SU1747260A1 - Устройство креплени рабочего инструмента - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и позвол ет повысить надежность устройства креплени  рабочего инструмента, содержащего корпус, размещенные в нем с возможностью вращени  направл ющий цилиндр со сквозными пазами дл  размещени  запорных роликов, дл  взаимодействи  с пазами хзостовика рабочего инструмента, иохватывающую ролики подпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещени  относительно направл ющего цилиндра. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности креплени  рабочего инструмента. Это достигаетс  тем, что устройство снабжено двум  сухар ми и фиксатором, втулка установлена с возможностью поворота и в ней выполнены радиальные отверсти  дл  размещени  фиксатора, диаметрально противоположные две секторные проточки и два паза дл  взаимодействи  с запорными роликами и сухар ми соответственно, последние размещены в выполненных радиально в направл ющем цилиндре отверсти х с возможностью радиальных перемещений, а на внешней поверхности направл ющего цилиндра выполнены два продольных паза дл  взаимодействи  с фиксатором. При бурении бурами большого диаметра требуетс  преодоление большого момента сопротивлени , что создает большие удельные нагрузки на пазы хвостовика бура и приводит к их см тию. Дл  повышени  надежности передачи момента бурам большого диаметра хвостовики последних дополнительно имеют кулачковые пазы, взаимодействующие с сухар ми направл ющего цилиндра. 2 ил. 4V & 2 VI S3 О о

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к электрическим ручным перфораторам, примен емым в строительстве , геологоразведочных и буровзрывных работах дл  образовани  отверстий в строительных материалах и горных породах.

Известны устройство дл  креплени  рабочего инструмента, содержащие корпус,

размещенный в нем вращающийс  направл ющий цилиндр со сквозными пазами, в которых размещены параллельные оси направл ющего цилиндра, запорные ролики, взаимодействующие с пазами хвостовика рабочего инструмента, размещаемого в направл ющем цилиндре, и охватывающую ролики втулку.

В таких машинах освобождение роликов с целью извлечени  хвостовика рабочего инструмента осуществл етс  поворотом втулки до совмещени  роликов с пазами втулки.

Недостатком таких машин  вл етс  низка  надежность креплени  хвостовика рабочего инструмента, про вл юща с  при бурении на всю длину бура. При этом вращающа с  втулка контактирует с породой и имеетс  возможность силой трени  указанного контакта повернуть втулку относительно направл ющего цилиндра. Запорные ролики в этом случае размещаютс  в пазах втулки и по вл етс  возможность самопроизвольного выпадени  бура из направл ющего цилиндра.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  креплени  рабочего инструмента, содержащее корпус, размещенный в нем с возможностью вращени  направл ющий цилиндр со сквозными пазами , дл  размещени  запорных роликов, дл  взаимодействи  с пазами хвостовика рабочего инструмента, и охватывающую ролики подпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещени  относительно направл ющего цилиндра.

В такой машине освобождение рабочего инструмента осуществл етс  осевым нажатием втулки в сторону корпуса. Ход втулки при этом соответствует длине запорных роликов. При бурении на всю рабочую длину бура, даже если происходит касание втулки об обрабатываемую среду и смещение ее в сторону корпуса, то дл  самопроизвольного освобождени  бура это смещение должно быть не менее длины роликов. Учитыва , что это рассто ние довольно значительно , оператор успевает заметить контакт втулки и обрабатываемой среды и воврем  извлечь бур из шнура. Все это исключает самопроизвольное выпадение бура из устройства .

Однако данное устройство обладает низкой надежностью, заключающейс  в т ом, что длина роликов составл ет только часть длины паза хвостовика бура. Свободна  длина паза хвостовика используетс  дл  обеспечени  холостого хода машины. Сказанное не позвол ет обеспечить бурение бурами большого диаметра из-за большого момента сопротивлени , возникающего в .процессе бурени . Увеличивающиес  с повышением диаметра бура удельные нагрузки привод т к см тию как роликов, так и пазов хвостовика бура и его заклиниванию в направл ющем цилиндре.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства креплени  рабочего инструмента .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в устройстве креплени  рабочего инструмента , содержащем корпус, размещенные в нем с возможностью вращени  направл ющий цилиндр со сквозными пазами дл  размещени  запорных роликов, дл  взаимо0 действи  с пазами хвостовика рабочего инструмента , и охватывающую ролики подпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещени  относительно направл ющего

5 цилиндра, устройство снабжено двум  сухар ми и фиксатором, втулка установлена с возможностью поворота и в ней выполнены радиальное отверстие дл  размещени  фиксатора, диаметрально противополож0 ные две секторные проточки и два паза дл  взаимодействи  с запорными роликами и сухар ми соответственно, последние размещены в выполненных радиально в направл ющем цилиндре отверсти х с

5 возможностью радиальных перемещений, а на внешней поверхности направл ющего цилиндра выполнены два продольных паза дл  взаимодействи  с фиксатором,

На фиг.1 схематически изображено

0 предлагаемое устройство дл  креплени  рабочего инструмента по плоскости расположени  запорных роликов, продольный разрез.

Слева от оси симметрии устройства про5 дольный разрез соответствует положению втулки в момент удержани  рабочего инструмента а. Справа от оси симметрии устройства продольный разрез соответствует положению втулки в момент освобождени 

0 рабочего инструмента б. Хвостовик рабочего инструмента имеет только пару пазов дл  взаимодействи  с запорными роликами.

На фиг.2 - устройство дл  креплени  рабочего инструмента по плоскости распо5 ложени  радиально подвижных сухарей, продольный разрез.

Слева от оси симметрии устройства продольный разрез соответствует положению втулки в момент удержани  рабочего инст0 румента в. Справа от оси симметрии устройства продольный разрез соответствует положению втулки в момент освобождений рабочего инструмента г. Хвостовик рабочего инструмента имеет только пару пазов дл 

5 взаимодействи  с запорными роликами.

На фиг.З - разрез В-В на фиг.4; на фиг.4 - устройство дл  креплени  рабочего инстру- мента в продольном разрезе по плоскости расположени  радиально подвижных сухарей .

Положение втулки соответствует моменту закреплени  бура, хвостовик которого имеет нар ду с парой пазов дл  взаимодействи  с запорными роликами пару кулачковых пазов дл  взаимодействи  с радиально подвижными сухар ми. Втулка повернута в положение взаимодействи  радиально подвижных сухарей с кулачковыми пазами хвостовика бура.

На фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4 (с расположением запорных роликов и радиально подвижных сухарей в момент их взаимодействи  с соответствующими пазами хвостовика бура); на фиг. 6 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.7 - часть направл ющего цилиндра, где показано взаимное расположение пазов дл  размещени  сухарей и запорных роликов и парой продольных пазов дл  взаимодействи  с фиксатором втулки; на фиг,8 - разрез Г-Г на фиг.2 (в плоскости расположени  запорных роликов и сухарей при закрепленном буре, хвостовик которого имеет только пару пазов дл  взаимодействи  с запорными роликами).

Устройство дл  креплени  рабочего инструмента содержит корпус 1 (фиг.1), охватывающий его электроизол ционный кожух 2, размещенный в корпусе 1, вращающийс  направл ющий цилиндр 3. В верхней части направл ющего цилиндра 3 размещен ударник 4, св занный воздушной подушкой 5 с поршнем 6. Ударник 4 взаимодействует периодически с размещенным в направл ющем цилиндре 3 промежуточным элементом 7, который, в свою очередь, наносит удары по рабочему инструменту, которым в данном случае  вл етс  хвостовик 8 бура 9, как правило малого диаметра бурени  или хвостовик 10 бура 11, как правило большего диаметра бурени , закрепл емых в нижней части направл ющего цилиндра 3.

Дл  обеспечени  безударного режима работы, режима холостого хода, в направл ющем цилиндре 3 имеютс  отверсти  12 (фиг.1), сообщающие воздушную подушку 5 с атмосферой при перемещении ударника 4 ниже уровн  отверсти  12.

В стенке направл ющего цилиндра 3 выполнена пара диаметрально-противоположных сквозных пазов 13, в которых размещены запорные ролики 14, взаимодействующие с пазами 15, выполненными в хвостовике 8 и 10.

Дл  надежного контакта запорных роликов 14 с пазами 15, хвостовиков 8 и 10, на направл ющем цилиндре 3 установлена втулка 16, охватывающа  запорные ролики 14 и удерживающа  последние в фиксированном положении стенками диаметрально-противоположных секторных проточек 17, выполненных в задней части втулки 16. В исходном осевом (фиг.1 а) положении втулка 16 с одной стороны удерживаетс 

пружиной 18, размещенной между втулкой 16 и шайбой 19, установленной на направл ющем цилиндре 3. Дл  ручных манипул ций с втулкой 16 на ней установлена электроизол ционна  муфта 20, кинематически в осевом и радиальном направлении св занна  с втулкой 16. На конце направл ющего цилиндра 3 с помощью сил упругости закреплено уплотнение 21, например резиновое , удерживающее в исходном положении втулку 16с другой стороны. При этом передн   кромка 22 пазов 15 удерживает хвостовик 8 и 10 от выпадени  из направл ющего цилиндра 3. В передней части втулки 16 выполнена пара диаметрально-противоположных секторных проточек 23, в которых размещаютс  запорные ролики 14, в том случае, когда втулка 16 сдвинута в осевом направлении в корпусу 1 (фиг. 16), Эта операци  необходима дл  извлечени  хвостовика 8 и 10 или его установки в отверстии направл ющего цилиндра 3.

В направл ющем цилиндре 3 кроме сквозных пазов 13, выполнена пара диаметрально-противоположных радиальных отверстий 24 (фиг.7), в которых размещены сухари 25 (фиг.2), частью своего сечени  располагаемые в пазах 26, выполненных во втулке 16. Дл  фиксации втулки 16 в описанном радиальном положении (фиг.2) в ее передней части размещен фиксатор 27 (фиг.6), а в направл ющем цилиндре 3 выполнен продольный паз (фиг.7) 28, в котором устанавливаетс  фиксатор 27 (фиг.6), прижимаемый пружиной 29, размещенной в проточке

30 (фиг.2) втулки 16. На направл ющем цилиндре 3 также дл  взаимодействи  с фиксатором 27 выполнен второй продольный паз 31 (фиг.7), аналогичный продольному пазу 28. Втулка 16 выполнена с возможностью

вращени , величина которого определ етс  углом а (фиг.6) расположени  между собой продольных пазов 28 и 31 на наружной поверхности направл ющего цилиндра 3 (фиг.З), в которых утапливаетс  фиксатор 27.

Угол секторных протечек 17 и 23 втулки 16, также соответствует углу а, что также определ ет и ограничивает возможный поворот втулки 16 относительно направл ющего цилиндра 3. Г1оворот втулки 16 из

одного крайнего положени  (фиг.6) на угол а в другое крайнее положение (фиг.З) до момента контакта фиксатора 27 с другим продольным пазом 31 дает возможность закреплени  в устройстве хвостовика 10

(фиг.4), имеющего кроме пазов 15 дл  взаимодействи  с запорными роликами 14 пару кулачковых пазов 22 дл  взаимодействи  с сухар ми 25.

При этом фиксаци  радиального положени  сухарей 25 обеспечиваетс  с одной стороны секторной проточкой 17 втулки 16, с другой стороны заплечиками 33 (фиг.4) сухарей 25, не позвол ющими последним упасть во внутреннее отверстие направл ющего цилиндра 3.

Стрелкой со обозначено направление вращени  направл ющего цилиндра 3 и соответственно хвостовиков 8 и 10 буров 9 и 11.

Устройство работает следующим образом .

Установка бура 9, хвостовик 8 которого имеет пару пазов дл  взаимодействи  с запорными роликами 14 (фиг. 1) осуществл етс  первоначальным перемещением муфты 20, охватывающей втулку 16, в направлении корпуса 1, преодолева  действие пружины 18 (фиг. 16). При этом радиально втулка должна находитьс  в положении, когда ее пазы 26 (фиг.2) совпадают с сухар ми 25, размещенными в направл ющем цилиндре 3 так, что последние имеют возможность частью своего сечени  располагатьс  в пазах 26 втулки 16 (фиг.8), не преп тству  прохождению хвостовика 8 бура 9 в направл ющем цилиндре 3. Этому радиальному положению втулки 16 соответствует положение фиксатора 27, показанное на фиг.б. В прижатом к корпусу 1 положении втулки 16 запорные ролики 14 частью своего сечени  размещаютс  в сквозных пазах 13 направл ющего цилиндра 3, а другой частью своего сечени  в секторных проточках 23 передней части втулки 16. В этом случае хвостовик 8 бура 9 беспреп тственно перемещаетс  в отверстие направл ющего цилиндра 3 до упора в промежуточный элемент 7. Затем втулка 16 отпускаетс  и под действием пружины 18 стремитс  зан ть свое исходное положение , показанное на фиг.1а, Это происходит при последующей ориентации путем поворота хвостовика 8 бура 9 до совмещени  его пазов 15 со сквозными пазами 13 направл ющего цилиндра 3. Возврат втулки 16 в исходное положение сопровождаетс  перемещением запорных роликов 14 в сквозных лазах 13 направл ющего цилиндра 3 до их контакта с пазами 15 хвостовика 8. Радиальное перемещение запорных роликов 14 в этом случае ограничиваетс  стенками секторной проточки 17 задней части втулки 16. При этом в исходном положении втулки (фиг.1а) 16 запорные ролики 14 частью своего сечени  располагаютс  в сквозных пазах 13 направл ющего цилиндра 3, а другой частью сечени  в пазах 15 хвостовика 8. За счет такого положени  запорных роликов 14 осуществл етс  передача крут щего момента от направл ющего цилиндра 3 к хвостовику 8 бура 9.

Дл  передачи крут щего момента используетс  только часть длины пазов 15 хвостовика 8, котора  находитс  в контакте с

запорными роликами 14. Друга  часть длины пазов 15 хвостовика 8, ненаход ща с  в контакте с запорными роликами 14, необходима дл  обеспечени  перевода машины на безударный холостой режим работы, осуществл емый перемещением хвостовика 8 из положени  на фиг.1а в сторону его извлечени  из направл ющего цилиндра 3, до упора передней кромки 22 пазов 15 хвостовика 8 в запорные ролики 14. Вместе с хвостовиком 8 бура 9 в ту же сторону перемещаетс  промежуточный элемент 7 и ударник 4. При этом воздушна  подушка 5 через отверсти  12 холостого хода начинает сообщатьс  с атмосферой, что исключает возникновение

разницы давлений над ударником 4 и под ним и, как следствие, ударного режима. Использование дл  передачи крут щего момента неполной длины пазов 15 хвостовика 8 создает значительные удельные давлени 

в месте контакта запорных роликов 14 с

пазом 15 хвостовика 8 и не позвол ет такого

рода хвостовикам 8 использовать буры 9

большого диаметра бурени . Увеличение

диаметра бура 9 приводит к росту момента

сопротивлени  и(как следствие увеличению удельных нагрузок в зоне контакта пазов 15 хвостовика 8 с запорными роликами 14. Это приводит к см тию профил  паза 15 хвостовика 8, заклиниванию его в устройстве и к поломке самого устройства.

Увеличение надежности устройства особенно при увеличении диаметра бурени  определ етс  снижением удельных нагрузок на хвостовик бура. Это достигаетс  возможностью передачи крут щего момента не только через запорные ролики 14, но и через сухари 25. Дл  этого в устройстве предусмотрена возможность использовани  и закреплени  хвостовика 10 бура 11, как

правило большего диаметра бурени , у которого кроме пазов 15 дл  взаимодействи  с запорными роликами 14 имеетс  пара кулачковых пазов 32 дл  взаимодействи  с сухар ми 25.

Установка в устройстве бура 11с таким хвостовиком 10 осуществл етс  прежде всего поворотом муфты 20, кинематически св занной с втулкой 16, в направлении, противоположном стрелке со (фиг.б). Поворот

муфты 20 происходит с приложением некоторого усили , необходимого дл  вывода из зацеплени  фиксатора 27 с продольным пазом 28 направл ющего цилиндра 3. Величина усили  определ етс  как жесткостью пружины 29, прижимающей фиксатор 27, так и крутизной профил  продольных пазов

31и 28. Поворот-втулки 16 осуществл етс  до тех пор, пока фиксатор 27 не утопитс  в другой продольный паз 31, что сопровождаетс  щелчком и  вл етс  своего рода индикацией окончани  поворота втулки 16. Угол поворота втулки равен углу а сдвига продольных пазов 28 и 31 направл ющего цилиндра 3 относительно друг друга. Поворот втулки 16 из первого крайнего положени  во второе сопровождаетс  смещением ее пазов 26 относительно сухарей 27 и радиальных отверстий 24 направл ющего цилиндра 3 на.тот же угол а. При этом профиль пазов 26 втулки 16 выполнен так, что при повороте втулки 16 сухари 25 плавно сдвигаютс  в направлении друг к другу. При этом частью своего сечени  сухари 25 выдвигаютс  в пределы внутреннего отверсти  направл ющего цилиндра 3 (фиг.5). Сухари 25 удерживаютс  в этом положении с одной стороны стенками втулки 16, а с другой заплечиками 33 сухарей 25 (фиг.4), упирающи- мис  в направл ющий цилиндр 3, Закрепление бура 11 с хвостовиком 10,имеющим пару кулачковых пазов 32, осуществл етс  как и в первом положении втулки 16, показанном на фиг. 1, перемещением муфты 20, а следовательно, и втулки 16 в направлении корпуса 1, преодолева  действие пружины 18. Удержива  втулку 16 в прижатом к корпусу 1 положении, хвостовик 10 бура 11 продвигает в отверстии направл ющего цилиндра 3. Под действием хвостовика 10 запорные ролики 14 расход тс  в стороны, размеща сь частью своего сечени  в сквозных пазах 13 направл ющего цилиндра 3, а другой частью своего сечени  в секторных проточках 23 передней части втулки 16. Далее поворотом бура 11 ориентируют хвостовик 10 до совпадени  его кулачковых пазов

32с сухар ми 25 и продвигают хвостовик 10 до упора в промежуточный элемент 7, Затем втулка 16 отпускаетс  и под действием пружины 13 занимает свое исходное положение (фиг,4). При этом запорные ролики 14 перемещаютс  в сквозных пазах 13 направл ющего цилиндра 3 до их контакта с пазами 15 хвостовика 10 и удерживаютс  в этом положении стенками секторных проточек 17 задней части втулки 16. Передача крут щего момента от направл ющего цилиндра 3 к хвостовику 10 бура 11 в этом случае осуществл ютс  не только через запорные ролики

14, но и через сухари 25. При этом площадь взаимного контакта между запорными роликами 14 и сухар ми 25 с одной стороны и соответствующими пазами 15 и 32 хвостовика 10 с другой резко увеличиваетс , что приводит к пропорциональному уменьшению удельных давлений, а следовательно, к увеличению надежности эксплуатации устройства .

0 В обоих радиальных положени х втулки 16, показанных на фиг.1 и 4, извлечение хвостовиков 8 и 10 из устройства осуществл етс  повторным осевым смещением втулки 16 к корпусу 1 и последующим пере5 мещением хвостовика 8 или 10 в сторону, противоположную промежуточному элементу 7. Осевое перемещение втулки 16 сопровождаетс  свободным скольжением фиксатора 27 вдоль паза 28 и 31. Перемеще0 ние хвостовика 8 или 10 сопровождаетс  взаимодействием передней кромки 22 пазов 15 с запорными роликами 14 и их разведением в стороны так, что располага сь частью своего сечени  в .сквозных пазах 13

5 направл ющего цилиндра 3, а другой частью сечени  в секторных проточках 23 передней части втулки 16, запорные ролики 14 тер ют контакт с пазами 15 и освобождают отверстие направл ющего цилиндра 3 дл 

0 беспреп тственного извлечени  хвостовика 8 или 10.

Вращение в направлении стрелки о) направл ющего цилиндра 3 (фиг.8), особенно в момент запуска машины сопровождаетс 

5 приложением значительной нагрузки на втулку 16, что может вывести из зацеплени  с направл ющим цилиндром 3 фиксатор 27 и повернуть втулку 16 относительно направл ющего цилиндра 3. Неопределенность

0 взаимного положени  направл ющего цилиндра 3 и втулки 16 могла бы нарушить работу устройства. Однако этого не происходит ни в одном из фиксированных положени х втулки 16. В положении втулки 16,

5 показанном на фиг.2 и 8, кинематическа  св зь ее с направл ющим цилиндром 3 обеспечиваетс  сухар ми 25, взаимодействующими с пазами 26 тулки 16 с одной стороны, и с радиальными отверсти ми 24

0 направл ющего цилиндра 3 с другой стороны , В положении втулки 16, показанном на фиг.4 и 5(см. также фиг.5) кинематическа  св зь ее с направл ющим цилиндром 3 осуществл етс  запорными роликами 14, взаи5 модействующими со сквозными пазами 13 направл ющего цилиндра 3 с одной стороны и с секторными проточками 17 втулки 16 с другой стороны. В данном случае это обеспечиваетс  тем, что величина угла сек- торных проточек 17 втулки 16 соответствует

значению угла а сдвига между собой продольных пазов 28 и 31 и определ ющих крайние положени  втулки 16 в радиальном положении.

Выполнение втулки 16 с возможностью как поступательного движени  относительно направл ющего цилиндра 3, так и вращательного позвол ет радиально установить втулку 16 в двух фиксированных положени х . В одном из них возможно закрепление хвостовиков 8 и имеющих только пазы 15 дл  взаимодействи  и соответственно передачу момента от направл ющего цилиндра 3 к буру только через запорные ролики 14. Это как правило буры 9 с небольшим диаметром бурени  и, следовательно, небольшим моментом сопротивлени  при бурении.

В другом из них возможно закрепление хвостовиков 10, имеющих, помимо пазов 15 дл  взаимодействи  с запорными роликами 14, кулачковые пазы 32 дл  взаимодействи  с сухар ми 25. Это позвол ет осуществл ть передачу существенно больших значений момента сопротивлени  соответственно при работе с бурами 11 большего диаметра бурени .

Вместе вз тое позвол ет не только расширить сферу применени , закрепл   буры 9 и 11 с хвостовиками 8 и 10 различной конструкции, но главное повысить надежность устройства, особенно при бурении бурами 11с большим диаметром бурени .

Экономический эффект от применени  предлагаемого устройства заключаетс  в увеличении надежности. При прочих равных

услови х устройство позвол ет в 2-3 раза увеличить ресурс машины.

Например, в перфораторе, выполненном в соответствии с прототипом, безотказна  наработка устройства креплени  рабочего инструмента с буром максимального диаметра составл ет 30 ч.

Выполнение перфоратора в соответствии с предлагаемым устройством увеличивает безотказную наработку в 2-3 раза соответственно до 60-100 ч.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство креплени  рабочего инструмента , содержащее корпус, размещенные в нем с возможностью вращени  направл ющий цилиндр со сквозными пазами дл  размещени  запорных роликов и взаимодействи  с пазами хвостовика рабочего инструмента и охватывающую ролики

   подпружиненную втулку с проточкой, установленную с возможностью осевого перемещени  относительно направл ющего цилиндра, от личающеес  тем, что, с целью увеличени  надежности, оно енабжено двум  сухар ми и фиксатором, втулка установлена с возможностью поворота и в ней выполнены радиальные отверсти  дл  установки фиксатора, две диаметральные секторные проточки и два паза дл  взаимодействи  с запорными роликами и сухар ми соответственно, последние размещены в радиальных отверсти х на- правл ющего цилиндра с возможностью радиального перемещени , а на внешней

   поверхности направл ющего цилиндра выполнены два продольных паза дл  взаимодействи  с фиксатором.

   092ЛШ

   092ЈШ

   Фиг: 5

   W

   М

   А-А

   з

   Фиг. 6

   Г-Г