RU2039241C1

RU2039241C1 - Percussive-rotary mechanism

Info

Publication number: RU2039241C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Ярунов; П.Н. Пасечник; Б.И. Ларюков; С.В. Селихов
Original assignee: Новосибирский государственный технический университет
Priority date: 1989-05-03
Filing date: 1989-05-03
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: drilling of blast holes. SUBSTANCE: percussive-rotary mechanism has body accommodating coaxially arranged spindle and rod, spring-loaded pushers connected by means of levers with sliders, one of which is disengageable with spindle and disk cam disengageable with pushers. To increase operate reliability, rod has half-coupling whose end face is conical in shape and disk cam is installed on rod and spring-loaded relative to half-coupling. One slider is installed on disk cam, and other slider is installed on half-coupling for rotational and translational motion. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к машинам ударно-поворотного действия. The invention relates to the mining industry and construction, namely to shock-rotary machines.

Известен ударно-поворотный механизм (ударный механизм для бурильной машины), содержащий шпиндель инструмента, подпружиненный торцовый кулачок и приводимый во вращение ролик, взаимодействующий с криволинейной поверхностью кулачка и вызывающий при этом его возвратно-поступательное перемещение для сообщения ударов инструменту, причем кулачок и шпиндель подвижно сочленены между собой посредством продольных пазов и входящих в них выступов [1] Однако указанный ударно-поворотный механизм работает при приложении усилия нажатия в течение всего цикла работы для остановки шпинделя и сжатия пружины, а также в нем при заклинивании инструмента в породе или обрабатываемом материале и невыключенном двигателе в случае перемещения бура из забоя пробуренного отверстия наносятся удары криволинейной поверхностью кулачка по роликам шпинделя. Known shock-rotary mechanism (percussion mechanism for a drilling machine), comprising a tool spindle, a spring-loaded face cam and a rotatable roller interacting with the curved surface of the cam and causing it to reciprocate to communicate impacts to the tool, the cam and spindle being movable interconnected by means of longitudinal grooves and protrusions included in them [1] However, said shock-swing mechanism works when a pressing force is applied throughout th cycle of operation to stop the spindle and the compression spring, and also in it at jamming the tool or in the rock material to be treated and headlights on reminder engine in case of moving from the bottom of the drill hole drilled impactors cam surface of the cam rollers in the spindle.

Известен ударно-поворотный механизм, содержащий корпус, торцовый кулачок с профильной рабочей поверхностью, подвижно соединенный со стержнем, подпружиненные толкатели, кинематически связанные при помощи шатунов с ползунами, стержень со штырем, взаимодействующий с продольными пазами кулачка, промежуточное звено с роликом, взаимодействующим с профильной поверхностью кулачка, и торцевой поверхностью воспринимающей удары плоской поверхности кулачка и передающей их шпинделю инструмента и осуществляющий его периодический поворот при помощи пазового подвижного соединения от действия криволинейной поверхности кулачка до ее размыкания с роликом для удара, причем пружины толкателей установлены перпендикулярно продольной оси механизма [2] Недостатком прототипа является низкая надежность из-за возможности нанесения ударов криволинейной поверхностью кулачка по ролику промежуточного звена при заклинивании инструмента в породе или обрабатываемом материале при его извлечении из пробуренного отверстия с невыключенным двигателем, а также из-за отсутствия пружины перемещения шпинделя инструмента в направлении от конической поверхности корпуса, образующей совместно с конической поверхностью шпинделя фрикционную сцепную муфту. Known shock-swing mechanism, comprising a housing, an end cam with a profile working surface, movably connected to the rod, spring-loaded pushers kinematically connected by means of connecting rods with sliders, a rod with a pin interacting with the longitudinal cam slots, an intermediate link with a roller interacting with the profile the surface of the cam, and the end surface of the flat surface of the cam receiving impacts and transmitting them to the tool spindle and periodically turning it when the grooves of the grooved movable joint from the action of the curved surface of the cam to its opening with the roller for impact, moreover, the pusher springs are installed perpendicular to the longitudinal axis of the mechanism [2] The disadvantage of the prototype is the low reliability due to the possibility of striking the curved surface of the cam on the intermediate link roller when the tool is jammed into rock or processed material when it is removed from a drilled hole with the engine off, and also due to the absence of a spring I tool spindle in a direction away from the conical surface of the body forming together with the conical surface of the friction disk clutch.

Целью изобретения является повышение надежности. The aim of the invention is to increase reliability.

Достигается это тем, что ударно-поворотный механизм, содержащий корпус, соосно расположенные в нем шпиндель с выступами на торце и стержень, подпружиненные толкатели, связанные через шатуны с двумя ползунами и кулачок, снабжен полумуфтой с пружиной, расположенной между ней и кулачком, на одном из торцов которого выполнены пазы для взаимодействия с выступами шпинделя, при этом на стержне установлена полумуфта неподвижно, а кулачок с возможностью поступательного и вращательного движений, у которых соприкасающиеся поверхности выполнены коническими, причем ползуны установлены с возможностью поступательного и вращательного движений, один на полумуфте, а другой на цилиндрической поверхности кулачка, при этом толкатели подпружинены рессорами, расположенными вдоль оси корпуса, а кулачок выполнен дисковым с наружным профилем. This is achieved by the fact that the shock-swing mechanism, comprising a housing, a spindle coaxially located in it with protrusions at the end and a shaft, spring-loaded pushers connected through connecting rods with two sliders and a cam, is equipped with a coupling half with a spring located between it and the cam, on one from the ends of which grooves are made for interacting with the spindle protrusions, while the coupling half is fixed on the rod, and the cam with the possibility of translational and rotational movements, in which the contacting surfaces are made to and the sliders are installed with the possibility of translational and rotational movements, one on the coupling half and the other on the cylindrical surface of the cam, while the pushers are spring-loaded with springs located along the axis of the housing, and the cam is made of a disk with an external profile.

Заявителю не известны аналоги и другие технические решения в которых описан ударно-поворотный механизм с полумуфтой неподвижно установленной на стержне, соединяющейся конической поверхностью с дисковым кулачком, подвижно установленным на том же стержне и имеющим пазовое подвижное соединение со шпинделем для предотвращения разрушения механизма от внутренних соударений при заклинивании инструмента в породе или обрабатываемом материале с передачей вращения шпинделя инструмента. The applicant does not know analogues and other technical solutions that describe a rotary shock mechanism with a coupling half fixed on a rod, connecting with a conical surface to a disk cam, movably mounted on the same rod and having a grooved movable connection with the spindle to prevent destruction of the mechanism from internal collisions during jamming the tool in the rock or the processed material with the transmission of rotation of the spindle of the tool.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый ударно-поворотный механизм; на фиг. 2 дисковый кулачок с расположением толкателей относительно его оси вращения. In FIG. 1 schematically shows the proposed shock-swing mechanism; in FIG. 2 disk cam with the location of the pushers relative to its axis of rotation.

Ударно-поворотный механизм состоит из корпуса 1, в котором размещены соосно шпиндель 2 и стержень 3 с возможностью вращения в корпусе 1 за счет размещения в подшипниках качения 4 при их креплении, исключающем осевое перемещение в корпусе 1, состоящем из неподвижно соединенных деталей. При этом на стержне 3 жестко закреплена полумуфта 5, выполненная с конической, например, наружной поверхностью и наружной цилиндрической поверхностью для взаимодействия с конической поверхностью дискового кулачка 6, выполненного с конической, например, внутренней поверхностью и цилиндрической частью, имеющей пазы на плоском торце, установленного на стержне 3 с возможностью вращательного движения и поступательного перемещения для контакта, соединяющей его конической поверхности с ответной поверхностью полумуфты 5, на внешних цилиндрических поверхностях полумуфты 5 и дискового кулачка 6 размещены два ползуна 7, выполненные с внутренними цилиндрическими поверхностями для возможности поступательного и вращательного движений относительно полумуфты 5 и дискового кулачка 6; причем ползуны 7 имеют кинематическую связь через шарнирные соединения шатунов 8 с подпружиненными толкателями 9 при помощи рессор 10; при этом шпиндель 2 имеет выступы, соединяющиеся с пазами на плоском торце цилиндрической части дискового кулачка 6 для возможного поступательного смещения шпинделя 2 при ударе одного из ползунов 7 по торцевой поверхности шпинделя 2; а между полумуфтой 5 и дисковым кулачком 6 установлена цилиндрическая винтовая пружина 11 для размыкания их конических поверхностей; при этом рессоры расположены вдоль оси корпуса 1. The rotary shock mechanism consists of a housing 1, in which a spindle 2 and a shaft 3 are placed coaxially with the possibility of rotation in the housing 1 due to placement in the rolling bearings 4 during their fastening, which excludes axial movement in the housing 1, consisting of fixed parts. At the same time, on the rod 3, the coupling half 5 is rigidly fixed, made with a conical, for example, outer surface and an outer cylindrical surface for interacting with the conical surface of the disk cam 6, made with a conical, for example, inner surface and a cylindrical part having grooves on the flat end installed on the rod 3 with the possibility of rotational motion and translational movement for the contact connecting its conical surface with the counter surface of the coupling half 5, on the outer cylinder on the surfaces of the coupling half 5 and the disk cam 6 there are two sliders 7 made with inner cylindrical surfaces for the possibility of translational and rotational movements relative to the coupling half 5 and the disk cam 6; moreover, the sliders 7 have a kinematic connection through the articulated joints of the connecting rods 8 with the spring-loaded pushers 9 by means of springs 10; wherein the spindle 2 has protrusions connecting with the grooves on the flat end of the cylindrical part of the disk cam 6 for possible translational displacement of the spindle 2 when one of the sliders 7 is hit on the end surface of the spindle 2; and between the coupling half 5 and the disk cam 6 a cylindrical coil spring 11 is installed to open their conical surfaces; wherein the springs are located along the axis of the housing 1.

Ударно-поворотный механизм работает следующим образом. Вращение стержня 2 через неподвижно установленную на нем полумуфту 5 передается ее конической поверхностью дисковому кулачку 6, криволинейные поверхности дискового кулачка 6 перемещают толкатели 9 и раздвигают шатуны 8 от оси механизма. В верхних точках подъема профилей дискового кулачка 6 происходит размыкание толкателей 9 и под действием рессор 10 толкателя 9 перемещают шатуны 8 к оси механизма и ползуны 7 вдоль оси стержня 3 в противоположные стороны для уравновешивания сил, действующих на корпус 1. В конце этого движения один из ползунов торцовой поверхностью наносит удар по шпинделю 2, передаваемый породе или обрабатываемому материалу. Impact-rotary mechanism operates as follows. The rotation of the rod 2 through the half-coupling 5 fixed on it is transmitted by its conical surface to the disk cam 6, the curved surfaces of the disk cam 6 move the pushers 9 and move the connecting rods 8 away from the axis of the mechanism. At the upper lifting points of the profiles of the disk cam 6, the pushers 9 open and, under the action of the springs 10 of the pusher 9, the connecting rods 8 are moved to the axis of the mechanism and the sliders 7 along the axis of the shaft 3 in opposite directions to balance the forces acting on the housing 1. At the end of this movement, one of the end face slider strikes the spindle 2, transmitted to the rock or the processed material.

Пружина 11 для осуществления размыкания конических поверхностей полумуфты 5 и дискового кулачка 6 позволяет получить холостой ход, т.е. до соприкосновения инструмента с породой или обрабатываемым материалом не происходит передачи движения коническими поверхностями полумуфты 5 и дискового кулачка 6 в возвратно-поступательное движение толкателей 9 и через шатуны 8 ползунов 7. Причем не происходит и вращения шпинделя 2 инструмента, т.е. улучшается удовлетворение требований техники безопасности. The spring 11 for opening the conical surfaces of the coupling half 5 and the disk cam 6 allows to obtain idling, i.e. until the tool comes into contact with the rock or the material being processed, the movement of the conical surfaces of the coupling half 5 and the disk cam 6 does not transfer to the reciprocating motion of the pushers 9 and through the connecting rods 8 of the sliders 7. Moreover, the spindle 2 of the tool does not rotate either, i.e. Improving safety compliance.

При заклинивании инструмента в породе или обрабатываемом материале и его извлечения из забоя пробуренного отверстия с невыключенным двигателем происходит размыкание конических поверхностей полумуфты 5 и дискового кулачка 6 пружиной 11, при этом прекращается вращение дискового кулачка 6, перемещение толкателей 9, шатунов 8 и ползунов 7, а также удары одного из них по шпинделю 2, т.е. исключается разрушение механизма от внутренних соударений. When the tool is stuck in the rock or the material being processed and removed from the bottom of the drilled hole with the engine turned off, the conical surfaces of the coupling half 5 and the disk cam 6 are opened by the spring 11, while the rotation of the disk cam 6, the movement of the pushers 9, the connecting rods 8 and the sliders 7, and also hitting one of them on spindle 2, i.e. the destruction of the mechanism from internal collisions is excluded.

Для повышения КПД ударно-поворотного механизма может быть применен постоянный нулевой или отрицательный угол давления, равный углу трения между криволинейной поверхностью дискового кулачка 6 и роликами толкателей 9, осуществляемый при смещении толкателей 9 как показано на фиг. 2. To increase the efficiency of the rotary mechanism, a constant zero or negative pressure angle equal to the angle of friction between the curved surface of the disk cam 6 and the pusher rollers 9 can be applied, which is carried out by shifting the pushers 9 as shown in FIG. 2.

Применение рессор 10 с их размещением вдоль оси механизма позволяет уменьшить его поперечные размеры по сравнению с использованием цилиндрических винтовых пружин в прототипе, располагаемых перпендикулярно оси механизма. Нормальные напряжения при изгибе рессор 10 имеют значение допускаемых напряжений вдвое больше, чем касательные напряжения при сжатии цилиндрических винтовых пружин. Этим повышается долговечность предлагаемого ударно-поворотного механизма. The use of springs 10 with their placement along the axis of the mechanism allows to reduce its transverse dimensions compared with the use of coil springs in the prototype, located perpendicular to the axis of the mechanism. The normal stresses in the bending of the springs 10 have a value of permissible stresses twice as much as the tangential stresses during compression of coil springs. This increases the durability of the proposed shock-swing mechanism.

Таким образом, повышается надежность введением конусной сцепной муфты, образуемой неподвижно установленной полумуфтой на ведущем стержне и взаимодействующей с ответной поверхностью дискового кулачка, при размыкании которых прекращается возвратно-поступательное движение толкателей и исключаются удары кулачка по роликам толкателей, при этом улучшается размыкание пружиной, установленной между частями этой сцепной муфты как при извлечении инструмента в случае его заклинивания в породе или обрабатываемом материале с невыключенным двигателем перфоратора, так и на холостом ходу механизма. Применение рессор также повышает надежность за счет увеличения допускаемых напряжений их материала. Thus, the reliability is increased by introducing a conical coupling coupling formed by a fixedly mounted half-coupling on the drive shaft and interacting with the counter surface of the disk cam, upon opening of which the reciprocating motion of the pushers stops and impacts of the cam on the pusher rollers are excluded, while the breaking by the spring installed between parts of this coupler as when removing the tool in the event of jamming in the rock or the material being processed with the engine turned off the hammer of the punch, and at idle mechanism. The use of springs also increases reliability by increasing the permissible stresses of their material.

Claims

SHOCKING AND TURNING MECHANISM, comprising a housing, a spindle coaxially located in it with protrusions at the end and a shaft, spring-loaded pushers connected by means of connecting rods with two sliders, and a cam, characterized in that, in order to increase reliability in operation, it is equipped with a shaft mounted and rigidly connected with the last coupling half, the end surface of which facing the cam made in the form of a disk has a conical shape, while the disk cam has a cylindrical part and is mounted on the shaft with the possibility of return but the translational and rotational movements and is spring-loaded relative to the half-coupling, the end surface of the disk cam having a shape corresponding to the end surface of the half-coupling, and grooves are made on the end face of the cylindrical part of the disk cam for interacting with protrusions made on the end of the spindle, with one of the sliders mounted on the cylindrical part of the cam, and the other on the coupling half with the possibility of translational and rotational movements, and the pushers are spring-loaded by means of springs, p memory location along the axis of the body.