор 8 закреплен в подшипник скольжения 9 с возможностью обратно-поступательного движения в направлении продольной оси подшипника. Упор 8 состоит из цилиндрической части, которая находится в подшипнике скольжения 9 и заплечики 21, которые выступают из расточки 20. Заплечики 21 и прокладка упора 19 закреплены в корпусе 1 при помощи усиленного разъёмного соединения 10. Платик 13 жёстко закреплён в центре нижней части упора 8. На платике 13 закреплён разъёмным соединением 14 генератор колебаний 11. Пружины упора 12 установлены внутри расточки 20, нижний конец закреплен на дне, а верхний на нижней части упора 8. На верхней части упоре 8 жестко закреплён резцедержатель 2. В резцедержателе 2 на оси 6 установлен резец 3, с возможностью поворота вокруг оси 6. Режущая часть 4 выполнена заодно с резцом 3. Нижняя часть отклоняющей пружины 7 закреплена на упоре 8, верхняя часть закреплена на резце 3. Шарошка 5 установлена на резце 3 и закреплена осью шарошки 16 с возможностью вращения в плоскости резца. Ось шарошки 16 установлена в подшипниках шарошки 17, с торцов ось шарошки 16 закрыта крышками 15.

Виброактивный резец работает следующим образом, при разрушении исполнительным органом комбайна хрупкого мягкого обезвоженного массива, резец 3 работает в штатном режиме, разрушает массив, снимая стружку при помощи режущей части 2 по толщине менее чем 0,8 вылета резца. При попадании на линии резания резца 3 крепкой породы, резец 3, находящийся в резцедержателе 2 отклоняется в сторону противоположную вращения исполнительного органа, поворачивается вокруг оси 6, при этом пружина отклоняющая пружина 7 сжимается, повышенная сила от воздействия резца и пружины нейтрализуется давлением в упор 8. Поворот резца 3 вокруг оси 6 позволяет шарошке 5 выдвинуться вверх относительно корпуса 1, тем самым шарошка 5 начинает взаимодействовать с массивом. Шарошка 5 вращается на оси шарошки 16, закреплённой в подшипниках шарошки 17, крышка шарошки 15 препятствует смещению оси шарошки 16. Ударное усилие создаётся генератором колебаний 11. Под действием ударного усилия генератор колебаний 11 вместе с упором 8 совершает поступательное движение в подшипнике скольжения 9. Пружина упора 12 возвращает упор 8 в исходное положение. При вращении исполнительного органа разрушение массива в указанном случае будет производиться шарошкой 4 посредством ударного воздействия, трения качения, взаимодействия выступов шарошки с массивом. Платик 13 и усиленное разъёмное соединение 10 препятствуют выдвижению упора 8 из расточки 20, крепление происходит за заплечики 21. Прокладка корпуса 18 и прокладка корпуса 19 препятствуют передаче колебаний на другие механизмы комбайна.

Повышение ресурса режущего инструмента достигается сочетанием шарошки и резца, увеличение производительности отбойки породы достигается применением генератора колебаний.

Изобретение относится к горному делу и строительству, устройство может быть применено в качестве резцового инструмента на проходческих щитах с роторными исполнительными органами при проходке тоннелей в условиях кембрийских глин с включениями более твёрдых пород. Виброактивный породоразрушающий инструмент, в корпусе которого выполнена расточка в форме цилиндра, в неё установлена прокладка корпуса, которая выполнена в форме полого цилиндра, из вибропоглощающего материала. Подшипник скольжения в форме кольца установлен внутри расточки сверху на прокладку корпуса, в который закреплен упор, который включает цилиндрическую часть, которая находится в подшипнике скольжения, и заплечики, которые выступают из расточки. При этом упор закреплен с возможностью обратно-поступательного движения в направлении продольной оси подшипника, заплечики и прокладка упора закреплены в корпусе через усиленное разъёмное соединение, платик жёстко закреплён в центре нижней части упора, на нем закреплён разъёмным соединением генератор колебаний. Пружины упора установлены внутри расточки. На верхней части упора жестко закреплён резцедержатель, на оси которого установлен резец. Нижняя часть отклоняющей пружины закреплена на упоре, а верхняя часть – на резце, на котором установлена шарошка и закреплена осью шарошки с возможностью вращения в плоскости резца, ось шарошки установлена в подшипниках шарошки и с торцов ось закрыта крышками. Техническим результатом является повышение ресурса режущего инструмента, увеличение производительности отбойки породы. 5 ил.

Виброактивный породоразрушающий инструмент, включающий шарошку, генератор колебаний, пружины, отличающийся тем, что в корпусе выполнена расточка в форме цилиндра, в неё установлена прокладка корпуса, которая выполнена в форме полого цилиндра, из вибропоглощающего материала, подшипник скольжения в форме кольца установлен внутри расточки сверху на прокладку корпуса, в который закреплен упор, который включает цилиндрическую часть, которая находится в подшипнике скольжения, и заплечики, которые выступают из расточки, при этом упор закреплен с возможностью обратно-поступательного движения в направлении продольной оси подшипника, заплечики и прокладка упора закреплены в корпусе через усиленное разъёмное соединение, платик жёстко закреплён в центре нижней части упора, на нем закреплён разъёмным соединением генератор колебаний, пружины упора установлены внутри расточки, при этом нижний конец каждой из них закреплен на дне, а верхний – на нижней части упора, на верхней части упора жестко закреплён резцедержатель, на оси которого установлен резец, с возможностью поворота, режущая часть выполнена заодно с резцом, нижняя часть отклоняющей пружины закреплена на упоре, а верхняя часть – на резце, на котором установлена шарошка и закреплена осью шарошки с возможностью вращения в плоскости резца, ось шарошки установлена в подшипниках шарошки, и с торцов ось закрыта крышками.