Ударно-бурильная машина

21 3/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Черпилло Анатолий Васильевич(57) Ударно-бурильная машина, содержащая корпус, в котором размещены ведущий вал, винт подачи и подвижная каретка, в корпусе которой установлен шпиндель, связанный с ведущим валом цилиндрической зубчатой передачей, одно колесо которой установлено на шпинделе, а второе имеет подвижное шлицевое соединение с ведущим валом, отличающаяся тем, что ведущий вал и винт подачи связаны цилиндрической зубчатой передачей из двух взаимодействующих зубчатых колес, на шпинделе выполнены шлицевой и резьбовой участки, при этом в зубчатом колесе шпинделя выполнено шлицевое отверстие, взаимодействующее со шлицевым участком шпинделя, а на резьбовом участке и ведущем валу установлен ударный механизм возвратно-поступательного действия в виде эллиптической зубчатой передачи, одно эллиптическое зубчатое колесо которой закреплено на гайке, установленной на резьбовом участке шпинделя, а второе установлено на ведущем валу, причем в средней части корпуса каретки на ведущем валу установлен подвижный блок из двух зубчатых колес, взаимодействующих соответственно с двумя зубчатыми колесами второго блока, который закреплен на ходовой гайке, установленной на винте подачи. 2657 1 Изобретение относится к горному машиностроению и используется при бурении соляных, угольных и других хрупких по структуре залеганий. Известна длинноходовая бурильная машина, содержащая корпус, привод, ведущий вал, винт подачи,подвижную каретку со шпинделем и цилиндрическую зубчатую передачу, ведомое зубчатое колесо которой установлено на шпинделе, а ведущее зубчатое колесо на ведущем валу 1. Недостатками машины являются 1. Отсутствие ударного возвратно-поступательного движения шпинделя со штангой и буровой коронкой. 2. При постоянной подаче от ее высокого осевого усилия штанга зачастую искривляется и шпуры теряют прямолинейность. Задачей изобретения является повышение производительности машины путем сообщения шпинделю возвратно-поступательного движения и улучшение прямолинейности шпуров. Задача решается следующим образом В ударно-бурильной машине, содержащей корпус, в котором размещены ведущий вал, винт подачи и подвижная каретка, в корпусе которой установлен шпиндель, ведущий вал, связанный со шпинделем цилиндрической зубчатой передачей, одно зубчатое колесо которой установлено на шпинделе, а второе имеет подвижное шлицевое соединение с ведущим валом. Ведущий вал и винт подачи связаны цилиндрической зубчатой передачей из двух зубчатых колес. На шпинделе выполнены шлицевой и резьбовой участки и в зубчатом колесе шпинделя выполнено шлицевое отверстие, взаимодействующее с шлицевым участком шпинделя. На резьбовом участке шпинделя и ведущем валу установлен ударный механизм возвратно-поступательного действия в виде эллиптической зубчатой передачи, одно эллиптическое зубчатое колесо которой закреплено на гайке, установленной на резьбовом участке шпинделя, а второе установлено на ведущем валу, с которым имеет подвижное шлицевое соединение. В средней части корпуса каретки на ведущем валу установлен подвижный блок из двух зубчатых колес, соответственно взаимодействующий с двумя зубчатыми колесами второго блока, который закреплен на ходовой гайке, установленной на винте подачи. На фиг. 1 показана кинематическая схема ударно-бурильной машины. На фиг. 2 показаны центроиды эллиптических зубчатых колес в положении мертвой точки возвратнопоступательного движения шпинделя. Устройство машины следующее Ударно-бурильная машина содержит корпус 1, ведущий вал 2, винт подачи 3, подвижную каретку 4, в которой установлен шпиндель 5, связанный с ведущим валом 2 цилиндрической зубчатой передачей, в которой зубчатое колесо 6 установлено на шпинделе 5, а зубчатое колесо 7 имеет с ведущим валом 2 подвижное шлицевое соединение. На ведущем валу 2 жестко установлено зубчатое колесо 8, взаимодействующее с зубчатым колесом 9, которое жестко установлено на винте подачи 3. На шпинделе 5 выполнены шлицевой 10 и резьбовой 11 участки. В зубчатом колесе 6 выполнено шлицевое отверстие 12, взаимодействующее с шлицевым участком 10. На резьбовом участке 11 и ведущем валу 2 установлен ударный механизм возвратнопоступательного действия, содержащий резьбовую втулку 13, на которой жестко установлено эллиптическое колесо 14, взаимодействующее с эллиптическим зубчатым колесом 15, имеющим подвижное шлицевое соединение с ведущим валом 2. В средней части каретки 4 на ведущем валу 2 установлен подвижный блок 16 из двух зубчатых колес, соответственно взаимодействующих с двумя зубчатыми колесами блока 17, который жестко установлен на ходовой гайке 18, взаимодействующей с винтом подачи 3. На блоке 16 установлена вилка переключения 19. Все цилиндрические и эллиптические зубчатые колеса, размещенные в каретке 4,кроме подвижного блока 16, имеют двухсторонние ступицы, посаженные в радиально-упорные подшипники без осевых перемещений. Ведущий 2 и ходовой 3 валы также посажены в радиально-упорные подшипники без осевых перемещений. В шпинделе 5 жестко установлена штанга 20, на выходе которой жестко установлена буровая коронка 21. Каретка 4 направляется в трубчатом корпусе 1 роликами 22. Ведущий вал 2 имеет электропривод 23. Крышки подшипников на схеме условно не показаны. Ударно-бурильная машина работает следующим образом От привода 23 ведущий вал 2 получает равномерное вращение и передает его цилиндрической зубчатой передачей 7 - 6 шпинделю 5 с резьбовым участком 11, а эллиптическая зубчатая передача 15 - 14 передает вращение гайке 13 с замедлением и ускорением. Передаточное число передачи 7 - 6 равно единице. За один оборот ведущего эллиптического колеса 15 ведомое зубчатое эллиптическое колесо 14 с гайкой 13 также делают один оборот, но эллиптическая зубчатая передача 15 - 14 имеет внутреннее переменное передаточное число, поэтому угловая скорость вращения гайки 13 переменная. На фиг. 2 эллиптические зубчатые колеса 15 - 14 зацепляются из фокусов эллипсови . Сумма взаимодействующих фокальных радиусов в каждой точке зацепления равна большой оси эллипса - А, поэтому межцентровое расстояние равно большой оси эллипса -А. В точке зацепления А фокальные радиусыи 1 равны, мгновенные угловые скорости в винтовой паре 11 - 13 равны, и шпиндель 5 находится в мертвой точке осевого движения. При повороте колеса 15 против часовой стрелки от точки зацепления А до точки С на угол 360 - 2, где -угол между большой осью эллипса и фокальным радиусом равным половине 2 2657 1 большой оси - а, ведомое колесо 14 замедленно повернется на угол 2. В этом длительном рабочем цикле мгновенные угловые скорости вращения гайки 13 меньше равномерной скорости вращения резьбового участка 11 и от взаимного поворота звеньев винтовой пары 11 - 13 шпиндель 5 получает поступательное движение в виде дополнительной рабочей подачи. При последующем повороте колеса 15 на угол 2 колесо 14 ускоренно повернется на 360 - 2. В этом коротком цикле мгновенные угловые скорости вращения гайки 13 превышают равномерную скорость вращения резьбового участка 11 и от взаимного поворота звеньев винтовой пары 11 - 13 шпиндель 5 получает ускоренное возвратное движение. В точке зацепления С фокальные радиусыи 1 равны, поэтому точка С является второй мертвой точкой возвратно-поступательного движения шпинделя 5. Таким образом, за один оборот шпиндель 5 получает один цикл ударного возвратно-поступательного движения. На фиг. 1 передаточное число правых зубчатых колес блоков 16 - 17, показанных в зацеплении, превышает на определенную величину передаточное число зубчатой передачи 8 - 9. Ходовая гайка 18 вращается быстрее винта подачи 3 и каретка 4 получает расчетную рабочую подачу. При зацеплении левых зубчатых колес блоков 16 - 17 их передаточное число принимается значительно меньшим передаточного числа передачи 8 - 9. Винт подачи 3 вращается значительно быстрее ходовой гайки 18, и каретка 4 получает ускоренный обратный ход без изменения направления вращения. В каждом обороте буровая коронка 21 после предыдущего отвода получает основную от винта подачи 3 и дополнительную подачи, вклинивается, например, в калийную соль и, проворачиваясь, осуществляет одновременно скалывание и резание, поэтому процесс бурения становится интенсивным. Таким образом, возвратно-поступательное движение шпинделя 5 увеличивает производительность ударно-бурильной машины,а постоянное снятие нагрузки со штанги 20 в моменты отвода буровой коронки 21 из зоны резания, улучшает прямолинейность шпуров. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3