Буровой станок

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТ У АВТО го СССР 981,горноениетанокдвигатрумент инер ащеателси 7 с вы- внутотносится к горной в частности к буро ной трансмиссией состоящей иэ вед авновешенных с через оси 7 5, ведомого элем в виде полого вал одно целое с сол находящейся в за вешенньми сателл низмов свободног нарукная обоймаа вращения,лемента 5, неов 6, связанэлементомвыполненногодиненного зашестерней 9,и с неуравноИэобретениомышленност его э еллит урных вым станкам. Цель изобр с ведущимента 8 ппе ния бурения, ображена ки ового станк ст зво ител матиежема б а чер чной ская корпупепл ок состоит и ов двух меха- СХ), причем из них соетам порос хвос- инерциоь о двигател инструмент рый связан са 1, приводо раз рушающтовиком 4,ход0 од ко ГОСУД АРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Горловский дзилиал Донецкполитехнического института(57) Изобретение относится кму оборудованию. Цель - повьпппроизводительности. Буровой свключает корпус 1, приводнойтель 2, породоразрушающий инс3 с хвостовиком 4, связаннымционной трансмиссией приводания. Последняя включает ведущэлемент 5, неуравновешенные слиты (С) 6, связанные через оэлементом5, и ведомый элеменполненный в виде полого вала ри которого с возможностью осевогоперемещения размещен боек 30, Боек30 жестко соединен с солнечной косозубой шестерней (Ш) 31, которая находится в зацеплении с неуравновешенными косозубыми С 29На Ш 31 опираются и пружины 32, имеющие опору наводило 33 и элемент 5, Шлицевым соединением боек 30 связан с наружнойобоймой 10 механизма свободного хода.Наружная обойма 1 О соединена с породораэрушающим инструментом 3, ГрузыС 29 размеены диаметрально противоположно грузам С 6. Двигатель 2 приводит во вращение элемент 5 с неуравновешенными С 6 и 29. При вращенииС 6 вокруг Ш 9 и С 29 вокруг Ш 3 1 навал 8 и боек 30 действуют знакопеременные вращающие моменты. С увеличением момента сил сопротивления напородоразрушающем инструменте 3 происходит автоматическое бесступенчатоеуменьшение угловой скорости породоразрушающего инструмента 3 и увеличение энергии удара, 1 ил, 3 1504322динена с хвостовиком 4 кулачковоймуфтой, обеспечивающей жесткую связьхвостовика 4 и обоймы 10 в окружающемнаправлении и возможность перемеще 5ния хвостовика 4 относительно обоймы10 в осевом (линейном) направлении вопределенных пределах (обычно, не более 1012 мм), а наружная обойма11 другого механизма свободного ходачерез шестерни 12, 13 соединена сзадающим устройством 14, выполненным,например, в виде регулировочного насоса с регулируемым сопротивлениемна выходе. При этом обе наружные 15обоймы 10 и 11 МСХ снабжены тормозными устройствами 15 и 16 с автономнымиприводами, а внутренние обоймы 17 и18 МСХ жестко установлены на ведомыйэлемент 8 импульсатора и соединены 20с механизмом подачи породораэрушающего инструмента. Этот механизм содержит шестерню 19, гайку 20 и ходовойвинт 21. Регулятор механизма подачивыполнен в виде дифференциального механизма, включающего центральные колеса 22 и 23, связанные с наружнымиобоймами 10 и 11 МСХ пульсатора, сателлиты 24, водило 25, связанное через зубчатый венец 26 с механизмом 30подачи, механизма свободного хода,внутренняя обойма 27 которого соединена с наружной обоймой 11 противоположно направленного ему механизмасвободного хода импульсатора, а наружная обойма 28 - с корпусом 1 бурового станка, Косозубые неуравновешенные сателлиты 29, как и неуравновешенные сателлиты 6, связаны черезоси 7 с ведущим элементом 5, Причем 40сателлиты 6 и 29 посажены на оси 7неподвижно вдоль последних и имеютсвободу в окружном направлении, агрузы неуравновешенных сателлитов29 размещены диаметрально противопо 45ложно грузам неуравновешенных сателлитов 6. Боек 30 жестко соединен ссолнечной косоэубой шестерней 31,которая в зацеплении с неуравновешенными косозубыми сателлитами 29 и накоторую опираются пружины 32, Пружины 32 имеют опору на водило 33 иведомый элемент 5, причем боек 30связан с наружной обоймой 10 МСХ шлицевьм соединением, подвижным в осевомнаправлении,Буровой станок работает следующимобразом. Двигатель 2 приводит во вращение ведущий элемент 5 с неуравновешенными сателлитами 6 и 29. При вращении неуравновешенных сателлитов 6 вокруг солнечной шестерни 9, закрепленной на полом валу 8, и вращении неуравновешеннь;х сателлитов 29 вокруг солнечной шестерни 31, закрепленной на бойке 30, на вал 8 и боек 30 действуют энакопеременные вращающиемоменты, закон изменения которых носитсинусоидальный характер с периодом,равным времени одного оборота неуравновешенных сателлитов 6 и 29 относительно собственной оси вращения, Знакопеременный вращающий момент, действующий со стороны неуравновешенныхсателлитов 6 на солнечную шестерню 9 и вал 8, в зависимости от положения ведущего элемента 5 и вала 8 разгоняет последний до угловой скорости наружных обойм 10 и 11, которые могут вращаться и в процессеработы вращаются только в разные стороны, При этом импульс знакопеременного вращающего момента, действующий в сторону вращения ведущего элемента 5, считается положительным, импульсзнакопеременного вращающего момента, действующий в противоположную сторону, - отрицательньи. В положительной фазе цикла импульс энакопеременного момента, действующий на вал 8, со стороны неуравновешенных сателлитов 6, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в отрицательной фазе предыдущего цикла), его остановку и разгондо угловой скорости наружной обоймы 10, включение механизма свободного хода, совместный разгон вала 8 с наружной обоймой 10 и передачу вращающего момента через хвостовик 4 породораэрушающему инструменту 3. Одновременно при вращении сателлитов 6вокруг солнечной шестерни 9 вращаютсяи неуравновешенные косозубые сателлиты 29 вокруг солнечной шестерни 31, закрепленной на бойке 30, на который также действует знакопеременный вращающий момент. Положительному импульсу знакопеременного вращающего момента нмпульсатора соответствует отрицательный импульс, создаваемый неуравновешенными сателлитами 29, и наоборот. Импульсы энакопеременных моментов на обойме 10 и бойке 30 должны быть противоположно22 5 15043направлены, что необходимо для лучшейорганизации удара, численное значениемомента положительного импульса импульсатора должно быть в несколько5(3-5) раз больше отрицательного импульса момента, создаваемого неуравновешенными косозубыми сателлитами29. Тогда при вращении обоймы 10 вположительной фазе цикла на боек 1030 действует момент, в несколько раэбольший, чем противоположно направленный отрицательный импульс момента,созданный, косоэубыми неуравновешенными сателлитами 29, 15Таким образом, в этом случае момент на бойке 30 в отрицательной фазене может реализоваться во вращательное движение и за счет косоэубогозацепления весь входной момент преобразуется в силу удара, посредствомкоторой боек 30 будет наносить ударпо хвостовику 4, что способствуетувеличению производительности буренияшпуров в твердых породах, Одновременно с обоймой 10 вращается колесо 22дифференциального механизма, В этойфазе цикла наружная обойма 11, вращаясь по инерции, приводит во вращение связанное с ней центральное колесо 23 дифференциального механизма.Разность скоростей центральных колес22 и 23, вращающихся в разные стороны, обусловливает переносное движениесателлитов 24 и водила 25 дифференциального механизма с определеннойугловой скоростью. Водило 25 жесткосоединено с зубчатым венцом 26, который приводит в действие через шестерню 19 гайку 20, перемещая ее вместе с корпусом 1 относительно непод 40вижного винта 21 подачи, обеспечиваяподачу породоразрушающего инструмента 3 в рабочую зону,В отрицательной фазе цикла импульс знакопеременного вращающегомомента, действующий на вал 8 со стороны неуравновешенных сателлитов 6,вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в положительной фазе цикла), егоостановку и разгон до угловой скорости наружной обоймы 11, после включения МСХ совместный разгон вала 8,наружной обоймы 11 и связанных с нейшестерни 12 и центрального колеса 23дифференциального механизма, С шестерни 12 импульс знакопеременноговращающего момента через шестерню 1:1 передается на задающее устройство 14, В этой же фазе цикла наружная обойма 10 и связанные с ней хвостовик 4 с породораэрушающим инструментом 3 и центральное колесо 22 вращаются по инерции до тех пор, пока импульс знакопеременного вращающего момента, действующий со стороны неуравновешенных косозубых стателлитов 29, не изменит знак на противоположный, Тогда направление действия момента совпадает с направлением вращения обймы 10, т.е, ее вращение уже будет осуществляться бойком 30, который будет двигаться в осевом направ" ленни, возвращаясь в исходное положение, Разность угловых скоростей центральных колес 22 и 23, как и прежде, определяет действие механизма подачи, обеспечивая и в этой фазе цикла подачу породоразрушающего инструмента 3 в рабочую зону, Так распределяются положительные и отрицательные импульсы вращающего момента и осуществляется работа инерционного привода при определенных величинах моментов сил сопротивления на породораэрушающем инструменте 3, обусловленных физико-механическими свойствами буримой породы.При этом связанное с наружной обоймой 11 через шестерни 12 и 13 задающее устройство 14 создает сопротивление вращению обоймы 11, которое может регулироваться по величине, например, путем принудительного изменения сопротивления на выходе гидравлического насоса, Автоматическое распределение мощности приводного двигателя между движениями вращения породораэрушающего инструмента 3 и его подачи механизмом подачи в зависимости от физико-механических свойств буримой породы обеспечивается тем, что величина положительного и отрицательного импульсов знакопеременного вращающего момента, действующего со стороны неуравновешенных сателлитов 6 на ведомый элемент 8, и величина отрицательного и положительного им пульсов энакопеременного вращающего момента, действующего со стороны неуравновешенных косоэубых сателлитов 29 на боек 30,тем больше, чем скорость сателлитов 6 и 29 относительно ведущего элемента 5, которая зависит отвеличины момента сил сопротивления на породоразрушающем инструмен 1504322те 3; наружные обоймы 1 О и 11 МСХимпульсатора соединены между собойчерез дифференциальный механизм, аводило 25 дифференциального механизма кинематических связано с механизразности скоростей центральных колес 22 и 23 и уменьшению угловых скоростей водила 25, зубчатого венца 26, шестерни 19 и гайки 20, в результате чего уменьшается величина подачи 25 породоразрушающего инструмента 3, Одновременно происходит уменьшение угловой скорости вала 8 в направлении действия положительного импульса энакопеременного вращающего момента импульсатора, а также уменьшение угловой скорости бойка 30 в направлении действия отрицательного импульса знакопеременного вращающего момента ударника и увеличение относительных скоростей 6 35 во время отрицательной фазы цикла им" пульсатора и сателлитов 29 во времяположительной фазы цикла ударникаВследствие этого увеличивается положительный импульс момента импульсато" 4ра и отрицательный импульс ударника,что необходимо для прмдоления моментов сил сопротивления на породоразрушающем инструменте 3, т,е. увеличивается крутящий момент и параметры 45 удара на породоразрушающем инструмен"те 3, в результате обеспечиваетсяболее высокая производительность бурового станка. При этом увеличениеотносительных скоростей неуравновешенных сателлитов 6 и 29 во время соответствующих фаэ циклов пропорционально увеличению момента сил сопротивления, причем каждому значениюмомента сил сопротивления соответствуют определенные значения относительных скоростей неуравновешенныхсателлитов 6 и 29 и величины импуль 55 мом подачи породораэрушающего инструмента 3; наружная обойма 10 МСХ, пе"редающая вращение породоразрушающеуинструменту 3, связана с бойком 30щлицевым соединением, подвижным в соосевом направлении, Так, например,увеличение момента сил сопротивленияна породоразрушающем инструменте 3приводит к уменьшению угловой скорости наружной обоймы 10 и связанного сней центрального колеса 22 дифференциального механизма, а угловая ско"рость наружной обоймы 11 и связанного с ней центрального колеса 23 возрастает, что приводит к уменьшению сов соответствующих знаков энакопеременных вращающих моментов, создаваемых импульсатором и ударным механизмом.С увеличением момента сил сопротивления на лородораэрушающем инструменте 3 происходит автоматическое бесступенчатое уменьшение угловой скорости лородоразрушающего инструмента 3, увеличение знакопеременного вращающего момента на нем и увеличение параметров (энергии) удара, Увеличенная ударная нагрузка позволяет породоразрушающему инструменту в внедриться в породу на большую глубинуВ результате этого происходит значительно большее разрушение породы (скалывание, смятие), чем при статическом воздействии на породораэрушающий инструмент, а также разрушение еще неразрушенной горной породы (образование трещин, отслаивание), тем самым снижается крепость породы, Поэтому возросший вращающий момент обеспечивает более эффективное резание породы эаглубленным инструментом. При этом уменьшается величина подачи породоразрушающего инструмента, С уменьшением величины подачи прогрессирующее падение угловой скорости породоразрушающего инструмента 3 прекращается, что приводит к выходу инерционного привода бурового станка на новый установившийся режим работы с локализацией изменений скоростных и силовых параметров в определенной области, определяемой сопротивлением породы и задающего устройства. При значительном увеличении момента сил сопротивления на породораэрушающем инструменте 3 значения положительного импульса знакопеременного вращающего момента импульсатора и отрицательного импульса энакопеременного вращающего момента ударника макси- . мально возрастают, т.е. вращающий момент и показатели (энергия) удара на породоразрушающем инструменте 3 достигают своих максимальных значений, которые может обеспечить привод бурового станка. Если же и после этого момент сил сопротивления будет не преодолен на породораэрушающем инструменте 3, то разность угловых скоростей центральных колес 22 и 23 станет равной нулю, что соответствует режиму работы инерционного привода с нулевой подачей породоразрушающего1504322 Формула изобретения Буровой станок по авт, св. В 1004596, о т л и ч а ю щ и й с яСоставитель М.НесноваТехред А, Кравчук ктор М,Васильева Веселовская дакт Заказ 5224/32 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина,101 инструмента 3. Момент наступления этого режима, а также соответствующие ему величины скоростных и силовых параметров на породоразрушающем ин 5 струменте 3 и механизме подачи зависит от сопротивления породы и задающего устройства 14, которое создает сопротивление вращению наружной обоймы 11, Сопротивление задающего устройство должно быть отрегулировано так, чтобы режим работы цикла с нулевой подачей породоразрушающего ин-.струмента 3 наступал при кинематическом передаточном числе (отношение 15 числа оборотов породоразрушающего 3 к числу оборотов вала двигателя 2), соответствующем минимально допустимому КПД при работе рассматриваемого привода. 20 тем, что, с целью повышения проиэво;дительности бурения, он снабжен ударным механизмом, выполненным в видеимпульсатора, содержащего установленные на осях сателлитов инерционнойтрансмиссии вращения водило и косоэубые неуравновешенные сателлиты,связанные с косозубой солнечной шес"терней, которая жестко связана с бойком и подпружинена относительно водила и ведущего элемента инерционнойтрансмиссии привода вращения, причемведомый элемент последнего выполненв виде полого вала, внутри которогос возможностью осевого перемещенияразмещен боек, который связан посредством шлицевого соединения с наружнойобоймой механизмв свободного хода,соединенной с породоразрушающим инструментом, а грузы на сателлитахинерционной трансмиссии привода вращения и косоэубых неуравновешенныхсателлитах расположены диаметральнопротивоположно.