Вращатель бурового станка Советский патент 1983 года по МПК E21B3/02 

1 Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для вращения буррвого инструмента о Известен вращатель бурового станка, включающий корпус, размещенные. в кольцевом выступе последнего, боль шое и малое зубчатые колеса, находящиеся во внутреннем зацеплении и образующие рабочие камеры переменного объема, и золотниковый распределитель, выполненный в виде закрепленно на роторе втулки , Недостатком вращателя является то ЧТО при срабатывании выступов-зубьев ротора необходимо производить относительно длительную операцию . по замене ротора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является вращатель бур вого станка, включающий корпус, ради ально-поршневой двигатель с выполненным в виде аксиального кольцевого прилива на стенке корпуса статором и расположенными в нем поршнямитолкателями, соприкасающимися с эксцентрично расположенной относительно последних упорной цилиндрической поверхностью ротора, выполненного в виде блок-шестерни планетарного редуктора, большой зубчатый венец которой входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом обоймы корпуса, а малый - с зубчатым венцом шпинделя, и цилиндрический золотник в виде эксцентриковой втулки с распределительными каналами, одна половина которых сообщена с поршневыми камерами и подводящими каналами корпуса, а другая - отводящими кана- лами корпуса 2, Недостатком вращателя является то что выполнение аксиально размещенных зацеплений в поршневой группе двигателя и зубчатых зацеплениях редуктора приводит к потере мошности и увеличению габаритных размеров устройства. Кроме того, снижается долговечность вращателя из-за необходимости достаточно высокой точноети изготовления поршневой группы и зубчатых зацеплений. Целью изобретения является повышение мощности и надежности вращателя при одновременном уменьшении его габаритных размеров. Цель достигается тем, что во вра щателе бурового станка, включаияце корпус, радиально-поршневой двига31ель с выполненным в виде аксиального кольцевого прилива на стенке кор пуса статором и расположенными в нем поршнями-толкателями, соприкасающиися с эксцентрично расположенной относительно последних упорной цилиндрической поверхностью ротора, выполненного в виде блок-шестерни планетарного редуктора, большой зубчатый венец которой входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом обоймы корпуса, а малый - с зубчатым венцом шпинделя, и цилиндрический золотник в виде эксцентриковой втулки с распределительными каналами, одна половина которых сообщена с поршневыми камерами и подводящими каналами корпуса, а другая - с отводящими каналами корпуса, аксиальный кольцевой прилив в статоре выполнен между большим и малым зубчатыми венцами, а цилиндрический золотник размещен в промежутке между приливом и малым зубчатым венцом, причем в золотнике выполнены со стороны малого венца компенсационные выборки, которые сообщены с распределительными каналами втулки. В обойме корпуса и ротора по мень шей мере с одной из боковых сторон внутреннего зубчатого и большого венч цов выполнены Направляющий пояс и пояс качения соответственно. Направляющий пояс обоймы и пояс качения ротора выполнены в средней части внутреннего и болыиого зубчатых венцов соответственно. Поршни-толкатели выполнены из эластичного материала с уплотнительным со стороны основания пояском. Кроме того, осевой линейный размер поршней-толкателей больше чем радиальный. На фиг. 1 показан вращатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения поршней-толкателей в виде блоков; на фиг, 4 - вариант шахматного размещения поршней-толкателей в статоре; на фиг. 5 - вариант выполнения поршня-толкателя продолговатой в сечении формы; на фиг. 6 вариант выполнения поршня-толкателя из эластичного материала; на фиг. 7-41 - варианты выполнения направляющего пояса обоймы и пояса Качения ротора. Вращатель, включающий двигатель и планетарный редуктор, имеет корпус 1, обойму 2 и крышку 3, стянутые

болтами . В статоре двигателя, выполненного в виде аксиального кольцевого прилива 5 корпуса, установлены цилиндрические поршни-толкатёли 6, контактирующие с внутренней цилиндрической упорной поверхностью 7 ротора двигателя, выполненного за одно целое с блок-шестерней 8 планетарного редуктора и расположенного эксцентрично относительно статора. Наружный. большой зубчатый венец 9 блокшестерни входит в зацепление с неподвижным, внутренним зубчатым венцом 10 обоймы 2. Малый зубчатый венец It блок-шестерни выполнен внутри ее больjj шого зубчатого венце и входит в за-, цеплениё с зубчатым венцом 12 полого шпинделя 13, установленного в подшипниках 1А. На передний-резьбовой конец шпинделя устанавливается зажимной . рон бурового станка (не показан). Рас пределительным устройством двигателя . врашателя является цилиндрический зог лртник 15 выполненный.в виде эксцентрикрврй втуши, прецизионно установ-, ленной на наружной цилиндрической поверхности малого зубчатого венца 11 блок-шестерни. Энергоноситель подается в рабочие камеры б или 17 двигателя по продольным каналам 18 /или 19 золотника, половина KOTOjHJX сообщена «j . с подводящей расточкой 20 корпуса, а другая - с ptвoдящeй расточкой 21, В з6лотник1Э 15 выполнены сегментные компенсационные выборки 22 и 23 на его поверхности со стороны полого венца 11 35 и сообщены с продольными каналами 1,8 и 19. радиальными отверстиями 2 и 25 Поршни толкатели могут быть скомпонованы в. виде двух и более круговых блоков, как показано на фиг. 3, и рас40 положены по поверхности статора в шах|матном порядке (фиг. ), что позволяет при неизменном наружном диаметре и относительно незначительном увеличеНИИ длины вращателя повысить его мощ-45 ность. Эту же задачу можно решить путем применения поршней-толкателей 6 продолговатой формы (фиг. 5) осевой линейный размер поршней-толкателей 6 больше чем радиальный. Поршни-толкате5о ли 6 для уменьшения утечек энергоносителй могут быть изготовлены из эластичного материала (например капрона.). В этом случае на нижнем конце юбки порш-, ня-толкателя 6 выполняется уплотнител|.. ныи поясок .6 фиг. 6) . Поршневая группа двигателя вращателя и зубчатые зацепления планетарно1 ° редуктора выполнены с возможностью действия результирующих радиальных сил в одной центральной плоскости поршневой группы, т.е. ротор и блок-шестерня выполнены плавающими.

Для устранения взаимного проскальзывания внутренней упорной поверхности 7 ротора по поверхности статора (фиг.7-11) в обойме 2 корпуса вращателя выполнен направляющий пояс 27 с диаметром, равным диаметру начальной окружности з 6чатого венца 10, а блокшестерня 8 - соответствующим поясом качения 28 с диаметром, равным диаметру окружности больиюго зубчатого венца 9 блок-шестерни. Конструктивно эти пояса могут быть выполнены в виде выступов 29 на обойме и соответствующих выступов 30 на блок-шестерне, расположенных с обеих сторон зубчатых венцов (фиг. 7) или аналогичных выступов 31 и 32 в центральной iчасти этих венцов (фиг. 8. Выступы также могут быть расположены только с одного бока зубчатых венцов (не показано).. Технологичный вариант выполнения выступов 6 съемными кольцами 33 и 3 показан на фиг, 9., Вариант, когда направляющий пояс - - .t,.y i-b-vri f-|4.« 1 cji I ii.//ivr обоймы 2 (разуется путем установки съемного кольца 33 в обойме 2, а поверхность качения 28 формируется путем соответствукмцей обточки зубьев зубчатого венца 9 до диаметра начальной окружности, показан на фиг.10, а вариант установки съемного кольца Ц на блок-шестерню 8 и образования направляющего пояса 27 за счет соответствующей расточки зубчатого венца 10 до диаметра начальной окружности показан на фиг. 11. Соответствующие направляющие пояса и пояса качения могут быть образованы и в зубчатом зацеплении малого венца 11 блок-шестерни с зубчатым венцом 12 полого шпинделя (не показано). Вращатель работает следуюи ин образом. При включении вращателя {фиг.1 „ 2) энергоноситель поступает вкольт -у 20 и по продольным 18 цилиндрического золотни 5 в рабочие камеры 16 и через радиальное отверстие 2i. в сегмент„у„ выборку 22. При этом противоположные камеры 17 и сегментная выборка 23 продольными каналами 19, радиальным отверстием 25 и расточ1кой 21 соединяются со сливом. Размеры сегментной выборки выбраны так, что радиальное давление энергоносителя на цилиндрический золотник со стороны выборки уравновешивает давление энергоносителя на золотник со стороны рабочих камер. Под действием давления энергоносителя ;; Соответствующие поршни-толкатели 6 - . .... отжимают блок-шестерню 8 до упора ее внутренней цилиндрической поверхности 7 в наружную цилиндрическую по верхность статора или же до упора пояса качения 28 в направляющий пояс 27, При изменении направления потока энергоносителя, т.е. при подводе его к рабочим камерам через растомку 21 и радиальные каналы 19, происходит реверсирование вращателя. Результирующая сила давления пЬршней толкателей на блок-шестерню заставляет ее поворачиваться относительномгновенного центра вращения, находящегося на начальной окружности нёпо .,. .,.. движного зубчатого, венца 1.0, который В СВОЮ очередь перемещается по ней, в СЙГИЛ nuononu - - заставляя блок-шестерню катиться по 736 неподвижному зубчатому венцу, поворачивая при этом эксцентричный цилиндрический золотник 15, который после- довательно подключает энергоноситель к очередной рабочей камере и соединяет противоположную камеру со сливом. Обкатываюидее планетарное движение блок-шестерни преобразуется с помощью зубчйтого .зацепления, состоящего из малого зубчатого венца 11 и зубчатого венца 12, во вращательное движение полого шпинделя 13. Преобразование планетарного движения блокшестерни во вращательное движение шпинделя может быть осуществлено с помощью других механизмов, нёпример мутфового или эксцентрикового типа (не.показаны). V . . . При использовании предлагаемого изобретения за счёт уменьшения вероятности перекоса зубчатых зацеплений, выполнения плавающего ротора и блочной компоновки поршней-толкателей доnwn iwpiiiurtoBKM поршней-толкателей д стигается надежная работа вращателя при одновременном снижении его габаритов.

фиъ.

фиъ. фиг.З т, -.чУ: - -& . 4

Ч

фиг 5

5 6

. JO

Г

Риъ. //