Вращатель бурильной машины

Э СОВЕТСНИХЦИАЛИСТИЧЕСНИХПУБЛИК 59 Е 21 С 3/О РЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВ льство СССР 1969. тво СССРбб 7 и СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(71) Норильский ордена Ленина иордена Трудового Красного Знаменигорно-металлургический комбинатим. А.П.Завенягийа(56) 1. Авторское свидетеР 276854, кл. Е 21 С 1/12,2 Авторское свидетельспо заявке )б 2979565,кл, Е 21 С 3/00, 1980 (прототип ).(54)(57) ВРАЩАТЕЛЬ БУРИЛЬНОЙ МАИИНЫ, включаищий корпус со шпиндельным узлом, волновой редуктор с гибким и неподвижным зубчатыми колесамн,пневмодвигатель слопатками и рас.пределнтельным узлом с эолотниковымиканалаье,генератор волн с роликамин зубчатую муФту, о т л и ч а юц и.й с я тем, что, с целью повышения мощности и КПД вращателя приодновременном обеспечении его ком.пактности., гибкое зубчатое колесовыполнено многослойным и не ьеиеечем один из средних слоев выполнениз более эластичного материала, причем золотниковые каналы выполненыв одном из средних слоев гибкогозубчатого колеса, а зубчатое зацепление полумуФты образовано частьювнешней поверхности гибкого зубча"того колеса.10 Изобретение относится к горнойпромышленности, в частности к вращателям бурильных машин ударно-вращательного бурения.Известен вращатель бурильной машины, включающий корпус с шпиндельным узлом, пневмодвигатель и волновой двухступенчатый редуктор с гибким зубчатым колесом 1 3.Недостатком данного вращателяявляется то, что использованиедвухступенчатого волнового редуктораприводит при длительной эксплуатации к потере мощности устройствавследствие перегрева волновой передачи, 15Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является вращательбурильной машины, включающий корпуссо шпиндельным узлом, волновойредуктор с гибким и неподвижным зубчатыми колесами, пневмодвигатель слопатками и распределительным узлом с золотниковыми каналами, ге,нератор волн с роликами и зубчатуюмуфту 2;Недостатком известного вращателяявляется то, что при длительнойэксплуатации в результате износагибкого колеса и возможности радиальной вибрации в муфтовом зацеплении происходит снижение мощностивращения и его КПД.Цель изобретения - повышение мощности и КПД вращателя при одновре,менном обеспечении его компактности. 35Укаэанная цель достигается тем,что во вращателе бурильной машины,включающем корпус со шпиндельным уз"лом, волновой редуктор с гибкими неподвижным зубчатым колесами, 40пневмодвигатель с лопатками и распределительным узлом с золотниковыми каналами, генератор волн с роликами и зубчатую муфту, гибкоезубчатое колесо выполнено многослойным и не менее чем один иэ среднихслоев выполнен из более эластичного.материала, причем золотниковые каналы выполнены в одном иэ среднихслоев гибкого зубчатого колеса, аЗубчатое зацепление полумуфты образовано частью внешней поверхностигибкого зубчатого колеса.На фиг. 1 показан вращатель,осевой разрез винтовые золотниковые канаты для наглядности показаныв плоскости разреза);на Фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел1 на фиг. 1 (развертка винтовыхзолотниковых каналов ).Вращатель бурильной машины 60включает в себя пневмоударный 1 ишпиндельный 2 узлы, последний изкоторых соединенчерез шлицы зубчатой муфты 3 с гибким зубчатым колесом 4 гибкий обод 5 которого , 65 скреплен с резиновым слоем б и гибким защитным металлическим кольцом 7. Внутри многослойного гибкого обода 5 размещены лопатки 8 в пазах выступа крышки 9Многослый гибкий обод 5 имеет отверстия 10 с винтовыми золотниковыми каналами 11, ко" торые сообщаются с каналами 12 и 13, выполненными в крышке 9. В крышке 9 имеется еще кольцевой канал 14, который сообщается с пазами, в которых размещены лопатки 8.Снаружи гибкого обода 5 установлен эллиптичный или кулачкового профиля ) генератор 15 волн на роликах 16, которые механически передают его внутренний эллиптический профиль собственно ободу 5, т.е на придание ободу 5 эллиптичного профиля не расходуется внешняя энергия, а сам генератор 15 является механическим генератором волн обода 5Гибкое зубчатое колесо.4 находится в постоянном зацеплении с неподвижным жестким колесом 17, закрепленным в корпусе 18. Между зубчатой муфтой 3 и корпусом 18 установлен реэино-металлический упорный подшипник 19.На гибком ободе 5 снаружи закреплена насадка 20 для герметизации его эолотниковых каналов 11 по его торцу.Гибкий обод 5 конструктивно объединяет в одну деталь гибкое зубчатое колесо 4 и гибкую зубчатую полумуфту 21.Многослойный гибкий обод 5 сгйбким наружным зубчатым колесом 4 и с лопатками 8, прилегающими к нему изнутри, образует встроенный мотор редуктора"вращателя бурильной машины.Распределительный узел выполнен в виде золотниковых контактов 8 гибкого зубчатого колеса, кольцевых разделительных каналов 12 и 1 3 крышки 9.Эолотниковые каналы 11, благодаря эллиптичности профиля торца гибкого обода 5, сообщаются через каждые примерно ) 90.О поочередно с кольцевыми разделительными каналами 12 и 13 в крышке 9 через их отверстия.Например, на фиг. 1 обе вершины волн эллиптичного обода 5 с эолотниковыми каналами 11 находятся в зоне сообщения с кольцевым каналом 12, а остальная часть его с золотниковыми каналами находится в зоне сообщения с кольцевым каналом 13, При этом вход каждого золотникового винтового канала 11 развернут относительно его выхода примерно на 45 140 - 50 ), что и обеспечивает диаграмму сил, показанную на Фиг. 2.10 Угол 45 является оптимальным для устройства, но устройство достаточно работоспособно в диапазоне углов 40 - 50 , а допуск Ф 5 О обеспечивает его высокую технологичность при конструировании, изготовлении и ремонте, 5Все трущиеся резиновые поверхностиустройства выполйены технологически с антифрикционными свойствами (или резиновые элементы могут быть заменены на фторопластовые, капроновые и др.).Стрелки В, С, Д и Е указывают направление движения энергоносителя в определенный момент времени. Векторы р и Р соответственно обозначают давление энергоносителя и результирующую силу от этого давления; Симметричная степень эллиптичностн гибкого зубчатого колеса обозначена .через е.Бурильная машина работает следующим образом.При подаче энергоносителя по стрелке В в кольцевую полость 12 и далее через винтовые золотниковые каналы 11 и отверстия 10 в опреде".: ленную внутреннюю часть гибкого обода 5, в пространства между прижатыми к нему лопатками 8, создаются два рабочих сектора (два поршня ) с результирующими силами Р (фиг. 2) Гиб- З 0 кое зубчатое. колесо 4 начинает волнообразно перемещаться относительно жесткого зубчатого колеса 17 и за ;один цикл повернется на угол, соответствующий числу их Разницы зубьев. 35За один цикл волнового движенйя гибкого зубчатого колеса 4 генератор 15 волн на своих роликах 16 сделает . один полный оборот. За то время все винтовые золотниковые каналы 40 11 пройдут зоны нагнетания энергоносителя и его продувки дважды.В то же время зубчатая муфта 3, имеющая равное отверстное числозубьев на гибком ободе 5, синхронноповернется вместе с зубчатым колесом 4. Далеечерез свои шпицы зубчатая муфта 3 повернет на этот же угол шпиндельный узел 2. Ко втулке присоединен на резьбе буровой инструмент, который вращается и получает ударные импульсы.Если у обода 5 секторы первого И третьего квадрантов фиг, 2) в данный момент находятся под рабочим давлением, то его секторы второго и четвертого квадрантов сообщаются с атмосферой через соответствующие золотнкковые каналы 11, кольцевыеканалы 13 и далее по стрелке С,Все лопатки 8 во время работы плотно прижаты к внутренней поверхности обода 5 давлением энергоносителя, подводимого во все пазы через кольцевой канал 14 по срелке Д.Лопатки 8 во время работы движутся только возвратно-поступательно и не вращаются. При этом скорость проскальзывания обода 5 относительно лопаток 8 мала. Реверс вращателя бурильной машины осуществляется изменением направления подачи энергоносителя в кольцевых каналах 12 и. 13 т,е, энерго носительподается в противоположном направлении стрелки С в кольцевой канал 13 через соответствующие золотниковые каналы 11 в сек" торы второго и четвертого квадрантов . внутри обода 5, Отработанный энергоноситель иэ секторов первого и третьего квадрантов по 1 кольцевому каналу выходит в атмосферу в противоположнбм направлевии стрелки В.При использовании предлагаемого вращателя за счет многослойности гибкого зубчатого колеса обеспечивается воэможность для генерирования .и передачи значительной мощности, больших крутящих моментов и к 6 иструктивного совмещения функций силового элемента с функциями золотнйщ,./5 130 Филиал ППП "Патен ", г. Ужгород, ул. Проектна И Г о д Мос раж 603 Подп сударственного комит лам изобретений и от ва, Ж, Раушская"н ноеа СССытий