Соединительный узел вала роторабурового ctahka

 

(72) Авторы изобретения

В.А.Липский, А.В.Орлов и Л.А.Райхерт

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени . научноисследовательский институт буровой техники (7l) Заявитель (54) СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ВАЛА РОТОРА

БУРОВОГО CTAHKA

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для передачи крутящего момента в буровых установках.

Известен соединительный узел вала ротора бурового станка, выполненный в виде приводной муфты гидротранс4орматора, имеющий высокую демпфирующую способность (! ).

Однако упругие свойства этого устройства недостаточны, оно сложно по конструкции и в эксплуатации.

Известен соединительный узел вала ротора бурового станка, содержащий втулку, охватывающую муфту вала ротора, звездочку, закрепленную на втулке, и звено соединения втулки с муфтой f2).

Однако из-за применения торсионной втулки малых размеров устройство не имеет упругих и демпфирующих свойств, необходимых в условиях передачи широкого диапазона крутящего момента при ударных нагрузках.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет увеличения суммарной площади нагру- женных контактирующих поверхностей деталей упругого соединения и обес5 печения регулирования жесткости и демпфирования соединительного узла.

Поставленная цель достигается тем, что звено соединения втулки с муфтой выполнено в виде мембранного гидротрансформатора с регулятором давления и взаимодействующего с ним кулачково-роликового механизма, включающего двусторонние косые кулачки с радиусными в сечении продольными желобками на рабочих гранях и сферические ролики, каждый из которьцс свободно установлен на радиаль2О но расположенном эксцентриковом пальце, размещенном на втулке с возможностью поворота, причем косые кулачки установлены с возможностью взаимодействия со сферическими роли846707

Э5

45

55 хами, а рабочие грани выполнены на муфте.

Регулятор давления гидротрансформатора выполнен с дросселирующим устройством.

Эксцентриковые пальцы закреплены в скобах, установленных на втулке с возможностью регулируемого перемещения вдоль ее оси вращения»

Регулятор давления гидротрансформатора выполнен в виде набора взаимосвязанных посредством буртов и проточек концентрических колец, входящих в ответные гофры мембраны гидротрансформатора, и ступенчатой по толщине регулировочной шайбы.

На фиг. 1 изображен соединительный узел вала ротора бурового станка, общий вид; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 1.

Устройство содержит вал 1 ротора, на который оно устанавливается. На вал 1 шпоночным соединением надета ступица ведомой муфты 2, на которой выполнены двусторонние косые кулачки 3 с продольными желобками

4 на рабочих гранях. Поверх соединительной муфты 2 размещена втулка

5 с приводной звездочкой 6. В пазах

7 втулки 5 закреплены с возможностью регулируемого перемещения параллельно оси вращения вала 1 скобы 8. В скобах 8 на радиально установленные и закрепленные с возможностью регулируемого поворота эксцентриковые пальцы 9 надеты с возможностью вращения сферические ролики 10 взаимодействующие с кулачками 3 и тем самым с муфтой 2. Взаимодействующие кулачки 3 и ролики 10 образуют кулачково-роликовый механизм. С втулкой 5 жестко соединен корпус мембранного гидротрансформатора 11, а к нему герметично присоединена его гофрированная мембрана 12. В корпусе ll смонтирован вертлюжок 13. Полость гидротрансформатора заполнена рабочей жидкостью, На мембрану 12 надет конус 14, на который надето с опорой на бурт кольцо 15, также имеющее бурт. На бурт кольца 15 опирается кольцо 16, а его бурт, в свою очередь, опирается в проточку в кольце 17, жестко связанном с крьппкой ll и втулкой 5 ° Поверх деталей

14-16 надета регулировочная шайба

18. Выступы колец 15-17- входят в

4 ответный желоб гофра мембраны 12, Детали 14-16 и 18 составляют регулятор давления рабочей жидкости.

В положении, укаэанном на фиг. 1, шайба 18 опирается на конус 14 и на два кольца 15 и 16. Если шайбу

18 повернуть к кольцам противоположной опорной поверхностью, она будет опираться на конус 14 и на одно кольца 15. Конус 14 и связанные с ним детали 15, 16 и 18 взаимодействуют через упорный подшипник 19 и упор 20 с кулачково-роликовым механизмом.

Соединительный узел вала работает следующим образом.

Муфта 2 закрепляется с .помощью шпонки на валу. На приводную звездочку 6, жестко закрепленную на втулке 5, передается посредством цепной передачи крутящий момент от двигателя. Ролики 10, установленные во втулке 5, контактируют с поверхностью желобков 4 на скосах косых кулачков

3. Одновременность контакта всех роликов 10 с поверхностями желобков 4 обеспечивается предварительнои регулировкой — поворотом эксцентриковых пальцев 9 с последующей их фиксацией в нужном положении. Тем самым обеспечивается увеличение.нагрузочной способ ности устройства. Под действием роликов 10 на скосы кулачков 3 касательная сила крутящего момента преобразуется в осевую силу. Эта сила воспринимается через подшипник 19 и регулятор давления рабочей жид-. кости гофрированной мембраной1 12 гидротрансформатора . Мембрана 12 деформируется, и в полости гидротранс. форматора создается избыточное давление, которое передается через вертлюжок 13 в линию, соединенную с эластичной камерой (в направлении по стрелке на фиг. 1). Жесткость уста ройства регулируют путем изменения исходного давления в гидротрансформаторе. Для этого к нему присое динен насос (например, ручной) для увеличения этого давления и кран для его уменьшения (насос и кран не показаны).

Для обеспечения увеличенной нагрузочной способности устройства при реверсировании необходимо обеспечить контакт всех роликов 10 одновременно с обоими скосами соседних кулачков 3 путем регулируемого.846707 поворота эксцентриковых пальцев 9 и .перемещения скоб 8. По достижении поставленной цели скобы 8 и пальцы 9 фиксируют в необходимом положе-. нии. Увеличение диапазона жесткости без изменения параметров упругости эластичной камеры путем введения растянутых поддиапазонов достигается изменением опорной площади деталей

14-16, входящих в регулятор давле- 10 ния рабочей жидкости.

В положении, показанном на фиг.1, на мембрану 12 опираются одновременно детали 14-16. Площадь воздействия на мембрану 12 ограничена вершиной выступа кольца 17, входящего в первый от края желоб гофра мембраны 12.

Если шайбу 18 повернуть к кольцам

16 и 15 другой плоскостью, на мембрану 12 будут опираться детали 14 и 15. Площадь воздействия на мембрану

12 уменьшается. Она ограничивается в этом случае выступом кольца 16, входящим во второй желоб гофра мембраны 12. Если шайбу 18 убрать, на мембрану 12 будет опираться только упорная тарелка 14. Площадь опоры еще уменьшается — она ограничивается выступом кольца 15. Это соответству. ет малым, средним и большим значениям жесткости. Уровень демпфирования регулируют дроссельным устройством 21, включенным последовательно с эластичной камерой в гидравлическую линию. 35

Следовательно, в гидротрансформаторе давление изменяется пропорционально передаваемому крутящему моменту. Это дает возможность исполь-! зовать изобретение и для индикации момента на IIpHBopH0M валу. С этой целью в гидравлическую линию необходимо включить манометр, отградуированный в значениях момента. Если при этом манометр включить до дроссельного устройства, он будет фик сировать все изменения крутящего момента, а если после — то его усредненное значение.

Технико-экономические преимущества предлагаемого соединительного узла обеспечивают увеличенную нагрузочную способность, в том числе и при реверсировании, путем обес.печения одновременного касания роликами поверхностей скосов трапециевидных впадин; увеличение нагрузочкой способности устройства позволяет выполнить его в габаритах, приемлемых для использования в стесненных условиях буровой; увеличение энергоемкости упругого соединения устройства за счет использования эластичной камеры; выполненной вне габаритов монтируемой на валу составной части соединительного узла и тем самым не связанной своим объемом с этими габаритами, и введения регулировки жесткости в широком диапазо не; увеличение диапазона демпфирования за счет использования дросселирующего устройства в гидравлической системе гидротрансформатора.

Расчет, проведенный по результатам испытаний образцов устройства, показывает, что экономическая эффективность составляет примерно

2,3 тыс. р. в год на изделие.

Формула изобретения

1. Соединительный узел вала ро-. тора бурового станка, содержащий втулку, охватывающую муфту вала ротора, звездочку, закрепленную на втулке, и звено соединейия втулки с муфтой, отличающийся тем что, с целью повышения надежности работы устройства за счет увеличения суммарной площади нагруженных контактирующих поверхностей деталей упругого соединения и обеспечения регулирования жесткости и демпфирования, звено соединения втулки с муфтой выпол-, нено в виде мембранного гидротрансформатора с регулятором давления и взаимодействующего с ним кулачково-роликового механизма, включающего двусторонние косые кулачки с радиусными в сечении продольными желобками на рабочих гранях и сферические ролики, каждый из которых свободно установлен йа ра- диально расположенном эксцентриковом пальце, размещенном на втулке

l с возможностью поворота, причем косые кулачки установлены с возможностью взаимодействия со сферическими роликами, а рабочие грани выполнены на муфте.

2. Узел по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что регулятор давления гидротрансформатора выполнен с дросселирующим устройством, 3. Узел по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью уве7 84 личения нагрузочной способности при реверсировании, эксцентриковые пальцы закреплены в скобах, установленных на втулке с возможностью регулируемого перемещения вдоль ее оси вращения.

4. Узел по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью увеличения диапазона изменения жесткости упругого соединения, регулятор давления гидротрансформатора выполнен в виде набора взаимосвязанных посред(6707 8 ством буртов и проточек концентрических колец, входящих в ответные гофры мембраны гидротрансформатора, и ступенчатой по толщине регулировочной шайбы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство .СССР

Ф 125777, кл. Е 21 В 3/02, 1959.

10 2. Авторское свидетельство СССР

Ф 586849„ кл. Е 21 В 3/02, 1972 (прототип).

846707

Составитель А.Симецкая

Редактор Л.Повхан Техред Т.Маточка

Корректор С.Хорниенко

Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5413 43 Тираж 627

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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