Бурильная машина ударно-вращательного действия К.М.Каушлы Советский патент 1985 года по МПК E21B6/02 

ел ел

vj

со

00 11 Изобретение относится к машинам ударно-вращательного действия и может быть использована для ударно-вр щательного бурения шпуров (отверсти в бетоне, кирпичной кладке и горных породах. Известная машина ударно-вращател ного действия состоит из корпуса, привода, механизма преобразования вращательного движения в возвратнопоступательное, инструмента и механизма вращения инструмента р j. Недостатком известной машины явл ется невозможность автоматического регулирования режима бурения. Наиболее близкой к изобретению по технической .сущности и достигаемому результату является бурильная машина ударно-вращательного действи включающая корпус, привод исполнительного органа с механизмом вращения, содержащимиснлиндр, установлен ный в корпусе с возможностью вращения и связанный с инструментом, диф ференциал, ведущая шестерня которог укреплена на валу привода, оси сат- телитов установлены в стенках цилин ра C2L Недостатком известной машины явл ется низкая эффективность бурения и за невозможности автоматического ре гулирования знергии удара. Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет автоматического регулирования энергии уда ра. Указанная цель достигается тем, что бурильная машина ударно-вращательного действия, включающая корпус, Лривод исполнительного органа с механиз:мом вращения, содержащим ци линдр, установленньй в корпусе с во можностью вращения и связанньй с ин струментом, дифференциал, ведущая шестерня которого закреплена на валу привода, оси сателлитов установлены в стенках цилиндра, снабжена дебалансами с направляющими, копирами с выступами, регулируемым фрикци оном,- установленным между осью исполнительного органа и ведущей осью дифференциала, а ось исполнительного органа установлена в корпусе с возможностью вращения, продольных перемещений и регулируемого торможения, причем дебалансы установлены с возможностью взаимодействия с копи8рами, которые установлены асимметрично осям сателлитов. На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2,3 и 4 изображены соответственно сечения А-А, Б-В, В-В на фиг.Т.на фиг.5 - кинематическая схема ударного однонаправленного вибратора-, на фиг.6 - график усилий однонаправленного вибратора. Машина ударно-вращательного действия состоит из корпуса 1 с закрепленным на нем приводным двигателем 2, которьм через шлицевой вал 3 соединен с ведущим коническим зубчатым колесом 4 дифференциала, размещенного в подвижном хдалиндре 5. Подвижный цилиндр 5 установлен в корпусе 1 с возможностью продольных перемещений и амортизирован возвратными пружинами 6. При этом в качестве направлякщих используется шлицевой вал 3 и шток 7 с зажимом 8 для закрепления испол штельного инструмента 9 (бура). На осях сателлитов 10 закреплены направляющие 11, в которых с возможностью продольных перемещений установлены дебалансы 12, взаимодействукщие с копирами 13, установленными асимметрично осям сателлитов 10 и снабженными выступами 14. Для регулируемого изменения ударных движений штока 7, передаваемых исполнительному инструменту 9 до полного их прекращения, используется стержень 15, установлённьй с возможностью продольных перемещений в штоке 7 и закрепленный от их взаимовращений пружинным штифтом 16, установленным в продольном пазу 17 штока 7. Гайка 18, воздействующая на стержень 15 через пружинный штифт 16, служит для поджатия фрикционного диска 19, закрепленного на конце стержня 15 к фрикционному диску 20, закрепленному на конце шлицевого вала 3, и позволяет произвольно менять степень этого поджатия. Для регулируемого изменения вращательных движений штока 7 он сопряжен с промежуточной втулкой 21 посредством тлицевого соединения. При этом втулка 21 установлена в корпусе шарнирно с возможностью поворота и может регулируемо стопорится до полной остановки посредством стопор ного винта 22. 3,1 При проведении бурильных работ в зависимости от твердости породы производится регулировка машины ударновращательного действия на предмет преимущественного ударного воздействия исполнительного инструмента (бура) 9 на породу в случае проведения шпуров в твердых породах, например в гранитах, или преимущественно вращательного воздействия в случае проведения шпуров в мягких породах, например в известняках. Для преимущест венного ударного воздействия заторма живается посредством тормозного винт 22 втулка 21, и шток 7, связанный через зажим 8 с буром 9, получает возможность только продольных переме щен во втулке 21. При включении приводного двигателя 2 он через шлицевой вал 3 начинае вращать ведущее зубчатое колесо 4 дифференциала, которое через сателли ты 10 начинает вращать направлякицие 11 с дебалансами 12, взаимодействующие с копирами 13, жестко закрепленными на подвижном корпусе 5, движени которого через шток 7 и держатель 8 передается на бур 9. При движении на правляющей 11 на участке а - Ь (0-90° (фиг.5) (отсчет положения дебаланса 12и направляющей 1 сейчас и в дальнейшем примем по положению торца п дебаланса 12) дебаланс из положения, при котором он поджат торцом п к 13 в точке о (как изображено на фиг.5) дебаланса 12, следуя траектории копира 13, постепенно отжимается в симметричное относительно оси вращения положение, при котором обе торцовые пит дебаланса 12 отстоят наравных расстояниях.от . вращения. При этом, поскольку дебаланс 12 постоянно приближается к центру вращения скоростью, определяемой скоростью вращения направляющей 11 и траекторией копира 13 на этом участке, центробежная сила будет больше (пропорционально градиенту радиуса) в сравнении с центробежной силой на этом же радиусе при градиенте изменения радиуса вращения равном нулю, постепенно снижается до нуля по мере приближения дебаланса 12 к положению симметрии. При движении дебаланса 1 2 на участке он, следуя траектории копира 13на этом участке, сохраняет достиг нутое симметричное положение, при 8 котором центробежная сила воядейст- ВИЯ на дебаланс равна нулю. После прохода точки с за счет изменения траектории копира 13 дебалан 12 начинает слегка смещаться в сторону торца гл (смещение может быть сколько угодно малым, лишь бы оно обеспечило поджатие торца m дебаланса 12 к копиру 13). В момент, когда край торца гп проходит точку К , дебаланс 12 срывается с упора 14 и свободно перемещается под действием центробежной силы до ударного соприкосновения торца in дебаланса 12 с точкой « копира 13. При дальнейшем вращении направляющей 11 на участке d-е торец m дебаланса 12, следуя траектории копира 13, перемещает дебаланс 12 в симметричное относительно центра вращения положение. Затем, достигнув точки Ь , дебаланс 12 слегка смещается в сторону торца ri и после достижения краем торца п точки Ь выступа 14 дебаланс 12 срывается с него и, после свободного перемещения под действием центробежной силы ударно соприкасается торцом п с копиром 13 в точке а, и т.д. Ударное и силовое соприкосновение дебаланса 12 с копиром 13 изображено графиком на фиг.5, из которого видно, что вектор силы направлен преимущественно в одном направлении. Указанные усилия через копиры 13 передаются на подвижный цилиндр 5 и далее через шток 7 и зажим 8 на бур 9, производя бурение шпура в породе. Для преимущественного вращательного воздействия путем регулируемого поджатия фрикционного диска 19, закрепленного на конце стержня 15 к фрикционному диску 20, закрепленному на конце шлицевого вала 3, осуществляется сцепление ведущей оси дифференциала с осью штока 7. Втулка 21 при зтом растормаживается. ., При включении приводного двигателя 2 подвижный цилиндр 5 и бур 9 начинают вращаться со скоростью вала первого приводного двигателя 2. При соответствующей регулировке времени возможен вариант ударно-вращательного воздействия бура 9 на пот роду при любом соотношении движений. Кроме того, дифференциальное закрепление бура позволяет автоматически изменять соотношение движений в зависимости от осевого давления.

Конструктивные -особенности предлагаемого изобретения позволяют исполь- 5

зовать его при проведении питуров в породах различной твердости, легко путем ручной и автоматической регули.ровки подбирая оптимальный режим бурения .

Бурильная машина ударно-вращательного действия, включающая корпус, привод исполнительного органа с механизмом вращения, содержащим цилиндр, установленньй в корпусе с возможностью вращения и связанньй с инструментом, дифференциал, ведущая шестерня которого закреплена на валу привода, оси сателлитов установлены в стенках цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повьппения эффективности бурения за счет автоматического регулирования энергии удара, машина снабжена дебалансами с направляющими, копирами с выступами, регулируемым фрикционом, установленным меязду осью исполнительного органа и ведущей осью дифференциала, а ось исполнительного органа установлена в корпусе с возможностью вращения, продольных перемещений и регулируемого торможения, причем дебалансы установ(Л лены с возможностью взаимодействия с копирами, которые установлены асимметрично осям сателлитов.

д

22

Фиг.д

Фиг. 6