Машина ударно-вращательного действия Советский патент 1986 года по МПК E21B6/02 

1

изобретение относится к машинам ударно-вратательного действия, например к перфораторам, может быть использовано для ударно-врап1ательно- го бурения шпуров в бетоне, кирпичной кладке, горттых породах, как ручной механизированный инструмент, и является усовершенствованием машины по авт.св. 1155738.

Цель изобретения - обеспечение реверсирования направления приложения ударных нагрузок для облегчения извлечения инструмента из пробуренного шпура.

На фиг.1 изображена машина ударно-вращательного действия, общий вид на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на мг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг,5 - вид Г на фиг.1; на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.5; на фиг.7 - сечение Е-Е на фиг.5; на фиг.8 - сечение Ж-Ж на фиг.5; на фиг.9 - сечение 3-3 на фиг.5; на фиг.10 - график усилий однонаправленного вибратора.

Машина ударно-вращательного действия состоит из корпуса 1 с закрепленным на нем приводным двигателем 2, который через шлицевой вал 3 соединен с ведущим коническим зубчатым колесом Д дифференциала, размещенного в подвижном цилиндре 5. Подвижный цилиндр 5 установлен в корпусе 1 с возможностью продольных перемещений и амортизирован возвратными пружинами 6. При этом в качестве направляющих используется шлицевой вал 3 и шток 7 с зажимом 8 ,аля закрепления исполнительного инструмента 9 (бура На осях сателлитов 10 закреплены направляющие 1, в которых с возможностью продольных перемещений установлены дебалянсы 12, взаимодействующие с копирами 13, установленные ас- симетрично осям сателлитов 10 и снабженные направляющими выступами U.

Для рргулируемо1 0 изменения ударных движений штока 7, iiepc/T.inaeMiiix исполнительному инструменту 9 до полного их прекращения, испольчуетсн стержень IS, устанонленный с возможностью ;фодол1 НЬ1х ч ер смешений в штоке 7 и закрепленный от ну. нпаимо- враш.ений пружинным штифтом 16, установленным в ирод лльиом пату 17 штока 7 .

5248Д2

Г айка 18, воздействующая на стержень 15 через пружинный штифт 16, служит для поджатия фрикционного диска 19, закрепленного на конце стерж5 ня I5, к фрикционному диску 20, закрепленному на конце шлицевого вала 3 и позволяет произвольно менять степень этого поджатия.

Для регулируемого изменения вра 0 щательных движений штока 7 он сопряжен с промежуточной втулкой 21 посредством шлиценого соединения. При этом втулка 21 установлена в корпусе 1 шарнирно с возможностью поворота и

15 может регулируемо тормозиться до полной остановки посредством стопорного винта 22.

Для реверсирования ударных движений штока 7, передаваеьых исполни20 тельному инструменту 9, копиры 13 установлены в направляющих 23 с возможностью осевых перемещений и фиксаций пружиной 24 фиксатора 25, выступ 26 которого перемещается в пазу

27. При этом копир 13 снабжен двумя направляющими выступами 14, установленными шарнирно на копире на оси 28 и взаимодействуюш 1ми с выступами 29 направляющих 23. В нижнем положении

30 (фиг.5) копира 13 выдвигается левый направляющий выступ 14, а в верхнем положении копира 13 выдвигается пра- пый направляющий выступ 14 (левый направляющий выступ 14 убирается под

35 воздействием дебаланса 12).

При этом в нижнем положении копира 13 шток 7 передает инструменту 9 ударные воздействия, способствующие внедрению инструмента в горную

40 породу, а в верхнем положении шток 7 передает инструменту 9 ударные воздействия, спдсобствующие извлечению инструмента 9 из горной породы.

Перемещение копиров 13 производит45 ся через закрываемые продольные отверстия в корпусе 1 (не показаны) путем нажатия на фиксатор 25 - рас- фиксаций, перемещения копира 13 и повторной фиксации в другом крайнем

50 положении, которая производится при отпускании фиксатора 25.

При проведении бурильных работ в зависимости от твердости породь производится регулировка машины удар55 но-вращате;,ьного действия на предмет преимущестиенного ударного воздействия исполнительного инструмента Сбура) 9 на породу в случае проведения шпуров в твердых породах, например в гранитах, или преимущественного вращательного воздействия в случае проведения шпуров в мягких по родах, например в известняках. Для преимущественного ударного воздействия затормаживается посредством тормозного винта 22 втулка 21 и шток 7, связанный через зажим 8 с буром 9, получает возможность только продольных перемещений во втулке 21.

При включении приводной двигатель 2 через шлицевой вал 3 начинает вращать ведущее зубчатое колесо 4 дифференциала, которое через сателлиты 10 начинает вращать направляющие II с дебалансами 12, взаимодей- ствуюшце с копирами 13, зафиксированными в нижнем положении (фиг.5) на подвижном цилиндре 5, движение которого через щток 7 и держатель 8 передается на бур 9. При движении направляющей 11 на участке л -Ь, соответствующем 0-90 (отсчет положения дебаланса 12 и направляющей II сейчас и в дальнейшем примем по положению торцаh дебаланса 12), де- баланс 12 из положения, при котором он поджат торцом и к копиру 13 в точке Q (фиг.5) дебаланса 12, следуя траектории 1сопира 13, постепенно отжимается в симметричное относительно оси вращения положение, при котором обе торцовые стороны и и n дебаланса 12 отстоят на равных расстояниях от центра вращения. При этом, поскольку дебаланс 12 постоянно приближается к центру вращения со скоростью, определяемой скоростью вращения направляющей I1 и траекторией копира 13 на этом участке (скорость вращения приводного двигателя сейчас и в дальнейшем примем постоянной), центробежная сила будет больше пропорциональна градиенту уменьшения радиуса в сравнении с центробежной силой на этом же радиусе при градиенте изменения радиуса вращения равным нулю, и постепенно снижается до нуля по мере приближения дебаланса 1 2 к положению симметрии.

При движении на участке & - с дебаланс 12, следуя траектории копира 13 на лтом участке, сохраняет дос- тигнутое симметричное положение, при котором центробежная сила воздействия на дебаланс равна нулю.

10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

После прохода Т1 чки с ча счет изменения траектории копира 13 дебаланс 12 начинает слегка смешаться в сторону торца hi (смешение может бьп ь сколько угодно малым, лишь Ры оно обеспечило поджатие торца и, дебаланса 12 к копиру 13), В момент, когда край торца проходит точку и , дебаланс 12 срывается с направляющего упора 14 и свободно переме дается под действием центробежной силы до ударного соприкосновения торца п дебаланса 12 с точкой копира 13.

При дальнейшем вращении направляющей I 1 на участке d - Р торец -п дебаланса 12, следуя траектории копира 13, перемещает дебаланс 12 в симметричное относительно центра вращения положение. Затем, достигнув точки li , дебаланс 12 слегкя смещается в сторону торцам и после достижения краем торца т точки Ь направляющего выступа 14 дебаланс 12 срывается с него и после свободного перемещения под действием центробежной силы ударно соп :1икасается торцом м с копиром 13 ,в точке а и так далее.

Ударное и силовое соприкосновение дебаланса 12 с копиром 13 изображено на графике (фиг.10), из которого видно, что вектор силы направлен преимущественно в одном направлении. Указанные усилия через копиры 13 передаются на подвижный цилиндр 5 и далее через щток 7 на бур 9,

, 1ля 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 этом растормаживается. При включении приводного двигателя 2 подвижный корпус 5 и бур 9 начинают вращаться со скоростью вала первого (приводного) двиг ателя 2.

При соответствующей регулировке возможен вариант ударно-вращательного воздействия бура 9 на породу при любом соотношении движений. Кроме того, дифференциальное закрепление бура позволяет автоматически изменять соотношение движений в зависимости от осевого давления.

Дтя облегчения извлечения бура 9 из шпура, например, при его заклинивании при бурении шпуров в вечной мерзлоте копиры 13 расфиксируются путем нажатия на фиксатор 25, и перемещаются в крайнее верхнее положение. При этом утапливается левый (фиг.5) направляющий выступ 14 и выдвигается правый направляющий выступ 14 и при вращении направляющей 11 с дебалансом 12 он периодически

1252484

ударно соприкасается в точке d с копиром 13 аналогично как при нижнем положении копира 13 он ударно соприкасался с точкой о , J но ударные усилия, передаваеь«ые на бур 9 через копир 13, подвижный цилиндр 5 и шток 7 будут направлены в сторону извлечения бура из породы.

А-А

Фив. 2

в-в

Е 1270

Фиг.

23

.

/ :k

Фиг 5

Фиг.6

;Ц

/4

фиг.З

Фие.9

i3 2

0

90

n

т

0ut.tO

270

6(Г ft,t

Редактор A.Сабо

Составитель Ю.Стрелов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Заказ 4601/34Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035i Москва, Ж-35, -Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4