Привод гидроклинового устройства

Изобретение относится к устройствам для отбойки полезных ископаемых с помощью клиньев, в частности к скважинным и шпуровым устройствам для разрушения горных пород. Технический результат - упрощение устройства при уменьшении его массо-габаритных показателей, повышение технологичности изготовления устройства и повышение удобства эксплуатации гидроклинового устройства в целом. Привод гидроклинового устройства включает корпус 2 в виде неподвижного цилиндра, в центральной части которого выполнено сквозное вертикальное отверстие 7. Расположенное внутри корпуса 2 привода клиновое устройство состоит из связанного с поршнем 4 поперечного клина 5 со сквозным продольным вертикальным отверстием 6, нижняя рабочая поверхность 18 которого выполнена с возможностью взаимодействия с опорой 16 гидроклинового устройства, установленной в нижней части сквозного вертикального отверстия 7 корпуса 2 привода. Направление приложения силы поршня 4 к поперечному клину 5 совпадает с осью корпуса 2 привода. Привод снабжен неподвижным гидроцилиндром 1, соосно связанным с корпусом 2 привода. Поршень 4 расположен в гидроцилиндре 1 и соединен с помощью штока 3 с поперечным клином 5, верхняя рабочая поверхность 23 которого перпендикулярна оси сквозного вертикального отверстия 7 корпуса 2 привода и выполнена с возможностью взаимодействия с гайкой-компенсатором 19 гидроклинового устройства, расположенной в верхней части сквозного вертикального отверстия 7 корпуса 3 привода. Ось сквозного вертикального отверстия гидроцилиндра 1 расположена под углом к оси гидроцилиндра 1, равным 90°+α, со стороны большего основания поперечного клина 5, где: α - угол между верхней рабочей плоскостью 23 поперечного клина 5 и осью 8 гидроцилиндра 1. Поверхности трения корпуса 2 привода имеют антифрикционную обработку. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для отбойки полезных ископаемых с помощью клиньев, в частности к скважинным и шпуровым устройствам для разрушения горных пород, и может быть использовано для отрыва по строчке шпуров или скважин мелких и крупных монолитов природного камня, при разработке горных выработок в твердых породах, а также при разрушении прочных монолитных сооружений из бетона и железобетона или при разрушении брака сталелитейного производства - т.н. чугунных «негабаритов» весом от 60 до 200 т.

Известно гидроклиновое устройство (а.с. СССР № 1774994, МПК Е 21 С 37/02, 1992 г.) включающее корпус, основной цилиндр, гильза которого соединена с корпусом, а шток - с верхним упорным элементом, траверсу, соединенную с нижним упорным элементом и основным клином, ориентированным перпендикулярно оси траверсы и расположенным между устанавливаемыми в скважину раздвижными щеками, вспомогательные гидроцилиндры, гильзы которых шарнирно соединены с указанной траверсой, а штоки шарнирно соединены с вспомогательными клиньями, которые расположены между верхним и нижним упорными элементами и взаимодействуют своими рабочими поверхностями друг с другом и с указанными верхним и нижним упорными элементами. Указанные раздвижные щеки связаны с корпусом при помощи зубчатых реек, которые взаимодействуют с зубчатыми башмаками замкового устройства, установленного на верхнем упорном элементе, обеспечивая при срабатывании замкового устройства соединение верхнего упорного элемента с корпусом, а значит, и фиксацию штока основного гидроцилиндра относительно его гильзы. Устройство содержит также гидравлическую систему со средствами ручного и автоматического регулирования режимов работы основного и дополнительных гидроцилиндров.

Привод известного гидроклинового устройства имеет следующие недостатки:

- сложность конструкции, обусловленная множеством функциональных узлов, кинематически взаимодействующих друг с другом;

- наличие открытых движущихся частей привода устройства, что усложняет эксплуатацию устройства с точки зрения техники безопасности;

- привод устройства содержит сложную гидравлическую систему, обеспечивающую необходимый режим работы трех гидроцилиндров.

Известно гидроклиновое устройство (пат. Украины № 2594, МПК Е 21 С 37/02, 1994 г.), включающее основной клин, расположенный между раздвижными щеками, и вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом, расположенное между первым и вторым упорными элементами, взаимодействующими с основным клином, причем устройство дополнительно содержит штангу, соосно соединенную с основным клином со стороны его вершины, на которой последовательно установлены с возможностью перемещения вдоль ее оси первый и второй упорные элементы, средства фиксации второго со стороны основного клина упорного элемента на указанной штанге, вспомогательное клиновое устройство выполнено в виде вспомогательного клина, установленного с возможностью взаимодействия своими скошенными поверхностями с рабочими поверхностями первого и второго упорных элементов, а гидропривод выполнен в виде гидроцилиндра, гильза которого соединена с вспомогательным клином, а шток соединен с одним из указанных упорных элементов и ориентирован параллельно рабочей поверхности этого упорного элемента. Кроме того, каждый упорный элемент выполнен в виде плиты с отверстием, при помощи которого каждый упорный элемент установлен на штанге, а средства фиксации второго упорного элемента на штанге выполнены в виде упорной головки на свободном конце штанги и разъемных втулок, установленных на штанге между упорной головкой и вторым упорным элементом, при этом средства фиксации второго упорного элемента на штанге выполнены в виде резьбового соединения второго упорного элемента со штангой, причем рабочая поверхность второго упорного элемента, взаимодействующая с вспомогательным клином, выполнена перпендикулярно оси штанги, а вспомогательный клин выполнен с пазом, при помощи которого он установлен на штанге с возможностью перемещения вдоль ее оси и относительно первого и второго упорных элементов, при этом в штанге вдоль ее оси выполнен сквозной паз, а вспомогательный клин расположен в указанном пазу перпендикулярно оси штанги с возможностью перемещения вдоль ее оси и относительно первого и второго упорных элементов.

Недостатком привода известного устройства является повышенная опасность эксплуатации привода устройства ввиду наличия подвижных выступающих частей - вспомогательного клина и корпуса гидроцилиндра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату и выбранным в качестве прототипа является гидроклиновое устройство (Патент Украины № 48390 А, МПК - 6 Е 21 С 37/02, Бюл. №8, 2002 г.), включающее основной клин, расположенный между раздвижными щеками, и вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом, состоящее из вспомогательного клина, гидроцилиндра с поршнем, верхнего и нижнего упорных элементов, установленных на штанге основного клина, причем рабочие поверхности вспомогательного клина имеют возможность взаимодействия с упорными элементами, а штанга основного клина размещена внутри паза во вспомогательном клине и отверстий в упорных элементах, при этом на резьбовом участке штанги основного клина расположен верхний упорный элемент, имеющий возможность перемещения по нему и состоящий из пуансона и компенсатора, а вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом выполнено в виде неподвижного гидроцилиндра с двумя поршнями, укрепленными на концах вспомогательного клина, причем нижний упорный элемент является основанием гидроклинового устройства, а пуансон - опорной поверхностью компенсатора, при этом основной клин, пуансон и нижний упорный элемент размещены внутри отверстия в гидроцилиндре, кроме того, вспомогательный клин выполнен двухсторонним.

Привод прототипа представляет собой вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом, состоящее из вспомогательного клина, гидроцилиндра с поршнем, верхнего и нижнего упорных элементов, причем вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом выполнено в виде неподвижного гидроцилиндра с двумя поршнями, укрепленными на концах вспомогательного клина, при этом нижний упорный элемент является основанием гидроклинового устройства, а верхний упорный элемент состоит из пуансона и компенсатора, причем пуансон является опорной поверхностью компенсатора, при этом основной клин, верхний и нижний упорные элементы размещены внутри отверстия в гидроцилиндре.

Для удобства и наглядности восприятия дальнейшей информации заменим термин по прототипу - вспомогательный клин - термином поперечный клин.

Кроме того, введем определение одностороннего и двухстороннего клина.

Любой клин может быть использован как в качестве одностороннего, так и в качестве двухстороннего - это зависит не от геометрии клина, а от направления приложения силы к клину: если сила приложена параллельно одной из рабочих поверхностей клина, то это односторонний клин, если сила приложена к клину под углом к его обеим рабочим поверхностям, то это двухсторонний клин.

Недостатками привода прототипа являются:

1. Принципиальная необходимость наличия пуансона в составе верхнего упорного элемента, при этом пуансон должен иметь скошенную нижнюю рабочую поверхность, которая контактирует с верхней рабочей поверхностью вспомогательного (поперечного) клина, кроме того, пуансон должен иметь (в рабочем положении привода) горизонтальную верхнюю поверхность, с которой контактирует компенсатор (или, другими словами, верхняя поверхность пуансона должна быть перпендикулярна оси отверстия в гидроцилиндре).

2. Принципиальная необходимость взаимной перпендикулярности осей гидроцилиндра и отверстия в гидроцилиндре, иначе устройство не будет работоспособно.

3. Принципиальная необходимость перпендикулярности направления приложения силы поршней к поперечному клину с осью отверстия в гидроцилиндре, иначе устройство не будет работоспособно.

4. При работе привода по прототипу, особенно при рабочем ходе поперечного (вспомогательного) клина, имеет место перемещение корпуса привода относительно верхнего и нижнего упорных элементов, причем корпус привода прижимается к верхнему и нижнему упорным элементам с силой порядка десятка тонн.

Происходящее при таком усилии перемещение корпуса привода относительно верхнего и нижнего упорных элементов может привести к повышенному износу и смятию корпуса как более слабой детали трущихся пар.

Кроме того, корпус привода может при определенных условиях испытывать сжатие или растяжение с силой в несколько тонн, что может привести к деформации корпуса привода и потере его работоспособности.

Все вышеперечисленные недостатки привода по прототипу не позволяют создать новый привод гидроклинового устройства, с уменьшенными массо-габаритными параметрами гидроклинового устройства, и улучшить эксплуатационные характеристики привода и гидроклинового устройства в целом, при сохранении достигаемой в прототипе величины усилия выдвижения основного клина из шпура.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования привода гидроклинового устройства путем синтеза новой конструкции с достижением технического результата - упрощения устройства при уменьшении его массо-габаритных показателей, повышения технологичности изготовления устройства и повышения удобства эксплуатации гидроклинового устройства в целом.

Поставленная задача решается тем, что в «Приводе гидроклинового устройства», включающем корпус в виде неподвижного цилиндра, в центральной части которого выполнено сквозное вертикальное отверстие, расположенное внутри корпуса привода клиновое устройство, состоящее из связанного с поршнем поперечного клина со сквозным продольным вертикальным отверстием, нижняя рабочая поверхность которого выполнена с возможностью взаимодействия с опорой гидроклинового устройства, установленной в нижней части сквозного вертикального отверстия корпуса привода, причем рабочие плоскости поршней гидроцилиндра расположены перпендикулярно оси гидроцилиндра, при этом направление приложения силы поршней к поперечному клину совпадает с осью корпуса привода, при этом привод снабжен неподвижным гидроцилиндром, соосно связанным с корпусом привода, причем поршень расположен в гидроцилиндре и соединен с помощью штока с поперечным клином, верхняя рабочая поверхность которого перпендикулярна оси сквозного вертикального отверстия корпуса привода и выполнена с возможностью взаимодействия с гайкой-компенсатором гидроклинового устройства, расположенной в верхней части сквозного вертикального отверстия корпуса привода, при этом ось сквозного вертикального отверстия гидроцилиндра расположена под углом к оси гидроцилиндра, равным углу 90°+α, со стороны большего основания клина, где: α - угол между верхней рабочей плоскостью поперечного клина и осью гидроцилиндра, а поверхности трения привода имеют антифрикционную обработку, кроме того, поверхности трения привода гидроклинового устройства имеют антифрикционную обработку, при этом для двухстороннего клина угол α составляет 1,0°-30,0°, а для одностороннего клина угол α составляет 0°, причем антифрикционная обработка поверхностей трения привода выполнена с получением пары «металлокерамика-металлокерамика» или выполнена с использованием пластической твердой смазки с наполнителем в виде дисульфита молибдена (MoS₂), кроме того, поверхности трения в верхней и нижней частях сквозного вертикального отверстия корпуса привода выполнены в виде антифрикционных вставок, при этом антифрикционные вставки выполнены кольцевой формы, сквозное продольное вертикальное отверстие в поперечном клине выполнено в виде паза.

Существенными признаками заявляемого устройства, совпадающими с прототипом, являются:

- корпус в виде неподвижного цилиндра;

- в центральной части корпуса выполнено сквозное вертикальное отверстие;

- внутри корпуса привода расположено клиновое устройство;

- клиновое устройство состоит из связанного с поршнем поперечного клина со сквозным продольным вертикальным отверстием;

- нижняя рабочая поверхность поперечного клина выполнена с возможностью взаимодействия с опорой гидроклинового устройства;

- опора гидроклинового устройства установлена в нижней части сквозного вертикального отверстия корпуса привода;

- рабочие плоскости поршней гидроцилиндра расположены перпендикулярно оси гидроцилиндра;

- направление приложения силы поршней к поперечному клину совпадает с осью корпуса привода.

Отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого устройства являются следующие признаки:

- привод снабжен неподвижным гидроцилиндром;

- гидроцилиндр соосно связан с корпусом привода;

- поршень расположен в гидроцилиндре;

- поршень соединен с помощью штока с поперечным клином;

- верхняя рабочая поверхность поперечного клина перпендикулярна оси сквозного вертикального отверстия корпуса привода;

- верхняя рабочая поверхность поперечного клина выполнена с возможностью взаимодействия с гайкой-компенсатором гидроклинового устройства;

- гайка-компенсатор гидроклинового устройства расположена в верхней части сквозного вертикального отверстия корпуса привода;

- ось сквозного вертикального отверстия гидроцилиндра расположена под углом к оси гидроцилиндра, равным углу 90°+α, со стороны большего основания клина, где: α - угол между верхней рабочей плоскостью поперечного клина и осью гидроцилиндра;

- поверхности трения привода имеют антифрикционную обработку;

- антифрикционная обработка поверхностей трения привода выполнена с получением пары «металлокерамика-металлокерамика»;

- антифрикционная обработка поверхностей трения привода выполнена с использованием пластической твердой смазки с наполнителем в виде дисульфита молибдена (MoS₂);

- поверхности трения в верхней и нижней частях сквозного вертикального отверстия корпуса привода выполнены в виде антифрикционных вставок;

- антифрикционные вставки выполнены кольцевой формы;

- сквозное продольное вертикальное отверстие в поперечном клине выполнено в виде паза.

Достигаемый технический результат заключается в упрощении устройства при уменьшении его массо-габаритных показателей, повышении удобства эксплуатации гидроклинового устройства в целом.

Между существенными признаками заявляемого технического решения и достигаемым с их помощью техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Действительно, т.к. верхняя рабочая плоскость поперечного клина перпендикулярна оси сквозного вертикального отверстия корпуса привода, с которой совпадает ось основного клина, расположенного при работе привода гидроклинового устройства внутри сквозного вертикального отверстия корпуса привода, то можно утверждать, что верхняя рабочая плоскость поперечного клина перпендикулярна оси основного клина.

А т.к. на резьбовом участке оголовка основного клина при работе гидроклинового устройства расположена гайка-компенсатор, то можно утверждать, что нижняя поверхность гайки-компенсатора и верхняя рабочая плоскость поперечного клина взаимно параллельны.

В связи с вышеизложенным становится ясно, что в заявляемом устройстве благодаря указанному выше расположению верхней рабочей плоскости поперечного клина относительно оси сквозного вертикального отверстия корпуса привода становится возможным полный контакт по всей верхней рабочей плоскости поперечного клина с нижней поверхностью гайки-компенсатора, что позволяет убрать такой промежуточный элемент, имеющийся в прототипе, как пуансон.

Поэтому можно утверждать, что заявляемое устройство конструктивно проще прототипа, т.к. содержит в своем составе меньшее количество остальных практически одинаковых по сложности деталей.

При этом, чтобы новое устройство было работоспособно не только в варианте одностороннего клина, но и в варианте двухстороннего клина, необходимо было ось сквозного вертикального отверстия корпуса привода расположить не перпендикулярно оси гидроцилиндра и корпуса привода, а под определенным углом, который в каждом конкретном варианте исполнения привода является изменяемой величиной в зависимости от геометрии и расположения поперечного клина, т.е. от угла между верхней плоскостью поперечного клина и направлением приложения силы поршня к поперечному клину или, другими словами, от угла между верхней плоскостью поперечного клина и осью корпуса привода и гидроцилиндра, равного углу α.

Понятно, что уменьшение количества деталей уменьшает массо-габаритные показатели заявляемого устройства.

Кроме того, вес заявляемого привода по сравнению с прототипом уменьшается за счет отсутствия нижнего пуансона и шаровой опоры, которые вместе с верхним пуансоном и клиновым устройством с гидроприводом объединены в прототипе в единый конструктивный узел.

В прототипе клиновое устройство с гидроприводом было конструктивно объединено с верхним и нижним пуансонами и с шаровой опорой, что увеличивало вес и габариты этого съемного узла гидроклинового устройства.

В заявляемом приводе гидроклинового устройства по сравнению с прототипом вес и габариты уменьшаются за счет исключения шаровой опоры и верхнего пуансона из конструкции привода, а нижний пуансон (или нижний упорный элемент - опора) представляет собой отдельную деталь, устанавливаемую в процессе работы на оголовок основного клина.

В связи с этим ясно, что эксплуатировать такое устройство легче, чем устройство по прототипу.

Повышению технологичности изготовления устройства способствует изготовление гидропривода в виде одного неподвижного гидроцилиндра, т.к. в отличие от прототипа в этом случае есть возможность использования готового стандартизированного изделия - гидроцилиндра, что значительно упрощает требования к точности изготовления всего гидропривода. При этом сборка гидропривода заключается в резьбовом соединении корпуса стандартизированного готового гидроцилиндра с корпусом привода гидроклинового устройства, а также резьбовом соединении штока гидроцилиндра с поперечным клином.

При этом шток гидроцилиндра может быть прикреплен в поперечному клину как со стороны большего основания, так и со стороны меньшего основания поперечного клина, что увеличивает конструктивные и эксплуатационные возможности заявляемого привода.

Все поверхности трения устройства имеют антифрикционную обработку, причем эта антифрикционная обработка может быть выполнена несколькими способами.

Например, антифрикционная обработка поверхностей трения привода может быть выполнена с использованием пластической твердой смазки с наполнителем в виде дисульфита молибдена (MoS₂).

Кроме того, антифрикционная обработка поверхностей трения привода может быть выполнена с получением пары «металлокерамика-металлокерамика» с использованием ХАДО-технологии.

Антифрикционная обработка поверхностей трения привода позволяет уменьшить коэффициент трения подвижных деталей устройства до 0,05-0,001 и снизить потери рабочих усилий, возникающих на поверхностях «силовых» элементов устройства.

Благодаря возможности установки в верхней и нижней частях сквозного вертикального отверстия гидроцилиндра антифрикционных вставок давление F₂, возникающее при рабочем ходе привода и прижимающее гидроцилиндр привода к гайке-компенсатору и к опоре в зонах С и D, которое составляет порядка 20 т, более равномерно и с меньшим коэффициентом трения через эти антифрикционные вставки передается на корпус привода.

Установка кольцевых антифрикционных вставок, имеющих возможность поворота вокруг своей оси, позволяет перемещать зону контакта антифрикционных вставок с гайкой-компенсатором и опорой и тем самым повысить ресурс работы антифрикционных вставок.

Сквозное продольное вертикальное отверстие в поперечном клине в одном из вариантов исполнения поперечного клина может быть выполнено в виде паза, что несколько упрощает изготовление поперечного клина.

Перечисленные выше отличительные признаки привода позволяют обеспечить его надежную работу, простоту в эксплуатации и повысить эффективность работ по отрыву монолитов от горного массива по строчке скважин или шпуров.

Поэтому можно утверждать, что только вышеперечисленная совокупность указанных отличительных признаков заявляемого привода и признаков, совпадающих с прототипом, позволяет достичь технического результата, указанного выше, и выполнить задачу, поставленную в настоящем изобретении.

Остальные существенные признаки заявляемого технического решения обеспечивают работоспособность данного конструктивного решения гидроклинового устройства.

Достижение указанного выше технического результата возможно только при наличии совокупности всех существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, при отсутствии любого из них технический результат не может быть достигнут.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, с выявлением источников, содержащих информацию об аналогах заявляемого технического решения, позволяет установить, что заявителем не выявлено аналога, который характеризуется всей совокупностью признаков, идентичной всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Выделение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков позволяет выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату, указанному заявителем, отличительных признаков в заявляемом устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Поэтому можно утверждать, что изобретение отвечает условию охраноспособности по критерию «новизна».

Изобретение отвечает условию охраноспособности по критерию «изобретательский уровень», т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Кроме того, изобретение промышленно применимо, например, в качестве устройства для отбойки полезных ископаемых с помощью клиньев и может быть использовано для отрыва по строчке шпуров или скважин мелких и крупных монолитов природного камня, при разработке горных выработок в твердых породах, а также при разрушении прочных монолитных сооружений из бетона и железобетона или при разрушении брака сталелитейного производства.

Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается приводимым ниже описанием его практической реализации.

Конструкция привода гидроклинового устройства иллюстрирована чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид привода гидроклинового устройства с односторонним клином, вид спереди, причем привод выделен жирными линиями, а остальные узлы и детали гидроклинового устройства обозначены простыми линиями, а на фиг.2 - то же, но клин выполнен двухсторонним.

Привод гидроклинового устройства состоит из гидроцилиндра 1, соосно соединенного с корпусом 2 привода со стороны штока 3, причем поршень 4 гидроцилиндра 1 с помощью штока 3 соединен с поперечным клином 5, расположенным внутри и в средней части корпуса 2 привода.

В поперечном клине 5 выполнено сквозное продольное вертикальное отверстие 6.

Корпус 2 привода в центральной части имеет сквозное вертикальное отверстие 7.

Рабочая плоскость поршня 4 расположена перпендикулярно оси 8 гидроцилиндра 1 и 2, при этом направление приложения силы F₁ поршня 4 к поперечному клину 5 совпадает с осью 8 гидроцилиндра 1.

В сквозном вертикальном отверстии 7 корпуса 1 привода при работе гидроклинового устройства располагается основной клин 9. Штанга 10 основного клина 9 выполнена цилиндрической формы и имеет, в частности, трапецеидальную упорную резьбу.

Основной клин 9 расположен между раздвижными щеками 11 и 12.

На поверхность 13 добываемого блочного камня или на заплечики 14 и 15 раздвижных щек 11 и 12 опирается нижний упорный элемент - опора 16, выполненная с отверстием для прохода основного клина 9 и имеющая скошенную верхнюю рабочую поверхность 17, контактирующую с нижней рабочей поверхностью 18 поперечного клина 5.

В верхней части отверстия 7 корпуса 2 привода расположена гайка-компенсатор 19 с ручками 20 и 21, укрепленными в его верхней части, выходящей за пределы корпуса 2.

Гайка-компенсатор 19 имеет отверстие с внутренней трапецеидальной упорной резьбой, взаимодействующей с наружной резьбой штанги 10 основного клина 9.

Для вращения по оси основного клина 9 гайка-компенсатор 19 имеет ручки 20 и 21.

Нижняя поверхность 22 гайки-компенсатора 19 контактирует с верхней рабочей плоскостью 23 поперечного клина 5.

Кроме того, гидроцилиндр 1 имеет отверстие A₁ для подачи (или отвода) рабочей жидкости в поршневую область гидроцилиндра 1, а также отверстие B₁ для подачи (или отвода) рабочей жидкости в штоковую область гидроцилиндра 1.

Корпус 2 привода со стороны свободного конца поперечного клина 5 закрыт крышкой 24.

Поперечный клин 5 привода может быть выполнен без перемычки 25 на свободном конце, т.е. сквозное продольное вертикальное отверстие 6 в поперечном клине 5 может быть выполнено в виде паза, что несколько упрощает технологию изготовления и сборки привода.

В варианте привода с односторонним клином (фиг.1) в центральной части корпуса 2 в сквозном вертикальном отверстии 7 показано возможное расположение антифрикционной вставки 26 (в верхней части гидроцилиндра) и антифрикционной вставки 27 (в нижней части гидроцилиндра).

Установка аналогичных антифрикционных вставок 26 и 27 возможна и в варианте двухстороннего клина привода гидроклинового устройства (фиг.2).

Гидроцилиндр 1 с поршнем 4, укрепленным на конце поперечного клина 5 с помощью штока 3, гидросистема с переключателем подачи рабочей среды под давлением от 160 атм до 250 атм (например, от дизельной маслостанции - условно не показана на фиг.1), а также гайка-компенсатор 19 и опора 16 представляют собой устройство с гидроприводом, позволяющее перемещать основной клин 9 вверх по отношению к неподвижным щекам 11 и 12.

Возникающие при этом усилия давления щек 11 и 12 на горный массив составляют несколько сотен тонн, что позволяет полным комплектом гидроклиновых устройств уверенно отрывать блоки объемом не менее 5 м³, а при наличии «постельной трещины» в горном массиве объем добываемого блочного камня составляет от 10 до 50 м³ в сутки.

Привод и гидроклиновое устройство работают следующим образом.

Основной клин 9 вместе с раздвижными щеками 11 и 12 устанавливается в шпур или скважину, пробуренную в разрываемом горном массиве.

На штангу 10 основного клина 9 устанавливается опора 16 до упора в поверхность 13 добываемого блочного камня или в заплечики 14 и 15 раздвижных щек 11 и 12.

Сверху на опору 16 устанавливается заявляемый привод гидроклинового устройства, состоящий из клинового устройства с гидроприводом, при этом штанга 10 основного клина 9 проходит через сквозное вертикальное отверстие 7 в корпусе 2, через сквозное продольное вертикальное отверстие 7 в поперечном клине 5.

Затем на штангу 10 основного клина 9 навинчивается гайка-компенсатор 19 до упора в верхнюю рабочую плоскость 23 поперечного клина 5 привода.

Гидроклиновое устройство готово к работе.

Полный рабочий ход основного клина 9 состоит из нескольких повторяющихся циклов работы поперечного клина 5 привода и гайки-компенсатора 19.

Рассмотрим работу привода за один цикл работы гидроклинового устройства.

Переключателем гидросистемы (условно не показан) рабочая жидкость под давлением от 160 атм до 250 атм подается через штуцер A₁ в поршневую полость гидроцилиндра 1 привода.

В результате силового действия жидкости под давлением 160-250 атм на поршень 4 привода происходит перемещение поперечного клина 5 привода во второе крайнее положение (рабочий ход), при этом взаимодействие рабочих поверхностей поперечного клина 5 со скошенной рабочей поверхностью опоры 16 и нижней поверхностью гайки-компенсатора 19 приводит к перемещению последней на величину разницы толщин оснований поперечного клина 5 привода.

Но т.к. опора 16 опирается на поверхность 13 добываемого блочного камня, а верхняя рабочая плоскость 23 поперечного клина 5 привода упирается в гайку-компенсатор 19, то при движении поперечного клина 5 происходит перемещение основного клина 9 привода относительно неподвижных щек 11 и 12 на величину разницы толщин оснований поперечного клина 5 привода, т.е. на величину рабочего хода привода гидроклинового устройства.

Далее переключатель гидросистемы устанавливается на реверс, и рабочая жидкость под давлением 160-250 атм подается через штуцер B₁ в штоковую полость гидроцилиндра 1.

При этом происходит перемещение поперечного клина 5 привода в исходное крайнее положение (холостой ход) и между рабочими поверхностями поперечного клина 5 и рабочими поверхностями гайки-компенсатора 19 и опоры 16 образуется зазор, равный величине рабочего хода привода гидроклинового устройства.

Этот зазор перед следующим циклом работы привода и гидроклинового устройства необходимо устранить, что выполняется перемещением гайки-компенсатора 19 по резьбе штанги 10 основного клина 9 до упора в верхнюю рабочую плоскость 23 поперечного клина 5 привода. Вращение гайки-компенсатора 19 осуществляется с помощью рукояток 20 и 21.

Затем рабочие циклы привода и гидроклинового устройства повторяются до разрыва горного массива или до полного извлечения основного клина 9 из шпура.

После окончания цикла нагружения данного основного клина с двумя раздвижными щеками привод гидроклинового устройства снимается со штанги основного клина этого шпура и последовательно переставляется на штанги следующих основных клиньев, расположенных в остальных шпурах по заданному направлению строчки шпуров.

Заявитель считает возможными и другие варианты реализации изобретения, которые следует рассматривать как эквиваленты, если они находятся в пределах сущности изобретения.

Таким образом, можно утверждать, что поставленная задача полностью выполняется заявляемым устройством с достижением технического результата, указанного выше.

Предлагаемое гидроклиновое устройство отличается простотой, удобством и безопасностью в эксплуатации, приемлемыми массо-габаритными показателями и позволяет повысить эффективность выполнения работ по отрыву монолитов от горного массива по строчке шпуров или скважин.

1. Привод гидроклинового устройства, включающий корпус в виде неподвижного цилиндра, в центральной части которого выполнено сквозное вертикальное отверстие, расположенное внутри корпуса привода клиновое устройство, состоящее из связанного с поршнем поперечного клина со сквозным продольным вертикальным отверстием, нижняя рабочая поверхность которого выполнена с возможностью взаимодействия с опорой гидроклинового устройства, установленной в нижней части сквозного вертикального отверстия корпуса привода, при этом направление приложения силы поршня к поперечному клину совпадает с осью корпуса привода, отличающийся тем, что привод снабжен неподвижным гидроцилиндром, соосно связанным с корпусом привода, причем поршень расположен в гидроцилиндре и соединен с помощью штока с поперечным клином, верхняя рабочая поверхность которого перпендикулярна оси сквозного вертикального отверстия корпуса привода, и выполнена с возможностью взаимодействия с гайкой-компенсатором гидроклинового устройства, расположенной в верхней части сквозного вертикального отверстия корпуса привода, при этом ось сквозного вертикального отверстия гидроцилиндра расположена под углом к оси гидроцилиндра, равным 90°+α со стороны большего основания поперечного клина, где α - угол между верхней рабочей плоскостью поперечного клина и осью гидроцилиндра, а поверхности трения корпуса привода имеют антифрикционную обработку.

2. Привод гидроклинового устройства по п.1, отличающийся тем, что поперечный клин выполнен в виде двухстороннего клина, при этом угол α составляет 1,0-30,0°.

3. Привод гидроклинового устройства по п.1, отличающийся тем, что поперечный клин выполнен в виде одностороннего клина, при этом угол α составляет 0°.

4. Привод гидроклинового устройства по п.1, отличающийся тем, что антифрикционная обработка поверхностей трения привода выполнена с получением пары "металлокерамика-металлокерамика".

5. Привод гидроклинового устройства по п.1, отличающийся тем, что антифрикционная обработка поверхностей трения привода выполнена с использованием пластической твердой смазки с наполнителем в виде дисульфита молибдена (MoS₂).

6. Привод гидроклинового устройства по п.1, отличающийся тем, что поверхности трения в верхней и нижней частях сквозного вертикального отверстия цилиндра выполнены в виде антифрикционных вставок.

7. Привод гидроклинового устройства по п.6, отличающийся тем, что антифрикционные вставки выполнены кольцевыми.