Устройство крепления рабочего инструмента

)5 В 2 ННЫЙ КОМИТЕТНИЯМ И ОТКРЫТИСР ГОСУДАРС ПО ИЗОБР ПРИ ГКНТ;ЛУ, двторском размещенныи ляющий цили которых разм правляющего взаимодейств рабочего инст правляющем ролики втулку шиностроеим ручным строительовэрывных тий в строородах.епления раие корпус,ОПИСАНИЕ И(71) Московское научно-производственное объединение по механизированному строительному инструменту и отделочным маши.Нам(54) УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к машинострое-. нию и позволяет повысить надежность устройства крепления рабочего инструмента, содержащего корпус, размещенные в нем с возможностью вращения направляющий цилиндр со сквозными пазами для размещения запорных роликов, для взаимодействия с пазами хзостовика рабочего инструмента, иохватывающую ролики подпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещения отноИзобретение относится к м нию, в частности к электричес перфораторам, применяемым стве, геологоразведочных и бу работах для образования отвер ительнцх материалах и горных Известны устройство для к бочего инструмента, содержа747260 А 1 сительно направляющего цилиндра. Целью изобретения является повышение надежности крепления рабочего инструмента. Это достигается тем, что устройство снабжено двумя сухарями и фиксатором, втулка установлена с воэможностью поворота и в ней выполнены радиальные отверстия для размещения фиксатора, диаметрально противоположные две секторные проточки и два паза для взаимодействия с запорными роликами и сухарями соответственно, последние размещены в выполненных радиально в направляющем цилиндре отверстиях с возможностью радиальных перемещений, а на внешней поверхности направляющего цилиндра выполнены два продольных паза для взаимодействия с фиксатором. При бурении бурами большого диаметра требуется преодоление большого момента сопротивления, что создает большие удельные нагрузки на пазы хвостовика бура и приводит к их смятию. Для повышения надежности передачи момента бурам большого диаметра хвостовики последних дополнительно имеют кулачковые пазы, взаимодействующие с сухарями направляющего цилиндра. в нем вращающиися направдр со сквозными пазами, в щены параллельные оси нацилиндра, запорные ролики, ющие с пазами хвостовика румента, размещаемого в нацилиндре, и охватывающуюКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Г а,10 Заказ 2462 ВНИИПИ Госуд Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/510 20 25 ЗО 35 40 В таких машинах освобождение роликов с целью извлечения хвостовика рабочего инструмента осуществляется поворотомвтулки до совмещения роликов с пазамивтулки.Недостатком таких машин являетсянизкая надежность крепления хвостовикарабочего инструменте, проявляющаяся прибурении на всю длину бура. При этом вращающаяся втулка контактирует с породой иимеется возможность силой трения указанного контакта повернуть втулку относительно направляющего цилиндра, Запорныеролики в этом случае размещаются в вазахвтулки и появляется возможность самопроизвольного выпадения бура из направляющего цилиндра.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для крепления рабочегоинструмента, содержащее корпус, размещенный в нем с возможностью вращениянаправляющий цилиндр со сквозными пазами, для размещения запорных роликов, длявзаимодействия с. пазами хвостовика рабочего инструмента, и охватывающую роликиподпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещения относительно направляющегоцилиндра,. В такой машине освобождение рабочего инструмента осуществляется осевым нажатием.втулки в сторону корпуса. Ходвтулки при этом соответствует длине запорных роликов. При бурении на всю рабочуюдлину бура, даже если происходит касаниевтулки об обрабатываемую среду и смещение ее в сторону корпуса, то для самопроизвольного освобождения бура это смещениедолжно быть не менее длины роликов, Учитывая, что это расстояние довольно значительно, оператор успевает заметить контактвтулки и обрабатываемой среды и вовремяизвлечь бур из шнура. Все это исключаетсамопроизвольное выпадение бураиз устройства,Однако данное устройство обладает низкой надежностью, заключающейся в т ом, что длина роликов составляет только часть длины паза хвостовика бура, Свободная длина паза хвостовика используется для обеспечения холостого хода машины, Сказанное не позволяет обеспечить бурение бурами большого диаметра иэ-эа большого момента сопротивления, возникающего в,процессе бурения. Увеличивающиеся с повышением. диаметра бура удельные нагрузки приводят к смятка как роликов, так и пазов хвостови ка бура и его заклиниванию в направляющем цилиндре,Цель изобретения - повышение надежности устройства крепления рабочего инструмента.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве крепления рабочего инструмента, содержащем корпус, размещенные в нем с возможностью вращения направляющий цилиндр со сквозными пазами для размещения запорных роликов, для взаимодействия с пазами хвостовика рабочего инструмента, и охватывающую ролики подпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещения относительно направляющего цилиндра, устройство снабжено двумя сухарями и фиксатором, втулка установлена с возможностью поворота и в ней выполнены радиальное отверстие для размещения фиксатора, диаметрально противоположные две секторные проточки и два паза для взаимодействия с запорными роликами и сухарями соответственно, последние размещены в выполненных радиально в направляющем цилиндре отверстиях с возможностью радиальных перемещений, а нв внешней поверхности направляющего цилиндра выполнены двапродольных паза для взаимодействия с фиксатором,На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство для крепления рабочего инструмента по плоскости расположения эапорных роликов, продольный разрез,Слева от оси симметрии устройства продольный разрез соответствует положению втулки в момент удержания рабочего инструмента а, Справа от оси симметрии устройства продольный разрез соответствует положению втулки в момент освобождения рабочего инструмента б. Хвостовик рабочего инструмента имеет только пару пазов для взаимодействия с запорными роликами.На фиг.2 - устройство для крепления рабочего инструмента по плоскости расположения радиально подвижных сухарей, продольный разрез.Слева от оси симметрии устройства продольный разрез соответствует положению втулки в момент удержания рабочего инструмента в. Справа от оси симметрии устройства продольный разрез соответствует положению втулки в момент освобождения рабочего инструмента г. Хвостовик рабочего инструмента имеет только пару пазов для взаимодействия с запорными роликами. На фиг,З-разрез В-В на фиг,4; на фиг,4 -устройстводля крепления рабочего инатрумента в продольном разрезе по плоскостираслоложения радиально подвижных сухарей.5 10 35 40 45 80 Положение втулки соответствует моменту закрепления бура, хвостовик которого имеет наряду с парой пазов длявзаимодействия с запорными роликами пару кулачковых пазов для взаимодействия срадиально подвижными сухарями. Втулкаповернута в полржение взаимодействия радиально подвижных сухарей с кулачковымипазами хвостовика бура.На фиг,б - разрез Б-Б на фиг.4 (с расположением запорных роликов и радиальноподвижных сухарей в момент их взаимодействия с соответствующими пазами хвостовика бура); на фиг.б - разрез А-А на фиг,2;на фиг.7 - .часть направляющего цилиндра,где показано взаимное расположение пазовдля размещения сухарей и запорных роликов и парой продольных пазов для взаимодействия с фиксатором втулки; на фиг.8 -разрез Г-Г на Фиг.2 (в плоскости расположения запорных роликов и сухарей при закрепленном буре, хвостовик которого имееттолько пару пазов для взаимодействия с запорными роликами).Устройство для крепления рабочего инструмента содержит корпус 1 (Фиг.1), охватывающий его электроизоляционный кожух2, размещенный в корпусе 1, вращающийсянаправляющий цилиндр 3, В верхней частинаправляющего цилиндра 3 размещен ударник 4, связанный воздушной подушкой 5 споршнем 6. Ударник 4 взаимодействует периодически с размещенным в направляющем цилиндре 3 промежуточным элементом, 7, который, в свою очередь, наносит ударыпо рабочему инструменту, которым в данном случае является хвостовик 8 бура 9, какправило малого диаметра бурения или хвостовик 10 бура 11, как правило большегодиаметра бурения, закрепляемых в нижнейчасти направляющего цилиндра 3,Для обеспечения безударного режимаработы, режима холостого хода, в направляющем цилиндре 3 имеются отверстия 12(фиг.1), сообщающие воздушную подушку 5с атмосферой при перемещении ударника4 ниже уровня отверстия 12.В стенке направляющего цилиндра 3 выполнена пара диаметрально-противоположных сквозных пазов 13, в которых размещенызапорные ролики 14, взаимодействующие спазами 15, выполненными в хвостовике 8и 10. Для надежного контакта запорных роликов 14 с пазами 15, хвостовиков 8 и .10, на направляющем цилиндре 3 установлена втулка 16, охватывающая эапорные ролики 14 и удерживающая последние в Фиксированном положении стенками диаметрально-противоположных секторных проточек 17, выполненных в задней части втулки 16.В исходном осевом (фиг.1 а) положении втулка 16 с одной стороны удерживается пружиной 18, размещенной между втулкой 16 и шайбой 19, установленной на направляющем цилиндре 3, Для ручных манипуляций с втулкой 16 на ней установлена электроизоляционная муфта 20, кинематически в осевом и радиальном направлении связанная с втулкой 16. На конце направляющего цилиндра 3 с помощью сил упругости закреплено уплотнение 21, например резиновое, удерживающее в исходном положении втулку 16 с другой стороны. При этом передняя кромка 22 пазов 15 удерживает хвостовик 8 и 10 от выпадения из направляющего цилиндра 3. В передней части втулки 16 выполнена пара диаметрально-противоположных секторных проточек 23, в которых размещаются запорные ролики 14, в том случае, когда втулка 16 сдвинута в осевом направлении в корпусу 1 (фиг,1 б). Эта операция необходима для извлечения хвостовика 8 и 10 или его установки в отверстии направляющего цилиндра 3,В направляющем цилиндре 3 кроме сквозных пазов 13, выполнена пара диаметрально-противоположных радиальных отверстий 24 (Фиг,7), в которых размещены сухари 25(фиг,2), частью своего сечения располагаемые в пазах 26, выполненных во втулке 16. Для фиксации втулки 16 в описанном радиальном положении (Фиг.2) в ее передней части размещен фиксатор 27 (фиг.б),а в направляющем цилиндре 3 выполнен продольный паз (Фиг,7) 28, в котором устанавливается фиксатор 27 (фиг.б), прижимаемый пружиной 29, размещенной в проточке 30 (Фиг.2) втулки 16, На направляющем цилиндре 3 также для взаимодействия с фиксатором 27 выполнен второй продольный паэ 31(фиг.7), аналогичный продольному пазу 28, Втулка 16 выполнена с возможностью вращения, величина которого определяется углом а (фиг,б) расположения между собой продольных пазов 28 и 31 на наружной поверхности направляющего цилиндра 3 (Фиг,З), в которых утапливается фиксатор 27. Угол секторных протечек 17 и 23 втулки 16, также соответствует углу а, что также определяет и ограничивает возможный поворот втулки 16 относительно направляющего цилиндра 3. Поворот втулки 16 из одного крайнего положения (Фиг.б) на угол а в другое крайнее положение (фиг.3) до момента контакта Фиксатора 27 с другим продольным пазом 31 дает возможность закрепления в устройстве хвостовика 10(фиг.4); имеющего кроме пазов 15 для взаимодействия с запорными роликами 14 пару кулачковцх пазов 22 для взаимодействия с сухарями 25,При этом фиксация радиального положения сухарей 25 обеспечивается с одной стороны секторной проточкой 17 втулки 16, с другой стороны эаплечиками 33 (фиг.4) сухарей 25, не позволяющими последним упасть во внутреннее отверстие направляющего цилиндра 3.Стрелкой в обозначено направление вращения направляющего цилиндра 3 и соответственно хвостовиков 8 и 10 буров 9 и . 11.Устройство работает следующим образом.Установка бура 9, хвостовик 8 которого имеет пару пазов для взаимодействия с запорными роликами 14 (фиг. 1) осуществляется первоначальным перемещением муфты 20, охватывающей втулку 16, в направлении корпуса 1, преодолевая действие пружины 18 (фиг.1 б). При этом радиально втулка должна находиться в положении, когда ее пазы 26 (фиг.2) совпадают с сухарями 25, размещенными в направляющем цилиндре 3 так, что последние имеют возможность частью своего сечения располагаться в пазах 26 втулки 16 (фиг.8), не препятствуя прохождению хвостовика 8 бура 9 в направляющем цилиндре 3. Этому радиальному положению втулки 16 соответствует положение фиксатора 27, показанное на фиг.6. В прижатом к корпусу 1 положении втулки 16 запорные ролики 14 частью своего сечения размещаются в сквозных пазах 13 направляющего цилиндра 3, а другой частью своего сечения в секторных проточках 23 передней части втулки 16. В этом случае хвостовик 8 бура 9 беспрепятственно перемещается в отверстие направляющего цилиндра 3 до упора в промежуточный элемент 7, Затем втулка 16 отпускается и под действием пружины 18 стремится занять свое исходное положение, показанное на фиг.1 а. Это происходит при последующей ориентации путем поворота хвостовика 8 бура 9 до совмещения его пазов 15 со сквозными пазами 13 направляющего цилиндра 3. Возврат втулки 16 в исходное положение сопровождается перемещением запорнцх роликов 14 в сквозных пазах 13 направляющего цилиндра 3 до их контакта с пазами 15 хвостовика 8. Радиальное перемещение задорных роликов 14 в этом случае ограничивается стенками секторной проточки 17 задней части втулки 16. При этом в исходном положении втулки (фиг.1 а) 16 запорные ролики 14 частью своего сечения располагаются в сквоз 10 передней кромки 22 пазов 15 хвостовика 8 в запорные ролики 14. Вместе с хвостови ком 8 бура 9 в ту же сторону перемещается 25 30 в месте контакта запорных роликов 14 с, пазом 15 хвостовика 8 и не позволяет такого . рода хвостовикам 8 использовать буры 9 35 40 45 50 55 ных пазах 13 направляющего цилиндра 3, а другой частью сечения в пазах 15 хвостовика 8. За счет такого положения эапорныхроликов 14 осуществляется передача крутящего момента от направляющего цилиндра3 к хвостовику 8 бура 9. Для передачи крутящего момента используется только часть длины пазов 15 хвостовика 8, которая находится в контакте с запорными роликами 14, Другая часть длины пазов 15 хвостовика 8, ненаходящаяся в контакте с запорными роликами 14, необходима для обеспечения перевода машины на безударный холостой режим работы, осуществляемцй перемещением хвостовика 8 из положения на фиг.1 а в сторону его извлечения из направляющего цилиндра 3, до упора промежуточный элемент 7 и ударник 4. При этом воздушная подушка 5 через отверстия 12 холостого хода начинает сообщаться с атмосферой, что исключает возникновение разницы давлений над ударником 4 и под ним и, как следствие, ударного режима. Использование для .передачи крутящего момента неполной длины пазов 15 хвостовика 8 создает значительные удельные давления большого диаметра бурения. Увеличение диаметра бура 9 приводит к росту момента сопротивления и,как следствие,к увеличению удельных нагрузок в зоне контакта пазов 15 хвостовика 8 с задорными роликами 14, Это приводит к смятию профиля паза 15 хвостовика 8, заклиниванию его в устройстве и к поломке самого, устройства.Увеличение надежности устройства особенно при увеличении диаметра бурения определяется снижением удельных нагрузок на хвостовик бура, Это достигается возможностью передачи крутящего момента не только через запорные ролики 14, но и через сухари 25. Для этого в устройстве предусмотрена возможность использования и закрепления хвостовика 10 бура 11, как правило большего диаметра бурения, у которого кроме пазов 15 для взаимодействия с запорными роликами 14 имеется пара кулачковцх пазов 32 для взаимодействия с сухарями 25.Установка в устройстве бура 11 с таким хвостовиком 10 осуществляется прежде всего поворотом муфты 20, кинематически связанной с втулкой 16, в направлении, противоположном стрелке в (фиг,6), Поворот муфты 20 происходит с приложением неко5 10 15 20 25 30 35 торого усилия, необходимого для вывода иэ зацепления фиксатора 27 с продольным пазом 28 направляющего цилиндра 3. Величина усилия определяется как жесткостью пружины 29, прижимающей фиксатор 27, так и крутизной профиля продольных пазов 31 и 28, Поворот втулки 16 осуществляется до тех пор, пока фиксатор 27 не утопится в другой продольный паз 31, что сопровождается щелчком и является своего рода индикацией окончания поворота втулки 16. Угол поворота втулки равен углу й сдвига продольных пазов 28 и 31 направляющего цилиндра 3 относительно друг друга. Поворот втулки 16 из первого крайнего положения во второе сопровождается смещением ее пазов 26 относительно сухарей 27 и радиальных отверстий 24 направляющего цилиндра 3 на тот же угол а. При этом профиль пазов 26 втулки 16 выполнен так, что при повороте втулки 16 сухари 25 плавно сдвигаются в направлении друг к другу, При этом частью своего сечения сухари 25 выдвигаются в пределы внутреннего отверстия направляющего цилиндра 3 (фиг,5). Сухари 25 удерживаются в этом положении с одной стороны стенками втулки 16, а с другой заплечиками ЗЗ сухарей 25 (фиг,4), упирающимися в направляющий цилиндр 3, Закрепление бура 11 с хвостовиком 10,имеющим пару кулачковых пазов 32, осуществляется как и в первом положении втулки 16, показанном на фиг,1, перемещением муфты 20, а следовательно, и втулки 16 в направлении корпуса 1, преодолевая действие пружины 18. Удерживая втулку 16 в прижатом к корпусу 1 положении, хвостовик 10 бура 11 продвигает в отверстии направляющего цилиндра 3. Под действием хвостовика 10 запорные ролики 14 расходятся в стороны, размещаясь частью своего сечения в сквозных пазах 13 направляющего цилиндра 3. а другой частью своего сечения в секторных проточках 23 передней части втулки 16. Далее поворотом бура 11 ориентируют хвостовик 10 до совпадения его кулачковых пазов 32 с сухарями 25 и продвигают хвостовик 10 до упора в промежуточный элемент 7, Затем втулка 16 отпускается и под действием пружины 13 занимает свое исходное положение (фиг,4). При этом запорные ролики 14 перемещаются в сквозных пазах 13 направляющего цилиндра 3 до их контакта с пазами 15 хвостовика 10 и удерживаются в этом положении стенками секторных проточек 17 задней части втулки 16. Передача крутящего момента от направляющего цилиндра 3 к хвостовику 10 бура 11 в этом случае осуществляются не только через запорные ролики 14, но и через сухари 25. При этом площадь взаимного контакта между запорными роликами 14 и сухарями 25 с одной стороны и соответствующими пазами 15 и 32 хвостовика 10 с другой резко увеличивается, что приводит к пропорциональному уменьшению удельных давлений, а следовательно, к увеличению надежности эксплуатации устройства.В обоих радиальных положениях втулки 16, показанных на фиг,1 и 4, извлечение хвостовиков 8 и 10 из устройства осуществляется повторным осевым смещением втулки 16 к корпусу 1 и последующим перемещением хвостовика 8 или 10 в сторону, противоположную промежуточному .элементу 7. Осевое перемещение втулки 16 сопровождается свободным скольжением фиксатора 27 вдоль паза 28 и 31. Перемещение хвостовика 8 или 10 сопровождается взаимодействием передней кромки 22 пазов 15 с запорными роликами 14 и их разведением в стороны так, что располагаясь частью своего сечения в.сквозных пазах 13 направляющего цилиндра 3, а другой частью сечения в секторных проточках 23 переднейчасти втулки 16, запорные ролики 14 теряют контакт с пазами 15 и освобождают отверстие направляющего. цилиндра 3 для беспрепятственногб извлечения хвостовика 8 или 10,Вращение в направлении стрелки и направляющего цилиндра 3 (фиг.8), особенно в момент запуска машины сопровождается приложением значительной нагрузки на втулку 16, что может вывести из зацепления с направляющим цилиндром 3 фиксатор 27 и повернуть втулку 16 относительно направляющего цилиндра 3, Неопределенность взаимного. положения направляющего цилиндра 3 и втулки 16 могла бы нарушить работу устройства, Однако этого не происходит ни в одном из фиксированных положениях втулки 16. В положении втулки 16,показанном на фиг.2 и 8, кинематическая связь ее с направляющим цилиндром 3 обеспечивается сухарями 25, взаимодействующими с пазами 26 втулки 16 с одной стороны, и с радиальными отверстиями 24 направляющего цилиндра 3 с другой стороны, В положении втулки 16, показанном на фиг,4 и 5(см. также фиг.5) кинематическая связь ее с направляющим цилиндром 3 осуществляется запорными роликами 14, взаимодействующими со сквозными пазами 13 направляющего цилиндра 3 с одной стороны и с секторными проточками 17 втулки 16 с другой стороны. В данном случае это обеспечивается тем, что величина угла секторных проточек 17 втулки 16 соответствуетзначению угла а сдвига между собой про.дольных пазов 28 и 31 и определяющих крайние положения втулки 16 в радиальном положении.Выполнение втулки 16 с возможностью как поступательного движения относитель. но направляющего цилиндра 3, тэк и вращательного позволяет радиально установить втулку 16 в двух фиксированных положениях. В одном из них возможно закрепление хвостовиков 8 и имеющих только пазы 15 для взаимодействия и соответственно передачу момента от направляющего цилиндра 3 к буру только через запорные ролики 14. Это как правило буры 9 с небольшим диаметром бурения и, следовательно, небольшим моментом сопротивления при бурении.В другом из них возможно закрепление хвостовиков 10, имеющих, помимо пазов 15 для взаимодействия с запорными роликами 14, кулачковые пазы 32 для взаимодействия с сухарями 25. Это позволяет осуществлять передачу существенно больших значений момента сопротивления соответственно при работе с бурами 11 большего диаметра бурения. Вместе взятое позволяет не только расширить сферу применения. закрепляя буры 9 и 11 с хвостовиками 8 и 10 различной конструкции, но главное повысить надежность устройства, особенно при бурении бурами 11 с большим диаметром бурения,Экономический эффект от применения вееюагвемого устройства зввечается в увеюеении надежности. При прочих равных условиях устройство позволяет в 2-3 раза увеличить ресурс машины.Например, в перфораторе. выполненном в соответствии с прототипом, безоткэз нэя наработка устройства креплениярабочего инструмента с буром максимального диаметра составляет 30 ч.Выполнение перфоратора в соответствии с предлагаемым устройством увеличи веет безотказную наработку в 2-3 разасоответственно до 60-100 ч.Формула изобретения Устройство крепления рабочего инструмента, содержащее корпус, размещен ные в нем с возможностью вращениянаправляющий цилиндр со сквозными пазами для размещения запорных роликов и взаимодействия с пазами хвостовика рабочего инструмента и охватывающую ролики 20 подпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещения относительно направляющего цилиндра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения надежности, оно снабже но двумя сухарями и фиксатором, втулкаустановлена с возможностью поворота и в ней выполнены радиальные отверстия для установки фиксатора, две диаметральные секторные проточки и два паза для взаи модействия с запорными роликами и сухарями соответственно, последние размещены в радиальных отверстиях направляющего цилиндра с возможностью радиального перемещения, а на внешней 35 поверхности направляющего цилиндра выполнены два продольных паза для взаимодействия с фиксатором