Буровой станок

 

ОЙ И

ИЗОБРЕТЕНИЯ пц 56510I боаз советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.06.75 (21) 2141792/03 с присоединением заявки № (51) M. Кл.з Е 21С 5/00

E 21С 1/10

Совета Мииистров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 622.233.056 (088.8) Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 12.08.77 (72) Авторы изобретения

T. К. Белобородов и М. Е. Медник

Новосибирский электротехнический институт и Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявители (54) БУРОВОИ СТАНОК

ГосУдарстввииый комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано для бурения шпуров и скважин.

Известно устройство, содержащее планетарную передачу, опорное колесо, соединенное с механизмом нагрузки, винтовой податчик, вращатель инструмента (1).

Недостатком устройства является непроизводительные потери мощности машины при увеличении сопротивления бурению.

Известен буровой станок, содержащий двигатель, планетарную передачу с закрепленным опорным колесом, винтовой податчик, шпиндель вращателя инструмента, вариатор, у которого: ведомое звено связано с ходовой гайкой податчика, ведущее звено — с ведомым звеном планетарной передачи и звено регулирования — с опорным колесом (2).

Недостаток станка заключается в невозможности обеспечения взаимосвязанного автоматического регулирования режима бурения по скорости вращения инструмента и скорости подачи в зависимости от свойств разбуриваемого материала при стабилизации расходуемой мощности на приводе вследствие того, что величина скорости вращения инструмента оказывает существенное влияние на скорость подачи.

Цель изобретения — обеспечение взаимосвязанного автоматического регулирования режима бурения по скорости вращения инструмента и скорости подачи в зависимости от свойств разбуриваемого материала при стабилизации расходуемой мощности на приводе.

5 Поставленная цель достигается тем, что ведомое звено вариатора кинематически связано со шпинделем вращателя инструмента.

На фиг. 1 представлена схема бурового станка; на фиг. 2 и 3 — сечение А — А и Б — Б

lo на фиг. 1.

Вал двигателя 1 посредством зубчатых колес 2, 3, опорного колеса 4 и водила 5 связан с ведущим валом 6 вариатора, С валом 6 жестко соединен ведущий диск 7 и соосно с

15 ним свободно посажен ведомый диск 8 вариатора. Диски 7 и 8 на внешних торцевых поверхностях снабжены кольцевыми пазами, в которых помещены элементы 9 свободного хода, шарнирно посаженные на оси рамок 10, 20 охватывающих диски. Рамки 10 вложены в радиальные пазы барабана 11. Барабан 11 установлен в подшипниках, соединенных с эксцентриком 12, который, в свою очередь, помещен в эксцентрик 13. Эксцентрик 13 сое25 динен с корпусом станка 14, а эксцентрик 12 соединен поводком с опорным колесом 4, которое при помощи пружины 15 упруго соединено с корпусом 14, Ведомый диск 8 вариатора соединен с ведомым валом 16 вариатора. зО Ведомый вал вариатора через одностороннюю

865101 муфту необратимого движения, включающую в себя вилку 17, барабан 18, ведомый элемент

19 и подпружиненные тела качения 20, через цепную передачу 21, 22, реверсивную муфту, состоящую из колес 23, 24, 25 и втулки 26, связан с валом 27. Вал 27 посредством шлицевой втулки 28, зубчатых колес 29, 30, 31 связан с ходовой гайкой 32 податчика и, далее, посредством зубчатых колес 32, 33 — с шпинделем 34 вращателя инструмента 35. Ведущий вал 6 вариатора посредством цепной передачи 36, 37 связан с ходовым винтом 38 податчика.

Шлицевая втулка 28, ходовая гайка 32 податчика, шпиндель 34 вращателя инструмента, зубчатые колеса 29, 30, 31, 33 смонтированы в корпусе буровой головки 39.

Устройство работает следующим образом.

При пуске станка вращение вала двигателя

1 передается через планетарную передачу (звенья 2, 3, 4, 5) валу 6 с ведущим диском 7 вариатора. Элементы 9 свободного хода сцепляются с диском 7 только при обгонном движении диска по отношению к элементам 9.

При эксцентричном положении барабана 11 по отношению к оси вала 6 в зацеплении с диском 7 будет тот элемент 9 свободного хода, у которого расстояние до оси вращения барабана будет наименьшим, тогда, перемещаясь вместе с диском, элемент 9 свободного хода, посредством рамки 10 будет увлекать барабан 11, обеспечивая ему угловую скорость, превышающую угловую скорость диска

7 в

Я раз, где R — средний радиус кольR — е цевой канавки диска, е — величина эксцентриситета барабана по отношению к диску.

При этом все другие элементы свободного хода, имея окружную скорость большую, чем скорость диска на радиусе R, будут проскальзывать в канавке.

Зацепление одного элемента 9 с диском 7 будет продолжаться до момента, когда следующий за ним элемент, приближаясь к оси вращения барабана, не получит скорость меньшую, чем у элемента, сцепленного с диском 7.

Сцепление элементов 9 с диском 8 будет происходить в точках, противоположных диску

7, т. е. там, где расстояние элементов 9 до оси вращения барабана наибольшее (в точках с наибольшей окружной скоростью элементов) . В этом диске сцепления элементов 9 происходит при обгонном движении их по отношению к диску. Угловая скорость диска 8 будет в — раз больше угловой скорости

R+e

R барабана и в

R+e раз больше угловой скоR — е рости диска 7, Изменение угловой скорости ведомого вала 16, соединенного с диском 8, путем изменения эксцентриситета барабана 11, осуществляется за счет двухэксцентриковой связи барабана с опорным колесом 4. С этой целью опоры вращения барабана 11 соединены с

4 эксцентриком 12, вложенным в неподвижный эксцентрик 13. При повороте эксцентрика 12 от опорйого колеса 4 положение оси подшипниковой поверхности эксцентрика 12 изменится, следовательно, изменится и положение оси барабана 11, определяющее величину эксцентриситета е.

Упругий момент пружины 15 соответствует рабочему моменту привода станка, приведенному к опорному колесу 4. Начальное угловое положение колеса 4 и эксцентриков 12 и 13 соответствует наибольшей величине эксцентриситета вариатора, наибольшей угловой скорости ведомого диска 8.

Ведомый вал 16 вариатора соединен со звездочкой 21 через одностороннюю муфту необратимого движения, обеспечивающую передачу движения только со стороны диска 8 (см. фиг. 1 и 3). В случае обгонного движения со стороны звездочки 21 происходит заклинивание тел качения 20 между поверхностью барабана 18 и клиновой поверхностью ведомого элемента 19, соединенного со ступицей звездочки 21, и движение последней прекратится до освобождения тел качения 20 из заклинивания вилкой 17 вала 16.

Звездочка 21 цепью связана со звездочкой

22, свободно сидящей на валу 27. Звездочка

22 соединена с коническим колесом 23, сцепленным с коническими колесами 24 и 25, вследствие чего колеса 23 и 25 имеют противоположные направления вращения. Колесо

25 также свободно посажено на валу 27. Между колесами 23 и 25 расположена втулка 26, соединенная с валом 27 с возможностью осевого перемещения. Втулка 26 и колеса 23, 25 снабжены торцевыми выступами и представляют собой реверсивную муфту для изменения направления вращения вала 27.

Вращение вала 27 через шлицевую втулку

28 посредством колес 29, 30, 31 передается ходовой гайке 32 податчика и, далее, от ходовой гайки посредством колес 31, 33, шпинделю 34 вращателя инструмента.

Ходовой винт 37 податчика получает вра-, щение от ведущего вала 6 вариатора через цепную передачу 36, 37. (Правое по чертежу положение втулки 26 реверсивной муфты соответствует рабочему ходу буровой головки, а левое по чертежу положение — обратному ходу буровой головки 39, перемещающейся вдоль вала 27 и ходового винта 38) .

Скорость подачи буровой головки определяется разностью угловых скоростей гайки и винта, причем угловая скорость гайки больше угловой скорости винта и на холостом ходу разность этих скоростей наибольшая, что соответствует скорости подачи холостого хода.

При врезании в буримый материал момент сопротивления вращению инструменту, возрастая, превосходит приведенный момент на опорном колесе 4. Опорное колесо 4, поворачиваясь, уменьшает эксцентриситет барабана

11, а следовательно, и угловую скорость диска 8 и связанных с ним ходовой гайки 32 и шпинделя 34. Скорость подачи и скорость вращения инструмента уменьшаются до значений, при которых наступит статическое равновесие приведенных к одному валу моментов сопротивления вращению бура и пружины 15.

При изменении свойств буримого материала изменится момент сопротивления на инструменте, что сразу же скажется на положении опорного колеса 4, которое, изменяя положение эксцентрика 13, изменит скорость подачи и скорость вращения инструмента, устанавливая статическое равновесие момента сопротивления на инструменте, приведенного к валу опорного колеса 4, и момента, развиваемого пружиной 15 на новом режиме бурения. При этом кинематика механизма станка должна удовлетворять необходимому соответствию скоростей вращения инструмента и подачи буровой головки 39 на всех возможных режимах бурения.

Для обеспечения необходимой стабилизации расходуемой мощности машины жесткость пружины 15 подбирается так, чтобы отклонение опорного момента от среднего расчетного па предельных рабочих режимах бурения не превосходило установленного значения.

В случае заклинивания инструмента или попадания его в трещины горной породы опорное колесо 4 сразу повернется до предельного значения и установит барабан 11 вариатора центрично с дисками 7 и 8, При этом скорость вращения ходовой гайки 32 будет минимальной и меньше скорости вращения винта, и тогда буровая головка 38 получит обратный ход. После извлечения инструмента и спада момента сопротивления бурение возобновится.

565101

Переключение станка на обратный ход буровой головки в конце бурения для последующего перехвата штанги или для смены инструмента производится установкой втулки 26

5 реверсивной муфты во второе (левое по чертежу) крайнее положение. При этом вал 27, ходовая гайка 32 и шпиндель 34 изменят направление своего вращения и направление движения буровой головки 39. Направление

10 вращения ходового винта останется неизменным, скорость обратного хода буровой головки увеличится по сравнению со скоростью холостого хода.

15 Ф ор му ч а изобретения

Буровой станок, содержащий двигатель, планетарную передачу с упоуго закрепленным опорным колесом, винтовой податчик, шпин20 дель вращателя инструмента, вариатор, у котооого: ведомое звено связано с ходовой гайкой податчика, ведущее звено — с ведомым звеном планетарной передачи, а звено регулирования — с опорным колесом, о тл и ч а25 ю шийся тем, что, с целью обеспечения взаимосвязанного автоматического регулирования режима бурения по скорости вращения инструмента и скорости подачи в зависимости от свойств разбуриваемого материала при стабилизации расходуемой мощности на приводе, ведомое звено вариатора кинематически связано со шпинделем врашателя инструмента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 298737, кл. Е 21С 5/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 330248, кл. Е 21С 5/00, 1972. о65101

Риг.2

Составитель В. Коротков

Корректор О, Тюрина

Техред 3. Тараненко

Редактор Э. Шибаева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1651/8 Изд. № 598 Тираж 778 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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