Вращатель бурильной машины

 

ВРАЩАТЕЛЬ БУРИЛЬНОЙ МАУШ;НЫ , включающий корпус со шпиндельным узлом, волновой редуктор с гибким и неподвижным зубчатыми колесами , пневмодвигатель с лопатками и расп преде л и тельным узлом с золотниковыми канапа1«1, генератор волн с роликами и зубчатую муфту,отличающий с я тем, что, с цепью повышения моо|ностии КПД вращателя при одновременнс обеспечении его ком .пактности, Гибкое зубЧатов колесо выполнено многослойным и не чем один из средних слоев выполнен из более эластичного материала, причем золотниковые каналы выполнены в одном из средних слоев гиОкого зубчатого колеса, а зубчатое зацепление полумуфты образовано частью внешней поверхности гибкого зубчатого колеса. 1(П

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (И) 3 }) Е 21 С 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3421434/22-03 (22) 13>04.82 (46) 30.07.83 Бюл. Р 28 (72) Ю.С.Пилюгин (71) Норильский ордена Ленина н ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургический комбинат им. A.Ï.Çàâåíÿãèéà (53) 622.233.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 276854, кл. E 21 С 1/12, 1969.

2..Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2979565, кл. E 21 С 3/00, 1980 (прототип ). (54) (57! ВРАЩАТВЛЬ БУРИЛЬНОЙ ИАИИ:НЫ, включаищий корпус со шпиндельным узлом, волновой редуктор с гибким и неподвижным зубчатыми колеса ми, пневмодвигатель с лопатками и распределительным узлом с эолотниковыми каналамк, генератор волн с роликами н зубчатую му@ту, о т л и ч а юц и .й с я тем, что, с целью повышения мощности-и КПД вращателя при одновременном обеспечении его ком.пактности, гибкое зубчатое колесо выполнено многослойным и не юнее чем один нз средних слоев выполнен из более эластичного материала, ttpRчем золотниковые каналы выполнены в одном из средних слоев гибкого зубчатого колеса, а зубчатое зацепление полумуфты образовано частью внешней поверхности гибкого зубчатого колеса.

1032180

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к вращателям бурильных машин ударно-вращательного бурения.

Известен вращатель бурильной машины, включающий корпус с шпиндель- 5 ным узлом, пневмодвигатель и волновой двухступенчатый редуктор с гибким зубчатым колесом (1 3.

Недостатком данного вращателя является то, что использование двухступенчатого волнового редуктора приводит при длительной эксплуатации к потере мощности устройства вследствие перегрева волновой передачи. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является вращатель бурильной машины, включающий корпус со шпиндельным узлом, волновой редуктор с гибким и неподвижным зубчатыми колесами, пневмодвигатель с лопатками и распределительным узлом с золотниковыми каналами, ге,нератор волн с роликами и зубчатую муфту (2);

Недостатком известного вращателя является то, что при длительной эксплуатации в результате износа гибкого колеса и возможности радиальной вибрации в муфтовом зацеплении происходит снижение мощности вращения и его КПД.

Цель изобретения — повышение мощности и КПД вращателя при одновре,менном обеспечении его компактности. 35

Укаэанная цель достигается тем, что во вращателе бурильной машины, включающем корпус со шпиндельным уз"лом, волновой редуктор с гибким

:и неподвижным зубчатым колесами, 40 ! пневмодвигатель с лопатками и распределительным узлом с золотниковыми каналами, генератор волн с роликами и зубчатую муфту, гибкое зубчатое колесо выполнено многослой- 45 ным и не менее чем один иэ средних слоев выполнен из более эластичного. материала, причем золотниковые каналы выполнены в одном иэ средних слоев гибкого зубчатого колвса, а

Зубчатое зацепление полумуфты образовано частью внешней поверхности гибкого зубчатого колеса.

На фиг. 1 показан вращатель, осевой разрез (винтовые золотниковые канаты для наглядности показаны в плоскости разреза);на фиг. 2 — разрез A-A:на фиг. 1; на фиг. 3 - узел

I на фиг. 1 (развертка винтовых золотниковых каналов ).

Вращатель бурильной машины 60 включает в себя пневмоударный 1 и шпиндельный 2 узлы, последний из ! которых соединен через шлицы зубчатой муфты 3 с гибким зубчатым колесом 4» гибкий обод 5 которого скреплен с резиновым слоем б и гибким защитным металлическим кольцом

7. Внутри многослойного гибкого обода 5 размещены лопатки 8 в пазах выступа крышки 9 ° Многослый гибкий обод 5 имеет отверстия 10 с винтовыми золотниковыми каналами 11, которые сообщаются с каналами 12 и

13, выполненными в крышке 9. В крышке 9 имеется еще кольцевой канал 14, который сообщается с пазами, в которых размещены лопатки 8.

Снаружи гибкого обода 5 установлен эллиптичный (или кулачкового профиля ) генератор 15 волн на роликах 16, которые механически передают его внутренний эллиптический профиль собственно ободу 5, т.е.. на придание ободу 5 эллиптичного профиля не расходуется внешняя энергия, а сам генератор 15 является механическим генератором волн обода 5 °

Гибкое зубчатое колесо.4 находится в постоянном зацеплении с неподвижным жестким колесом 17, закрепленным в корпусе 18. Между зубчатой муфтой 3 и корпусом 18 установлен реэино-металлический упорный подшипник 19.

На гибком ободе 5 снаружи закреплена насадка 20 для герметизации его эолотниковых каналов 11 по его торцу.

Гибкий обод 5 конструктивно объединяет в одну деталь гибкое зубчатое колесо 4 и гибкую зубчатую полумуфту 21.

Многослойный гибкий обод 5 с гйбким наружным зубчатым колесом

4 и с лопатками 8, прилегающими к нему изнутри, образует встроенный мотор редуктора-вращателя бурильной машины.

Распределительный узел выполнен в виде эолотниковых контактов 8 гибкого зубчатого колеса, кольцевых разделительных каналов 12 и 13 крышки 9.

Золотниковые каналы 11 благодаря зллиптичности профиля торца гибкого обода 5, сообщаются через каждые (примерно ) 90.О поочередно с кольцевыми разделительными каналами 12 и

13 в крышке 9 через их отверстия.

Например, на фиг. 1 обе вершины волн эллиптичного обода 5 с эолотниковыми каналами 11 находятся в зоне сообщения с кольцевым каналом 12, а остальная часть его с эолотниковыми каналами находится в зоне сообщения с кольцевым каналом 13. При этом вход каждого эолотникового винтового канала 11 развернут относительно его выхода примерно на 45 (40 — 50 ), что и обеспечивает диаграмму сил, показанную на фиг. 2.

1032180

Угол 45 является оптимальным для устройства, но устройство достаточно работоспособно в диапазоне углов

40 - 50, а допуск 1 5О обеспечивает его высокую технологичность при конструировании, изготовлении и ремонте. 5

Все трущиеся резиновые поверхности устройства выполйены технологически с антифрикционными свойствами (или резиновые элементы могут быть заменены на фторопластовые, капроновые и др. ).

° Стрелки В, С, Д и Е указывают направление движения энергоносителя в определенный момент времени. Векторы р и P соответственно обозначают давление энергоносителя и результирующую силу от этого давления;

Симметричная степень эллиптичностн гибкого зубчатого колеса обозначена .через е.

Бурильная машина работает следующим образом.

При подаче энергоносителя по стрелке В в кольцевую полость 12 и далее через винтовые золотниковые каналы 11 и отверстия 10 в опреде".: ленную внутреннюю часть гибкого обода 5, в пространства между прижатыми к нему лопатками 8, создаются два рабочих сектора (два поршня ) с результирующими силами Р (фиг. 2) Гиб- З0 кое зубчатое. колесо 4 начинает волнообразно перемещаться относительно жесткого зубчатого колеса 17 и эа

;один цикл повернется на угол, соответствующий числу их Разницы зубьев. 35

3а один цикл волнового движенйя гибкого зубчатого колеса 4 генератор

15 волн на своих роликах 16 сделает . один полный оборот. За то время все винтовые золотниковые каналы 40.

11 пройдут зоны нагнетания энергоносителя и его продувки дважды.

В то же время зубчатая муфта

3, имеющая равное отверстное число зубьев на гибком ободе 5, синхронно повернется вместе с зубчатым колесом 4 Далее через свои шпицы зубчатая муфта 3 повернет на этот же угол шпиндельный узел 2. Ко втулке присоединен на резьбе буровой инструмент, который вращается и получает ударные импульсы.

Если у обода 5 секторы первого

И третьего квадрантов (фиг, 2) в данный момент находятся под рабочим давлением, то его секторы второго и четвертого квадрантов сообщаются с атмосферой через соответствующие золотнкковые каналы 11, кольцевые

l .,каналы 13 и далее по стрелке С.

Все лопатки 8 во время работы плотно прижаты к внутренней поверхности обода 5 давлением энергоносителя, подводимого во все пазы через кольцевой канал 14 по срелке Д.

Лопатки 8 во время работы движутся только возвратно-поступательно и не вращаются. При этом скорость проскальзывания обода 5 относительно лопаток 8 мала.

Реверс вращателя бурильной машины осуществляется изменением направления подачи энергоносителя в кольцевых каналах 12 и. 13 т,е. энерго носитель подается в противоположном направлении стрелки С в кольцевой. канал 13 ° через соответствующие золотниковые каналы 11 в секторы второго и четвертого квадрантов . внутри обода 5, Отработанный энергоноситель иэ секторов первого и третьего квадрантов по кольцевому каналу выходит в атмосферу в противоположнбм направлевии стрелки В.

При использовании предлагаемого вращателя за счет многослойности гибкого зубчатого колеса обеспечи- ., вается воэможность для генерирования .и передачи значительной мощности, больших крутящих моментов и к6иструктивного совмещения функций силового элемента с функциями золотнйуу,1032180

1О

17

Фиг.3

Составитель В. Захаров

Техред Л.Пекарь Корректор В. Гирняк

Редактор Ю. Ковач

Заказ 5358/39 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патен ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4