Буровая штанга для вращательного бурения шпуров
Владельцы патента RU 2703571:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" (RU)
Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для вращательного бурения шпуров в горных породах. Буровая штанг содержит тело штанги, хвостовик и замок для закрепления резца. Тело штанги выполнено трехгранным с поперечным сечением в виде гипоциклоиды, имеющей скругленные концы ветвей. Достигается технический результат – увеличение прочности буровой штанги при передаче крутящих моментов на буровой инструмент и улучшении процесса удаления отбуренной горной породы. 2 ил.
Изобретение относится к угольной промышленности, а точнее к буровым штангам для вращательного бурения шпуров в горных породах.
Известна буровая штанга для бурения шпуров, тело которой выполнено с круглым поперечным сечением. Штанга имеет конусное соединение с резцом и шпинделем бурильной машины (Друкованый, М.Ф. Справочник по буровзрывным работам [Текст] / М.Ф. Друкованый, Л.В. Дубнов, Э.О. Миндели, К.И. Иванов, В.И. Ильин. - М.: Недра, 1976. - 631 с., С. 483).
Недостатком такой буровой штанги является трудность удаления из шпура отбуренной горной породы, так как тело штанги может занимать большую часть объема шпура.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является буровая штанга, состоящая из тела штанги, выполненного в виде трехзаходного винта с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, хвостовика и замка для закрепления резца. Выполнение штанги с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника обеспечивает пространство между стенкой шпура и телом штанги в виде пустых сегментов (SU №208606 А1, МПК Е21В 17/00, опубл. 17.01.1968)
Существенным недостатком буровой штанги, выполненной с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, является наличие точек, расположенных на серединах сторон треугольника, в которых возникают наибольшие напряжения, что может приводить к появлению в этих точках трещин, уменьшающих прочность всей штанги. Помимо этого полости между телом штанги и поверхностью шпура не всегда обеспечивают эффективное удаление отбуренной горной породы в связи с их незначительными размерами.
Техническая проблема, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в увеличении прочности буровой штанги при передаче крутящих моментов на буровой инструмент, а так же повышении эффективности удаления отбуренной горной породы.
Существующая проблема решается тем, что в известной буровой штанге для вращательного бурения шпуров, состоящей из тела штанги, хвостовика и замка для закрепления резца, согласно изобретению тело штанги выполнено трехгранным с поперечным сечением в виде гипоциклоиды, имеющей скругленные концы ветвей.
Гипоциклоида представляет собой плоскую кривую, траекторию точки окружности, катящуюся по другой окружности и имеющую с ней внутреннее касание (Математическая энциклопедия. Т. 1. А-Г [Текст] / Гл. ред. И.М. Виноградов. - М.: Советская энциклопедия, 1977. - 1152 стб.: ил., стб. 1011).
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в увеличении прочности буровой штанги при передаче крутящих моментов на буровой инструмент за счет выполнения тела штанги трехгранным, а выполнение поперечного сечения тела штанги в виде гипоциклоиды способствует исключению точек на поперечном сечении штанги, в которых происходит концентрация напряжений. Помимо этого, выполнение концов ветвей гипоциклоиды скругленными, увеличивает пространство между стенкой шпура и телом штанги, что улучшает процесс удаления отбуренной горной породы.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена буровая штанга для вращательного бурения шпуров, на фиг. 2 - поперечное сечение предлагаемой буровой штанги.
Буровая штанга состоит из тела штанги 1, хвостовика 2, замка 3 для закрепления резца.
Работает предлагаемая буровая штанга следующим образом: штанге задается вращательное движение с осевой подачей на забой вдоль оси вращения. В процессе вращательного движения и одновременной подачи на забой буровой резец, закрепленный на штанге, срезает горную породу, при этом отбуренная горная порода удаляется через пустоты, располагающиеся между стенками шпура и телом штанги.
Положительный результат заявляемого изобретения заключается в увеличении прочности буровой штанги посредством исключения точек на поперечном сечении штанги, в которых происходит концентрация напряжений, а так же в повышении эффективности удаления отбуренной горной породы за счет увеличения площади пустых сегментов между телом штанги и поверхностью шпура.
Буровая штанга для вращательного бурения шпуров, состоящая из тела штанги, хвостовика и замка для закрепления резца, отличающаяся тем, что тело штанги выполнено трехгранным с поперечным сечением в виде гипоциклоиды, имеющей скругленные концы ветвей.
