Буровой станок

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ

Союз Севетсиих

Социалистических

Республик (»)1 004596 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.09.81 (21) 3336780/22-03 (51) М.К, Е. 21 В 3/02 с присоединением заявки №вЂ”. Гевудэратпевй кеантвт

СССР

Ne деим изебрйтванй

N внРмей (23) Приоритет—

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.83 (53) УДК 622.242 (088.8),-;ä

В. Г. Белоглазов, А. В. Куница, В. В. Куница и И. В 4 риц11К .";- ., -, ..

1 (1:, J

Горловский филиал Донецкого ордена Трудового Красного;Иййййя- :— политехнического института (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) БУРОВОЙ СТАНОК

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым станкам.

Известен буровой станок, включающий корпус, приводной двигатель, трансмиссию привода вращения и подачи породоразрушающего инструмента и регулятор подачи (11, Однако в этом станке не предусмотрена возможность бурения с сообщением дополйительных вибраций породоразрушающему инструменту.

Наиболее близким к предлагаемому является буровой станок, включающий корпус, приводной двигатель, инерционную трансмиссию привода вращения породоразрушак щего инструмента, механизм подачи породоразрушающего инструмента с регулятором (2).

Однако в устройстве не обеспечено перераспределение приводной мощности между механизмами подачи и вращения в завиеимости от физико-механических свойств буримой породы, что снижает его производительность.

Цель изобретения — повышение производительности станка за счет обеспечения перераспределения приводной мощности между механизмами подачи и вращения в зависимости о физико-механических свойств бури мой породы.

Поставленная цель достигается тем, что буровой станок, включающий корпус, приводной двигатель, инерционную трайсмиссию привода вращения породоразрушаю.щего инструмента, механизм подачи породо- разрушающего инструмента с регулятором, снабжен задающим блоком и механизмом .свободного хода, трансмиссия привода вращения выполнена в виде импульсатора с двумя механизмами свободного хода, наружные обоймы которых снабжены тормозными устройствами с автономными приводами и соединены с регулятором механизма.подачи, а их внутренние обоймы жестко установлены на ведомом элементе импульсатора, при этом одна из наружных обойм сое. динена с породоразрушающим инструмен о том, а другая — с задающим блдком, причем регулятор механизма подачи выполнен в виде дифференциального механизма, каждое центральное колесо которого кинематически связано с наружной обоймой од1004596 ного из механизмов свободного хода импульсатора, а водило — с механизмом подачи, причем внутренняя обойма механизма свободного хода соединена с наружной обоймой, противоположно направленного ему механизма свободного хода импульсатора, а наружная — с корпусом станка, при этом задающее устройство выполнено в виде гидравлического насоса с регулируемым сопротивлением на выходе.

На чертеже представлена кинематическая схема устройства.

Буровой станок состоит из корпуса 1, приводного двигателя 2, породоразрушающего инструмента 3, связанного с валом 4 инерционной трансмисии привода вращения, включающей планетарный импульсатор, состоящий из ведущего элемента 5, неуравновешенных сателлитов 6, связанных через оси 7 с ведущим элементом 5 и ведомого элемента 8, выполненного в виде вала с солнечной шестерней 9, находящейся в зацеплении с неуравновешенными сателлитами 6, двух механизмов свободного хода, причем наружная обойма 10 одного из них соединена с породоразрушающим инструментом 3, а наружная обойма 11 другого, через шестерни 12 и 13 — с задающим устройством 14, выполненным в виде регулируемого насоса с регулируемым сопротивлением на выходе, при этом обе наружные обоймы 10 и 11 снабжены тормозными устройствами 15 и 16 с автономными приводами, а их внутренние обоймы 17 и 18 жестко установлены на ведомом элементе 8 импульсатора механизма подачи породоразрушающего инструмента, включающего шестерню 19, гайку 20 и ходовой винт 21, регулятора механизма подачи, выполнен- 35 ного в виде дифференциального механизма, включающего центральные колеса 22 и 23, связанные с наружными обоймами 10 и Il механизмов свободного хода импульсатора, сателлиты 24, водило 25, связанное через зубчатый венец 26 с механизмом подачи, 4О механизма свободного хода, внутренняя обойма 27 которого соединена с наружной обоймой 11 противоположно направленного ему механизма свободного хода импульсатора, а наружная обойма 28 — с корпу- 4 сом 1 станка.

Устройство работает следующим образом.

Двигатель 2 приводит во вращение ведущий элемент 5 с неуравновешенными сателлитами 6. При вращении неуравновешенных сателлитов 6 вокруг солнечной шестерни 9, закрепленной на валу 8, на последний действует знакопеременный вращающий момент, закон изменения которого носит синусоидальный характер, с периодом, равным времени одного оборота неуравновешенных сателлитов 6 относительно собственной оси вращения 7. Этот знакопеременный вращающий момент, в зависимости от относительного положения ведущего элемента 5 и вала 8, разгонявтпоследний до угловой скорости наружных обойм 10 и 11, которые вращаются в разные стороны. При этом импульс знакопеременного вращающего момента, действующий в сторону вращения ведущего элемента 5, считается положительным, импульс знакопеременного вращающего момента, действующий в противоположную сторону — отрицательным.

В положительной фазе цикла импульс знакопеременного вращающего 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 разгон до угловой скорости наружной обоймы 10, включение механизмов свободного хода, совместный разгон вала 8 с наружной обоймой 10 и передачу вращающего момента на породоразрушающий инструмент 3 для преодоления момента сил сопротивления, определяемых рабочи м процессом. Одновременно приводится во вращение центральное колесо 22 дифференциального механизма. B этой фазе цикла наружная обойма 11, вращаясь по инерции приводит во вращение, связанное с ней центральное колесо 23 дифференциального механизма. Разность скоростей центральных колес 22 и 23 (вращающихся в разные стороны), обуславливает переносное движение сателлитов 24 и водила 25 дифференциального механизма с определенной (этой разностью) угловой скоростью. Водило 25 жестко соединено с зубчатым венцом 26, который приводит в действие через шестерню 19 гайку 20, перемещая ее вместе с корпусом 1, относительно неподвижного винта 21, механизма подачи, обеспечивая подачу породоразрушающего инструмента 3 в рабочую зону.

В отрицательной фазе цикла импульс знакопеременного вращающего момента, действующий на вал 8 со стороны неуравновешенных сателлитов 6, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в положительной фазе цикла), его остановку и разгон до угловой скорости наружной обоймы 11, и затем, после включения МСХ совместный разгон вала 8, наружной обоймы 11 и связанных с ней шестерни 12 и центрального колеса 23 дифференциального механизма. С шестерни 12 импульс знакопеременного вращающего момента через шестерню 13 передается на задающее устройство 14. В этой же фазе цикла наружная обойма 10 и связанные с ней шпиндель 3 и центральное колесо

22 вращаются по инерции. 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 или обрабатываемого материала к

1004596

30

55 породоразрушающему инструменту 3. Так распределяются положительный и отрицательный импульсы вращающего момента и осуществляется работа инерционного привода при определенных величинах моментов сил сопротивления на породоразрушающем инструменте 3, обусловленных физикомеханическими свойствами обрабатываемого материала. При этом связанное с наружной обоймой 11 через шестерни 12 и 13 задающее устройство 15 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 породоразрушающим инструментом 3 и механизмом подачи в зависимости от физико-механических свойств буримой породы обеспечивается тем, что, во-первых, величина положительного и отрицательного импульсов знакопеременного вращающего момента, действующего со стороны неуравновешенных сателлитов

6 на ведомый элемент 8 тем больше, чем больше скорость неуравновешенных сателлитов 6 относительно ведущего элемента 5, которая зависит от величины момента сил сопротивления на породоразрушающем инструменте 3, во-вторых, наружные обоймы

10 и 11 механизмов свободного хода импульсатора соединены между собой через дифференциальный механизм, а водило 25 дифференциального механизма кинематически связано с механизмом подачи породоразрушающего инструмента 3. Так, например, увеличение момента сил сопротивления на породоразрушающем инструменте 3 приводит к уменьшению угловой скорости наружной обоймы 10 и связанного с ней центрального колеса 22 дифференциального механизма„а угловая скорость наружной обоймы 11 и связанного с ней центрального колеса 23 возрастает, что приводит к уменьшению разности угловых скоростей центральных колес 22 и 23 и уменьшению угловых скоростей водила 25, зубчатого венца 26, шестер.ни 19 и гайки 20, чем уменьшается величина подачи породоразрушающего инструмента 3. Одновременно происходит уменьшение угловой скорости вала 8 в направлении действия положительного импульса знакопеременного вращающего момента и увеличение относительной скорости неуравновешенных сателлитов 6 во время отрицательной фазы цикла, следствием чего является увеличение положительного импульса момента, что и необходимо для преодоления момента сил сопротивления на породоразрушающем инструменте 3. При этом увеличение относительной скорости неуравновешенных сателлитов 6 во время фазы цикла пропорционально увеличению момента сил сопротивления, причем каждому значению момента сил сопротивления соответствуют определенные значения относительной скорости неуравновешенных сателлитов 6 и величины положительного импульса знакопеременного вращающего момента.

С увеличением момента сил сопротивления на породоразрушающем инструменте 3 происходит автоматическое бесступенчатое уменьшение угловой скорости породоразрушающего инструмента 3 и увеличение вращающего момента на нем. При этом уменьшается величина подачи породоразрушающего инструмента 3. 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 на выходе, задающего устройства. При значительном увеличении момента сил сопротивления на породоразрушающем инструменте

3 разность угловых скоростей центральных колес 22 и 23 может стать равной нулю, что соответствует режиму работы инерционного привода с нулевой подачей породоразрушающего инструмента 3. Момент наступления этого режима, а также соответствующие ему величины скоростных и силовых параметров на породоразрушающем инструменте

3 и механизме подачи, зависят от сопротивления задающего устройства, которое создает сопротивление вращению наружной обоймы 11. Сопротивление задающего устройства должно быть отрегулировано так, чтобы режим работы инерционного привода с нулевой подачей породоразрушающего инструмента 3 наступал при кинематическом передаточном числе (отношение числа оборотов породоразрушающего инструмента 3 к числу оборотов вала двигателя 2), соответствующему минимально допустимому при работе инерционного привода КПД.

При аварийном возрастании момента сил сопротивления на породоразрушающем инструменте 3, когда последний останавливается, разность угловых скоростей центральных колес 22 и 23 изменит знак. Вследствие чего изменится направление вращения водила 25, т. е. изменится направление подачи породоразрушающего инструмента 3 и исключается аварийная ситуация.

В процессе отвода породоразрушающего инструмента 3 момент сил сопротивления на нем снижается до тех значений, пока он и наружная обойма 10 вновь не начнут вращаться. В этом случае происходит автоматическое возобновление рабочего процесса после устранения аварийной ситуации.

Кроме того, для обеспечения ускоренной подачи породоразрушающего инструмента 1 в рабочую зону, при отсутствии сил сопротивления на последнем, необходимо наружную обойму l I затормозить тормоз1004596 ным устройством 15 до полной остановки.

Вследствие чего, наружная обойма 10 получит ускоренное вращение и через центральное колесо 22, сателлит 24, водило 25 и зубчатый венец 26 это же ускоренное вращение получит механизм подачи, который и осуществит ускоренную подачу породоразрушающего инструмента 3 в рабочую зону. Для ускоренного вывода породоразрушающего инструмента 3 из рабочей зоны необходимо наружную обойму 10 затормозить тормозным устройством 16 до полной остановки, вследствие чего наружная обойма 11 получит ускоренное вращение и, через центральное колесо 23, сателлит 24, водило 25 и зубчатый венец 26 это же ускоренное вращение получит механизм подачи, который и осуществит ускоренный вывод породоразрушающего инструмента 3.

Механизм свободного хода исключает кинематическую неопределенность в движениях звеньев привода в момент пуска, когда возможно вследствие трения вращение наружной обоймы 11 по направлению движения наружной обоймы 10. Перераспределение приводной мощности между механизмами подачи и вращения в зависимости от физико-механических свойств. буримой породы обеспечивает повышение производительности бурового станка.

Формула изобретения

1. Буровой станок, включающий корпус, приводной двигатель, инерционную трансмиссию привода вращения породоразрушающего инструмента, механизм подачи породоразрушающего инструмента с регулятором, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности станка за счет обеспечения перераспределения приводной мощности между механизмами подачи и вращения в зависимости от физико-механпческих свойств бурильной породы, он снабжен задающим блоком и механизмом сво бодного хода, а трансмиссия привода вращения выполнена в виде импульсатора с двумя механизмами свободного хода, наружные обоймы которых снабжены тормозными устройствами с автономными приводами и соединены с регулятором механизма

1О подачи, а их внутренние обоймы жестко установлены на ведомом элементе импульсатора, при этом одна из наружных обойм соединена с породоразрушающим инструментом, а другая — с задающим блоком, 1 причем регулятор механизма подачи выполнен в виде дифференциального механизма, каждое центральное колесо которого кинематически связано с наружной обоймой одного из механизмов свободного хода импульсатора, а водило — с механизмом по20 дачи, причем внутренняя обойма механизма свободного хода соединена с наружной обоймой противоположно найравленного ему механизма свободного хода. импульсатора, а наружная — с корпусом.

2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что задающий блок выполнен в виде гидравлического насоса с регулируемым сопротивлением на выходе.

Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 373382, KJI. Е 21 В 3/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 692965, кл. Е 21 В 3/02, 1977 (прототип) .

1004596

Составитель А. Симецкая

Редактор Л. Авраменко Техред И. Верес Корректор М. Коста

Заказ 1823/41 Тираж 601 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4