Перфоратор

 

Использование: изобретение относится к горной промышленности, а именно к колонковым перфораторам с гипоциклоидным вращением, и может быть использовано в бурильных машинах с независимым вращением инструмента. Сущность изобретения: предлагается в перфораторе, содержащем ударный механизм, вращатель с зубчатыми колесами, шпиндель, кинематически связанный с ударником, и энергораспределительное устройство, зубчатые колеса вращателя выполнять в виде зубчатого венца, профиль которого образован металлической полосой шириной колеса, базирующейся своими впадинами на ступице, в которых предусмотрен элемент крепления в виде сквозных ступенчатых вытяжек, расположенных в канавках ступицы, причем пространство под зубчатым венцом, канавки ступицы и сквозные ступенчатые отверстия заполняют демпфирующим материалом. 8 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к колонковым перфораторам с гипоциклоидным вращением, и может быть использовано в бурильных машинах с независимым вращением инструмента.

Известна буровая машина ударного действия с независимым вращением инструмента, включающая переднюю и заднюю крышки, ударный механизм, вращатель, шпиндель и энергораспределительный механизм, причем между передней крышкой и шпинделем размещен упругий элемент [1] Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является пнемоударная машина, в которой шпиндель кинематически связан с ударником, причем ударник под действием сжатого воздуха наносит удары по инструменту, а вращение шпинделя осуществляется высокомоментным пневматическим мотором гипоциклоидного типа, причем между ударником и шпинделем установлена втулка, которая образует со шпинделем вращательную пару с трением скольжения [2] Недостатком машины является низкая стойкость зубчатых поверхностей колес гипоциклоидного вращателя, кроме того, износ контактных поверхностей пары скольжения приводит к потере производительности машины вследствие уменьшения крутящего момента на шпинделе.

Предлагается в перфораторе, содержащем ударный механизм, вращатель с зубчатыми колесами, шпиндель, кинематически связанный с ударником, и энергораспределительное устройство, зубчатые колеса вращателя выполнять в виде зубчатого венца, профиль которого образован металлической полосой шириной колеса, базирующиеся своими впадинами на ступице, в которых предусмотрен элемент крепления в виде сквозных ступенчатых вытяжек, расположенных в канавках ступицы, причем пространство под зубчатым венцом, канавки ступицы и сквозные ступенчатые отверстия заполняют демпфирующим материалом.

Это позволяет повысить эксплуатационную надежность машины за счет стабилизации динамических нагрузок.

На фиг. 1 изображен перфоратор с независимым вращением инструмента; на фиг.2 сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 колесо вращателя; на фиг.4 развертка поверхности ступицы; на фиг.5 схема крепления зубчатого венца; на фиг.6 разрез по Б-Б на фиг.5; на фиг.7 и 8 варианты крепления зубчатого венца.

Перфоратор содержит корпус 1 с ударником 2. На верхнем торце корпуса 1 закреплена крышка 3 с энергораспределительным механизмом, а на нижнем торце корпуса 1 вращатель 4, представляющий собой гипоциклоидный (планетарно-роторный) пневмодвигатель, содержащий статор 5 и ротор 6 с распределительной втулкой 7, подающей воздух в рабочие камеры 8 вращателя 4, образованные зубьями статора 5 и ротора 6. Ротор 6 расположен с эксцентриситетом относительно статора 5. На роторе 6 выполнены два зубчатых колеса: внутреннее 9 и наружное 10. Внутренним зубчатым колесом 9 ротор 6 взаимодействует с зубчатым колесом 11 шпинделя 12, в котором закреплен хвостовик 13 бурового инструмента. При этом шпиндель 12 кинематически связан с ударником 2. Вращатель 4 выполнен вибродемпфирующим за счет использования составных колес планетарного редуктора. При этом в планетарно-роторном редукторе по крайней мере одно зубчатое колесо выполнено вибродемпфирующим. Зубчатое колесо содержит ступицу 14 с перекрещивающимися канавками 15 и 16, выполненными на базирующей поверхности 17 ступицы 14, и венец 18, образованный металлической полосой, ширина которой равна ширине соответствующего колеса, изогнутой в виде зубчатого контура, базирующейся впадинами на поверхности 17 ступицы 14. При этом во впадинах венца 18 выполнены крепежные элементы в виде сквозных ступенчатых отверстий 19, например в виде местных вытяжек с отверстиями на дне, позволяющие заполнить пространство между ступицей и зубчатым венцом демпфирующим материалом 20. Вытяжки размещены в канавках 15 и 16 ступицы 14. В пространстве между венцом 18 и ступицей 14 размещен связующий вибродемпфирующий материал 20. Канавки 15 и 16 образуют корсетную ячеистую основу из вибродемпфирующего материала 20, которая улучшает характеристики материала при поглощении колебаний, возникающих в колесе при работе вращателя. Кроме того, предотвращается возможность развинчивания венца 18 и ступицы 14 при реверсивных нагрузках. Канавки 15 и 16 могут быть выполнены в виде винтовых канавок (одно- и многозаходных) с различным направлением (правым и левым). Наиболее простым в изготовлении при высокой надежности соединения венца 18 и ступицы 14 является сочетание кольцевых канавок 16 и винтовых канавок 15 (многозаходная резьба).

Крепежные элементы могут быть выполнены в виде местных вытяжек с отверстиями на дне, имеющие отбортовки 21 (фиг.7).

Другим вариантом крепления зубчатого венца 18 к ступице 14 является использование коротких заклепок 22, установленных одним концом в ступенчатых отверстиях 19, а другим с головкой 23 в канавках 15, 16 ступицы 14 (фиг.8).

Перфоратор работает следующим образом. Сжатый воздух через энергораспределительный механизм в крышке 3 подается через каналы в полость корпуса 1, приводя в возвратно-поступательное движение ударник 2, который взаимодействует с хвостовиком 13 бурового инструмента, закрепленного в шпинделе 12, и через распределительную втулку 7, установленную в роторе 6 в рабочие камеры 8 вращателя 4, образованные наружными зубьями 10 ротора 6 и зубьями статора 5. С ротора 5 вращение через зубчатые венцы 9 и 11 передается на шпиндель 12. При работе колеса возникающие колебания гасятся корсетной ячеистой структурой расположения вибродемпфирующего материала 20 на ступице 14. При использовании зубчатых колес, выполненных из металлической ленты шириной колеса, заполненного вибродемпфирующим материалом 20, например пластмассой АГ-4В, обеспечивается демпфирование динамических нагрузок. Кроме того, наличие базирующей поверхности 17 на ступице 14 колеса и размещение местных крепежных элементов на этой же поверхности позволяют получить в сборе высокую точность расположения зубчатого венца 18 относительно посадочной поверхности колеса. Упрощается технология изготовления колеса при использовании на ступице кольцевых установочных канавок под размещение крепежных элементов.

Проведенные исследования показали повышение эксплуатационной надежности машины за счет повышения эффективности виброгашения продольных и поперечных колебаний статора. При этом уменьшается вероятность заклинивания ротора в корпусе вращателя. Обеспечивается снижение динамических напряжений на контактных поверхностях в редукторе вращателя. Кроме того, уменьшение поперечных деформаций обеспечивает долговечность рабочих механизмов вращателя, так как обеспечивается достаточная прочность и минимальная деформируемость материала деталей вращателя от действия как статических, так и возможных ударных нагрузок при эксплуатации, причем ударные нагрузки на контактирущих поверхностях зубьев снижены в 3,5 раза по сравнению со штатными вращателями и не превышают 87 кГс/см в кв.

Формула изобретения

ПЕРФОРАТОР, содержащий ударный механизм, вращатель с зубчатыми колесами, имеющими ступицу и зубчатый венец, шпиндель, кинематически связанный с ударником, и энергораспределительный механизм, отличающийся тем, что профиль зубчатых венцов колес образован металлической полосой, ширина которой равна ширине соответствующего колеса, базирующейся своими впадинами на ступице, с предусмотренными во впадинах полосы элементами крепления в виде сквозных ступенчатых отверстий, расположенных в выполненных на ступице перекрещивающихся канавках, причем пространство под зубчатым венцом, канавки ступицы и сквозные ступенчатые отверстия заполнены демпфирующим материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8