Соединительный узел вала роторабуРОВОгО CTAHKA Советский патент 1981 года по МПК E21B3/04 

1

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для передачи крутящего момента в буровых установках.

Известен соединительный узел вала ротора бурового станка, вьшолненный в виде приводной муфты гидротрансформатора, имеющий высокую демпфирующую способность lj.

Однако у1тругие свойства этого устройства недостаточны, оно сложно по конструкции и в эксплуатации.

Известен соединительный узел вала ротора бурового станка, содержащий втулку, охватывающую муфту вала ротора, звездочку, закрепленную. на втулке, и звено соединения втулки с муфтой 2.,

Однако из-за применения торсионной вту.ггки малых размеров устройство не имеет упругих и демпфирующих свойств, необходимых в условиях передачи широкого диапазона крутящего момента при ударных нагрузках.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет увеличения суммарной площади.нагруженных контактирующих поверхностей деталей упругого соединения и обеспечения регулирования жесткости и демпфирования соединительного узла.

Поставленная цель достигается тем, что звено соединения втулки с

10 муфтой выполнено в виде мембранного гидротрансформатора с регулятором давления и взаимодействующего с ним кулачково-рОликового механизма, включанлцего двусторонние косые ку15лачки с радиусными в сечении продольными желобками на рабочих гранях и сферические ролики, каждый из которьрс свободно установлен на радиально расположенном эксцентриковом

20 пальце, размещенном на втулке с возможностью поворота, причем косые кулачки установлены с возможностью взаимодействия со сферическими роликами, а рабочие грани вьшолнены на муфте. Регулятор давления гидротрансфор матора вьтолнен с дросселирующим устройством. Эксцентриковые пальцы закреплены в скобах, установленных на втулке с возможностью регулируемого перемещения вдоль ее оси вращения Регулятор давления гидротрансфор матора выполнен в виде набора вза- имосвязанньпс посредством буртов и проточек концентрических колец, вхо дящих в ответные гофры мембраны гидротрансформатора, и ступенчатой по толщине регулировочной шайбы. На фиг. 1 изображен соединительный узел вала ротора бурового станка, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Устройство содержит вал I ротора на который оно устанавливается. На вал 1 шпоночным соединением надета ступица ведомой муфты 2, на которой выполнены двусторонние косые кулачки 3 с продольными желобками 4на рабочих гранях. Поверх соединительной муфты 2 размещена втулка 5с приводной звездочкой 6. В пазах 7 втулки 5 закреплены с возможность регулируемого перемещения параллель но оси вращения вала 1 скобы 8. В скобах 8 на радиально установленные и закрепленные с возможностью регулируемого поворота эксцентриковые пальцы 9 надеты с возможностью вращения сферические ролики 10, взаимо действующие с кулачками 3 и тем самым с муфтой 2. Взаимодействующие кулачки 3 и ролики 10 образуют кулачково-роликовый механизм. С втулкой 5 жестко соединен корпус мембранного гидротрансформатора 11, а к нему герметично присоединена его гофрированная мембрана 12. В корпусе 11 смонтирован вертлюжок 13. ПЬлость гидротрансформатора заполнена рабочей жидкостью. На мембрану 12 надет конус 14, на который надето с опорой на бурт кольцо 15, также име ющее бурт. На бурт кольца 15 опирается кольцо 16, а его бурт, в свою очередь, опирается в проточку в кольце 17, жестко связанном с крышкой 11 и втулкой 5. Поверх деталей 14-16 надета регулировочная шайба 18. Выступы колец 15-17 входят в 4 ответный желоб гофра мембраны 12, Детали 14-16 и 18 составляют регулятор давления рабочей жидкости. В положении, указанном на фиг. 1, шайба 18 опирается на конус 14 и на два кольца 15 и 16. Если шайбу 18 повернуть к кольцам противоположной опорной поверхностью, она будет опираться на конус 14 и на одно кольцо 15. Конус 14 и связанные с ним детали 15, 16 и 18 взаимодействуют через упорный подшипник 19 и упор 20 с кулачково-роликовым механизмом. Соединительный узел вала работает следую1цим образом. Муфта 2 закрепляется с -помощью щпонки на валу. На приводную звездочку 6, жестко закрепленную на втулке 5, передается посредством цепной передачи крутящий момент от двигателя. Ролики 10, установленные во втулке 5, контактируют с поверхностью желобков 4 на скосах косых кулачков 3. Одновременность контакта всех роликов 10 с поверхностями желобков 4 обеспечивается предварительной регулировкой - поворотом эксцентриковых пальцев 9 с последующей их фиксацией в нужном положении. Тем самым обеспечивается увеличение-нагрузочной способ ностй устройства. Под действием роликов 10 на скосы кулачков 3 касательная сила крутящего момента преобразуется в осевую силу. Эта сила воспринимается через подшипник 19 и регулятор давления рабочей жид-. кости гофрированной мембраной т 12 гидротрансформатора . Мембрана 12 деформируется, и в полости гидротрансформатора создается избыточное давление, которое передается через вертлюжок 13 в линию, соединенную с зластичной камерой (в направлении по стрелке на фиг. .1). Жесткость устройства регулируют путем изменения исходного давления в гидротрансформаторе. Для этого к нему присое динен насос (например, ручной) для увеличения этого давления и кран для его уменьшения (насос и кран не показаны) . Для обеспечения увеличенной нагрузочной способности устройства : при реверсировании необходимо обеспечить контакт всех роликов 10 одновременно с обоими скосами соседних кулачков 3 путем регулируемого поворота эксцентриковых пальцев Э и .перемещения скоб 8. По достижении поставленной цели скобы 8 и пал цы 9 фиксируют в необходимом положе нии. Увеличение диапазона жесткости без изменения параметров упругости эластичной камеры путем введения растянутых поддиапазонов достигаетс изменением опорной площади деталей 14-16, вкодяищх в регулятор давления рабочей жидкости. В положении, показанном на фиг.1 на мембрану 12 опираются однрвремен но детали 14-16. Площадь воздействи на мембрану 12 ограничена вершиной выступа кольца 17, входящего в первый от края желоб гофра мембраны 12 Если щайбу 18 повернуть к кольцам 16 и 15 другой плоскостью, на м-ембрану 12 будут опираться детали 14 и 15. Площадь воздействия на мембра 12 уменьшается. Она ограничивается в этом случае выступом кольца 16, входящим во второй желоб гофра мембраны 12. Если шайбу 18 убрать, на мембрану 12 будет опираться только упорная тарелка 14. Площадь опоры еще уменьшается - она ограничивается выступом кольца 15. Это соответс ет малым, средним и большим значениям жесткости. Уровень демпфирования регулируют дроссельным устрой ством 21, включенным последовательно с эластичной камерой в гидравлическую линию. Следовательно, в гидротрансформа торе давление изменяется пропорционально передаваемому крутящему моменту. Это дает возможность использовать изобретение и для индикации момента на прийодном валу. С этой целью в гидравлическую линию необходимо включить манометр,отградуированный в значениях момента. Если при этом манометр включить до дроссельного устройства, он будет фик сировать все изменения крутящего момента, а если после - то его усре ненное значение. Технико-экономические преимущёств а предлагаемого соединительного узла обеспечивают увеличенную нагрузочную способность, в том числе и при реверсировании, путем обес- jj ю печения одновременного касания роликами поверхностей скосов трапециевидных впадин; увеличение нагрузочной способности устройства позволяет ле с ю ВЫПОЛНИТЬ его в габаритах, приемлемых для использования в стесненных условиях буровой; увеличение энергоемкости упругого соединения устройства за счет использования эластичной камерыi выполненной вне габаритов мoнtиpyeмoй на валу составной части соединительного узла и тем самым не связанной своим объемом с этими габаритами, и введения регулировки жесткости в широком диапазо не; увеличение диапазона -демпфирования за счет использования дросселирующего устройства в гидравлической системе гидротрансформатора. Расчет, Проведенный по резудьтатам испытаний образцов устройства, показывает, что экономическая эффективность составляет примерно 2,3 тыс. р. в год на изделие. Формула изобретения 1. Соединительный узел вала ротора бурового станка, содержащий втулку, охватывающую муфту вала ротора, звездочку, закрепленную на втулке, и звено соединения втулки с муфтой, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности работы устройства за счет увеличения суммарной площади нагруженных контактирующих поверхностей деталей упругого соединения и обеспечения регулирования жесткости и демпфирования, звено соединения втулк-и с муфтой выполнено в виде мембранного гидротрансформато15а с регулятором давления и взаимодействующего с ним кулачково-роликового механизма, включающего двусторонние косые кулачки с радиусными в сечении продольными желобками на рабочих гранях и сферические ролики,каждый из которых свободно установлен на радиально расположенном эксцентриковом пальце, размещенном на вт/улке с возможностью поворота, причем косые кулачки установлены с возможностью взаимодействия со сферическими роликами, а рабочие грани выполнены на муфте. , 2. Узел по п. 1, отличащ и и с я тем, что регулятор давния гидротрансформатора выполнен дросселирующим устройством, 3. Узел по п. о т л и ч а щ и и с я тем. что, с целью увеличения нагрузочной способиостипри реверсировании,, эксцентриковые пальцы закреплены в скобах, установленных на втулке с возможностью регулируемого перемещения вдоль ее оси вращения,

4, Узел по п., отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона изменения жесткости упругого соединения, регулятор давления гидротрансформатора выполнен в виде набора взадаюсвязанных посред 1 3

стззом буртов и проточек концентрических колец, входящих в ответные гофры мембраны гидротрансформатора, и ступенчатой по толщине регулировоной шайбы.

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство .СССР № 125777, кл. Е 21 В 3/02, 1959.

2.Авторское свидетельство СССР W 586849, кл. Е 21 Б 3/02, 1972 (прототип). 0