Импульсный вращатель сверления материалов повышенной прочности

Изобретение относится к приводам рабочих органов машин механического разрушения материалов повышенной прочности. Вращатель содержит две части вала рабочего органа, кулачок-толкатель, выполненный в виде двуплечего рычага и взаимодействующий с частями вала, неподвижные кулачки на внутренней поверхности корпуса редуктора. Ось вращения кулачка-толкателя выполнена под углом α к оси вращения рабочего органа, причем тангенс угла α определяется по формуле: tg(α)=k·f/(π·d), где k - коэффициент динамических свойств материала, f - коэффициент прочности по шкале проф. М.М.Протодьяконова, d - диаметр отверстия. Обеспечивает повышение работоспособности импульсного вращателя в обрабатываемом материале повышенной прочности, минимальные осевые усилия и улучшение процесса осевого внедрения сверла за счет расположения оси вращения кулачка-толкателя под углом α, к оси вращения рабочего инструмента. 2 ил.

 

Изобретение относится к приводам рабочих органов машин (импульсным вращателям) механического разрушения материалов повышенной прочности, например естественного камня, бетонов, сталей.

Известны приводы рабочих органов машин, включающие двигатель, редуктор и динамический возбудитель крутильных колебаний [А.с. СССР №901493, опубл. 30.01.1982; А.с. СССР №1458178, опубл. 15.02.1989], где равномерное вращение ведущего вала планетарного редуктора интегрируется с крутильными колебаниями вала, возбудителя колебаний за счет сил инерции эксцентрично расположенных масс на сателлитах планетарного редуктора. Недостатками этих конструкций является значительная сложность кинематического взаимодействия деталей, ограниченные возможности создания амплитудно-частотных характеристик по энергетическим и кинематическим параметрам, взаимовлияния амплитуды и частоты колебания, низкая надежность и существенная величина отрицательного момента.

Известна конструкция импульсного вращателя рабочего органа машины с кинематическим возбудителем колебаний [А.с. СССР №1802112, опубл. 15.03.1993], где крутильные колебания создаются за счет поступательного перемещения кулачка-толкателя по направляющим валов. Поступательное движение по плоскости вызывает значительные потери на трение, нагрев и изнашивание поверхностей скольжения.

Известна также конструкция рабочего органа машины [Патент РФ на изобретение №2341636, опубл. 20.12.2008], выбранного в качестве прототипа, содержащего двигатель, редуктор и кинематический возбудитель крутильных колебаний. Равномерное вращение ведущей части вала передается на ведомую часть вала рабочего органа. На ведущей части вала установлен вращающийся двухплечный кулачок-толкатель, взаимодействующий с неподвижными кулачками корпуса возбудителя колебаний и ведомой частью вала. При вращении ведомой части вала двухплечный кулачок-толкатель наружной частью отклоняется неподвижным кулачком корпуса, а внутренней частью передает этот импульс на ведущую часть вала рабочего органа и обеспечивает суммарное равномерное вращательное и колебательные движения.

Недостатком известной конструкции при сверлении материалов повышенной прочности является малое внедрение в обрабатываемый материал. Импульс крутящего момента направлен перпендикулярно оси и недостаточно способствует углублению рабочего инструмента. Режущая кромка сверла при крутильных колебаниях скользит по обрабатываемой поверхности материала повышенной прочности.

Техническим результатом изобретения является повышение работоспособности импульсного вращателя в обрабатываемом материале повышенной прочности, минимальные осевые усилия и улучшение процесса осевого внедрения сверла, за счет расположения оси вращения кулачка-толкателя под углом α, тангенс которого

tg(α)=k·f/(π·d),

где k - коэффициент динамических свойств материала,

f - коэффициент прочности по шкале проф. М.М.Протодьяконова,

d - диаметр отверстия к оси вращения рабочего инструмента.

Под таким же углом необходимо расположить цилиндрические неподвижные кулачки на корпусе возбудителя крутильных колебаний и упорную поверхность для кулачков на ведомой части вала. Ведомой части вала необходимо еще одна степень свободы - осевое перемещение. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого устройства с другими импульсными вращателями не позволило выявить в них признаки заявляемого решения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, на которых показан вид спереди (фиг.1б) и вид по сечению (фиг.1a). Импульсный вращатель по сверлению материалов повышенной прочности содержит корпус 1 с неподвижными кулачками 2, ведущую 3 часть вала, двухплечие кулачки-толкатели 4, ось 5 вращения кулачков-толкателей под углом α к оси 11 вращения рабочего органа, ведомую 6 часть вала, упорные поверхности: неподвижного 7 кулачка, наружная 8 подвижного кулачка, внутренняя ведомая 9 ведомого вала, внутренняя 10 кулачка-толкателя 4.

Работает устройство следующим образом. При равномерном вращении ведущей 3 части вала кулачок-толкатель 4 контактирует наружной 8 поверхностью подвижного кулачка-толкателя 4 с неподвижной 7 поверхностью кулачка 2 корпуса 1 и поворачивается на оси 5, передавая импульс вращения через внутреннюю поверхность 10 кулачка-толкателя 4 на внутреннюю поверхность 9 ведомого вала. Ведомая часть вала совершает суммарное движение: равномерное ведущего вала и колебания кулачка-толкателя. При этом, за счет вращения кулачка-толкателя на оси 5, расположенной под углом α к оси 11 вращения сверла, сила P действия кулачка-толкателя на подвижную часть 6 вала создает, за счет силы Ркр=P·cos(α), импульс крутящего момента и силы Р0=P·sin(α) - импульс по оси вращения сверла. Ведомая 6 часть вала вращается с наложением колебаний и перемещается вдоль оси сверления, создавая дополнительную осевую силу.

Такое расположение осей кулачков-толкателей позволяет в породах повышенной прочности за счет наложения колебаний по оси вращения сверла снизить осевое давление на сверло, тем самым повысить надежность и долговечность сверла, увеличить производительность и уменьшить вероятность искривления сверла. Осевая составляющая возмущающей силы P0=P·sin(α) определяется углом α по потребности обрабатываемого материала и должна иметь минимальное необходимое и достаточное значение, с тем чтобы максимально использовать менее энергоемкое разрушение обрабатываемого материала тангенциальной составляющей импульса крутящего момента.

Импульсный вращатель сверления материалов повышенной прочности, содержащий две части вала рабочего органа, кулачок-толкатель, выполненный в виде двуплечего рычага и взаимодействующий с частями вала, неподвижные кулачки на внутренней поверхности корпуса редуктора, отличающийся тем, что ось вращения кулачка-толкателя выполнена под углом α к оси вращения рабочего органа, причем тангенс угла α определяется по формуле:
tg(α)=k·f/(π·d),
где k - коэффициент динамических свойств материала;
f - коэффициент прочности по шкале проф. М.М.Протодьяконова;
d - диаметр отверстия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в приводах машин с условно постоянным моментом сопротивления на рабочем органе. .

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в приводах металлообрабатывающих, горных, строительных и т.п. .

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может применяться для бурения шпуров некрепких пород с пониженной прочностью скалывания и твердыми включениями, например апатитонефелиновой руды, для пород, имеющих при бурении шпуров и скважин забой с неровной поверхностью.

Изобретение относится к угольной и горнорудной .промышленности, строительству и другим отраслям народного хозяйства, связанным с разрушением горной породы ударами.

Изобретение относится к горнодобывающей пром-сти и м.б. .

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для ударного бурения шпуров. .

Изобретение относится к горной пром-сти и предназначено для ударно-вращательного бурения при разрушении горных пород. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам ударно-вращательного действия для разрушения горных пород. .

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в приводах машин с условно постоянным моментом сопротивления на рабочем органе. .

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в приводах металлообрабатывающих, горных, строительных и т.п. .

Изобретение относится к соединительному устройству для подвода текучей среды к вращающемуся инструменту, содержащему вращательный ввод с ротором и статором, причем ротор поддерживается с возможностью вращения относительно статора.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к станкам с принудительной подачей шнекового инструмента для проходки скважин различного назначения в угольных пластах и мягкой породе.

Изобретение относится к пневматическим и гидравлическим машинам вращательного и ударно-вращательного действия для бурения горных пород и в строительстве. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в станках для бурения анкерных скважин в твердых породах. .

Изобретение относится к приводам исполнительных органов машин механического разрушения естественного камня и строительных материалов, перемешивания, например, бетонных смесей и растворов и других устройств, использующих крутильные колебания.

Изобретение относится к приводам машин с вращающимся рабочим органом для разрушения, транспортировки, перемешивания и т.п. .

Изобретение относится к области горного дела и строительства, а именно к строительной машине. .

Изобретение относится к бурильно-крановым машинам, предназначенным преимущественно для бурения скважин и установки в них опор линий электропередач и связи. .

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способу и устройству для бурения скважин и перемещения труб
Наверх