Бурильная машина

 

Изобретение относится к горной промсти, в частности к бурильным машинам вращательногр действия. Цель изобретения - повышение усилия подачи и упрощение конструкции . Бурильная машина содержит шпиндель 14 с режущим инструментом, двигатель 17 вращения и подачи, подвижную буровую каретку 2 с ведомыми звездочками 4 и 6, кинематически связанными между собой и со шпинделем 14 передачей, подающий механизм, выполненный в виде ведущей 5 и натяжной 3 звездочек, установленных на неподвижных направляющих 1, и бесконечный гибкий элемент 21, охватывающий все звездочки. На каретке 2 установлены дополнительные опорная и натяжная звездочки, а передача, связывающая звездочки 4 и 6 каретки 2, выполнена с возможностью сообщения разных линейных скоростей в зацеплениях гибкого элемента 21 со звездочками 4,6. При включении двигателя 17 звездочка 18 через связь 20 передает крутящий момент опорной звездочке 19, которая через цепь 21 передает вращение рабочему инструменту. 1 ил. +t Ё , Os ю о ел ел ю со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (зал Е 21 С 5/00, 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ(21) 4804022/03 (22) 19.03.90 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (75) С.И.Жуков (53) 622.233.62-82(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 905444, кл. Е 21 С 1/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 976047, кл. Е 21 С 1/02, 1981. (54) БУРИЛЬНАЯ МАШИНА (57) Изобретение относится к горной пром-. сти, в частности к бурильным машинам вра- . щательногр действия. Цель изобретения— повышение усилия подачи и упрощение конструкции. Бурильная машина содержит шпиндель 14 с режущим инструментом, двигатель 17 вращения и подачи, подвижную

„„5U„„1690552 А3 буровую каретку 2 с ведомыми звездочками

4 и 6, кинематически связанными между собой и со шпинделем 14 передачей, подающий механизм, выполненный в виде ведущей 5 и натяжной 3 звездочек, установленных на неподвижных направляющих 1, и бесконечный гибкий элемент 21, охватывающий все звездочки. На каретке 2 установлены дополнительные опорная и натяжная звездочки, а передача, связывающая звездочки 4 и 6 каретки 2, выполнена с возможностью сообщения разных линейных скоростей в зацеплениях гибкого элемента 21 со звездочками 4,6. При включении двигателя 17 звездочка 18 через связь 20 передает крутящий момент опорной звездочке 19, которая через цепь 21 передает вращение рабочему инструменту. 1 ил.

1690552

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурильным машинам вращательного действия, и может быть использовано в угольной, горнорудной промышленности, при инженерно-геологических исследованиях, Известна бурильная машина, включающая шпиндель с режущим инструментом, гидродвигатели подачи и вращения шпинделя, параллельно подключенные к напорнрй магистрали, каретку с опорной и п риводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигатепем вращения, и подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом (1), Недостатком бурильной машины являегся то, что в ней достаточно трудно обеспечить значительное усилие подачи шпиндЕля с режущим инструментом на забой изss интенсивного износа боковых стенок непедвижных направляющих и опор каретки подающего механизма, что приводит к снижению надежности бурильной машины, а также сложность конструкции: наличие двух гидродвигателей и гидромагистрали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является бурильная машина, в которой с целью увеличения у,илия подачи инструмента на забой привОдная и опорная звездочки каретки кинематически связаны между собой дополнительной передачей, при этом передача выполнена с возможностью сообщения одинаковых линейных скоростей в зацеплениях ( с приводной и опорной звездочками каретк а (2).

Недостатком известной бурильной маЩины является то, что звездочка податчика вращается в ту же сторону„куда направлено движение цепи подачи. В результате этого крутящий момент на звездочке нодатчика направлен против ее вращения, т.е. крутящий момент становится тормозящим, при э гом на этоттормозящий моментзатрачивае гся энергия. Крутящий момен на звездочке вращателя Мвращ работает на преоpîëåHèå тормозящего момента на звездочке податчика Моодат. Суммарный крутящий момент для развития необходимого усилия подачи

М = Мвращ+ Мподат

Таким образом, в данной схеме для развития определенного усилия подачи необходимо к звездочке податчика приложить

55 непроизводительный тормозящий момент

Мподат, а к звездочке вращателя (приводной звездочке) — Мвращ, прямо пропорциональный тормозящему моменту Morat, что приводит к нерациональным затратам энергии, снижению надежности.

Недостатком данной конструкции машины также является ее сложность: наличие гидродвигателей и гидромагистрали, Цель изобретения — увеличение усилия подачи на забой, упрощение конструкции и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в бурильной машине, включающей шпиндель с режущим инструментом (исполнительный орган), двигатель вращения и подачи, каретку с двумя ведомыми звездочками, кинематически связанными между собой, и подающий механизм, выполненнй в виде ведущей и натяжной звездочек, установленных на неподвижной направляющей, при этом ведущая звездочка кинематически связана с двигателем, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом, дополнительно на подвижной буровой каретке установлены опорная и натяжная звездочки, а передача, связывающая ведомые звездочки каретки, выполнена с возможностью сообщения разных линейных скоростей в зацеплениях гибкого элемента с ведомыми звездочками каретки.

На чертеже показана схема бурильной машины.

Бурильная машина состоит из неподвижной направляющей 1 рамы, на которой установлена подвижная буровая каретка 2 с ведомыми 4 и 6, опорной 5 и натяжной 3 звездочками, ведомые звездочки 4 и 6 кинематически связаны между собой дополнительной передачей, состоящей иэ шестерен

7-11, и посредством конической пары 12 и

13 — со шпинделем 14 режущего инструмента(исполнительного органа), подающего механизма, выполненного в виде ведущей 15 и натяжной 16 звездочек, установленных на неподвижной направляющей 1, Ведущая звездочка 15 подающего механизма соединена с двигателем 17 посредством цепной передачи, включающей приводную 18 и опорную 19 звездочки и охватывающую их цепь 20. Звездочки каретки 3-6 и подающего механизма 15 и 16 охвачен бесконечным гибким элементом 21. На валу ведомой звездочки 4 неподвижно закреплены шестерни

7 и 8, с которыми находятся в зацеплении паразитные шестерни 9 и 10. На валу ведомой звездочки 6 установлена подвижная шестерня 11 с переключателем 22, которая при перемещении входит в зацеплениелибо с шестерней 9, либо с шестерней 10.

1690552

Бурильная машина работает следующим образом, При включении двигателя 17 приводная звездочка 18 через гибкую связь 20 передает крутящий момент опорной звездочке 19, сидящей на одном валу с ведущей звездочкой 15. Последняя, вращаясь, приводит в движение цепь 21. Ведомая звездочка 6, вращаясь от огибающей ее цепи 21, передает"крутящий момент через коническую пару

12 и 13 рабочему инструменту 14 и подвижной шестерне 11.

При положении шестерни 11 в зацепление с шестерней 10 или 9 возникает кинематическая связь между ведомыми звездочками 6 и 4.

Рассмотрим работу механизма подачи при нахождении шестерни 11 в положениях

Аи Б.

Положение A. В этом случае при зацеплении шестерен 11 и 10 передаточное отношение

П4 211 210 211

IA — — =—

210 26 ze

Положение Б. В этом случае при зацеплении шестерен 11 и 9 передаточное отношение

П4 211 29 211

IEi

Пб 29 27 27

Где 27,zS,z91z10,z11 соответственно числа зубьев шестерен 7-11.

При движении цепи 21 в укаэанном на чертеже направлении длина цепи, набегающей на ведомую звездочку 6, -1= 26 ná где t — шаг цепи;

z6 — число зубьев звездочки 6;

n6 — число оборотов звездочки 6.

Длина цепи, сбегающей с ведомой звездочки 4, при этом равна

L2=t 24 n4, где t — шаг цепи;

24 — число зубьев звездочки 4; п4 — число оборотов звездочки 4. п4 211 п4 211

Так как IA = — = —, à 1Б пб z6 ná 24 длина цепи, сбегающей со звездочки 4,в положениях А и Б следующая:

Z11. ад=1 м n6 ° IA=t ° z4 ° пб

z6

211

12Б т 24 n6 Ie=t 24 n6= — °

Изменение длины участка цепи, сбегающей со звездочки 4 и набегающей на звез дочку 6, при положении А:

ALA- L2A — L1A, при положении Б:

Д -Б 1-2Б -1Б, где L1A — длина цепи, набегающей на ведомую звездочку 6, при нахождении подвижной шестерни 11 в положении А;

ЦБ — то же, в положении Б.

5 Подставляя значения, получим

211

h |-А = L2A L1A = t 24 ná —

26

Z11 — t 26 Пб=t Пб(24 — 26), Z3

z11

Л -Б= -2Б Ltb=t 24 пб ——

27

211

t 26 Пб = t Пб (24 — — 26).

27

Числа зубьев звездочек 24 и 26 и шестерен подобраны таким образом, что если

z11

z4 = — < z6, то Л LA — величина отрицатель26

Z1 1 ная, если 24 = — > 26, то Л Б — величина

20 положительная, т.е. при зацеплении шестерен 10 и 11 участок цепи от ведомой звездочки 4 через опорную звеэдочкуЪ и через натяжную звездочку 16 до ведомой звездочки 6(Д,В и Г)укорачивается, осуществляется отвод буровой каретки вместе с инструментом от забоя.

При зацеплении шестерен 9 и 11 Л L— величина положительная, происходит подаЗ0 ча буровой каретки с инструментом на забой.

Таким образом, выполнение дополнительной передачи между ведомыми звездочками 4 и 6 с изменяемым передаточным

® бтношением позволяет добиваться подачи буровой каретки на забой и ее реверсирования без реверса двигателя 17.

Необходимые скорости подачи и реверсирования достигаются путем подбора чи40 сел зубьев ведомых звездочек z4, z6 и шестерен 27, 26, z11

Необходимое усилие подачи инструмента на забой передается усилием натяжения участков Д,В,Г, а это усилие создается

45 крутящими моментами на звездочках M„p6 и

М (р4, Причем крутящий момент на звездочке 6 IVlKp6 направлен в сторону ее вращения, а крутящий момент на звездочке 4 M

Так как звездочки 5 и 16 не создают крутящего момента, усилие в ветвях Г,В и Д одинаково.

Усилие натяжения на участке цепи Д

55 создает на звездочке 4 крутящий момент

Мц4, который передается через дополнительную передачу(положение А — через шестерни za,210,211, положение Б — через шестерни 27,za,z11) на звездочку 6, причем этот передаваемый момент направлен про1690552

Составитель

Редактор О. Юрковецкая Техред М. Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 3829 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 тив момента Мцб, котоРый возникает от натяжения участка цепи Г на звездочке 6 и совпадает по направлению с рабочим моментом Мкрб, Таким образом, момент от натЯжениЯ ветви Д Мц4, воэникаюЩий вследствие вращения ведомой звездочки 6, возвращается через дополнительную передачу на эту же ведомую звездочку 6 и совпадает по направлению с рабочим моментом

Мкрб.

Аналогично момент торможения на звездочке 4 Мкр4 передается на звездочку 6 и имеет одно направление с Мцб, т.е. момент тОРМОжЕНИЯ На ЗВЕЗДОЧКЕ 4 Мкр4 СОЗДаЕтСЯ эа счет момента от натяжения ветви на звезДОЧКЕ 6 Мцб, т.Е. МОМЕНТ тОРМОжЕНИЯ Мкр4 возвращается в систему и совершает полезную работу.

Затрачиваемый рабочий момент в предложенной конструкции

Мраб = Мкрб Мкр4, тогда как в прототипе он равен сумме.

Предложенная бурильная машина по сравнению с. прототипом позволяет увеличить усилие подачи на эабрй при тех же затратах мощности, тем самым повысить

КПД работы, осуществлять работу механизмов подачи и вращения бурового инструмента от одного двигателя, отказаться от необходимости применения гидродвигателей и гидромагистрали, что упрощает конструкцию и повышает надежность установки.

Выполнение дополнительной передачи с

5 изменяемым передаточным отношением между ведомыми звездочками буровой каретки позволяет добиваться стабильных скоростей подачи при бурении и реверсировании подвижной буровой каретки.

10 Формула изобретения

Бурильная машина, включающая шпиндель с режущим инструментом, двигатель вращения и подачи, подвижную буровую каретку с ведомыми звездочками, кинематиче15 ски связанными передачей между собой и со шпинделем, подающий механизм, выполненный в виде ведущей и натяжной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, бесконечный гибкий зле20 мент, охватывающий все звездочки, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения усилия подачи на забой, упрощения конструкции, на подвижной буровой каретке установлены дополнительно опорная и

25 натяжная звездочки, а передача, связывающая ведомые звездочки каретки, выполнена с возможностью сообщения разных линейных скоростей в зацеплениях гибкого элемента с ведомыми звездочками каретки.