ударно-поворотный механизм

Формула изобретения

УДАРНО-ПОВОРОТНЫЙ МЕХАНИЗМ, содержащий корпус, размещенные в корпусе шпиндель инструмента с хвостовиком, кинематически связанный со стержнем, который соединен непосредственно с двигателем, размещенные в корпусе боек и ползун, кинематически связанные посредством рычагов с толкателями, установленными с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной к оси механизма, отличающийся тем, что он снабжен дисковым кулачком, установленным в корпусе с возможностью свободного вращения, и образует со шпинделем инструмента поступательную кинематическую пару, при этом дисковый кулачок имеет внешнюю коническую поверхность для взаимодействия с ответной поверхностью корпуса, а на его внутренней рабочей поверхности выполнены равномерно распределенные выступы для взаимодействия с толкателями посредством закрепления на последних роликов, при этом стержень имеет перпендикулярное к его оси отверстие, в котором размещены толкатели, а ползун размещен концентрично на бойке, который, в свою очередь, размещен концентрично относительно стержня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горной промышленности и строительства, а именно к машинам ударно-поворотного действия.

Известен ударно-поворотный механизм, являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий корпус, торцовый кулачок с профильной рабочей поверхностью, подвижно соединенный со стержнем, подпружиненные толкатели, кинематически связанные при помощи рычагов с ползунами, стержень со штырем, взаимодействующим с продольными пазами кулачка, промежуточное звено с роликом, взаимодействующим с профильной поверхностью кулачка, и торцовой поверхностью, воспринимающей удары плоской поверхности кулачка и передающей их шпинделю инструмента с его периодическим поворотом при помощи пазового подвижного соединения от действия криволинейной поверхности кулачка до ее размыкания с роликом для удара. Пружины толкателей установлены перпендикулярно продольной оси механизма.

Недостаток прототипа низкая надежность ввиду большого количества промежуточных звеньев при передаче удара и наличия пружин толкателей.

Цель изобретения повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что ударно-поворотный механизм, содержащий корпус, размещенные в корпусе шпиндель инструмента с хвостовиком, кинематически связанный со стержнем, который соединен непосредственно с двигателем, размещенные в корпусе боек и ползун, кинематически связанные посредством рычагов с толкателями, установленными с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси механизма, снабжен дисковым кулачком, установленным в корпусе с возможностью свободного вращения и образует со шпинделем инструмента поступательную кинематическую пару. Дисковый кулачок имеет внешнюю коническую поверхность для взаимодействия с ответной поверхностью корпуса, а на его внутренней рабочей поверхности выполнены равномерно распределенные выступы для взаимодействия с толкателями посредством закрепления на последних роликов. Стержень имеет перпендикулярное его оси отверстие, в котором размещены толкатели. Ползун размещен концентрично на бойке, который размещен концентрично относительно стержня.

На фиг.1 представлен ударно-поворотный механизм, общий вид; на фиг.2 то же, поперечный разрез.

Ударно-поворотный механизм состоит из корпуса 1, в котором размещен дисковый кулачок 2, внутренние рабочие поверхности которого взаимодействуют с роликами 3 толкателей 4, кинематически связанными при помощи осей 5 и рычагов 6 при помощи осей 7 с бойком 8 и ползуном 9, концентрично размещенными между собой и на стержне 10. Последовательно с ним размещен шпиндель 11 инструмента с конической поверхностью, взаимодействующей через коническое кольцо 12 с ответной поверхностью корпуса 1. Дисковый кулачок 2 имеет наружную коническую поверхность, имеющую возможность соприкосновения и размыкания с ответной внутренней конической поверхностью корпуса 1.

Ударно-поворотный механизм работает следующим образом. Вращение стержня 10 передаются толкателям 4, размещенным в его отверстии, перпендикулярном оси стрежня 10, и через ролики 3 дисковому кулачку 2. Это вращательное движение через подвижное шпоночное соединение передается от дискового кулачка 2 шпинделю 11 инструмента без преобразования вращения дискового кулачка 2 в возвратно-поступательное движение толкателей 4 до соприкосновения инструмента с обрабатываемым материалом или породой. После соприкосновения инструмента с обрабатываемым материалом или породой вращение шпинделя 11 инструмента замедляется или прекращается в зависимости от усилия подачи или нажатия на корпус 1 силами сопротивления породы или обрабатываемого материала бурению, а также силами трения между шпинделем 11 инструмента и коническим кольцом 12, между коническим кольцом 12 и корпусом и между корпусом 1 и дисковым кулачком 2 от соприкосновения их конических поверхностей. Под действием внутренних рабочих поверхностей дискового кулачка 2 перемещаются ролики 3 с толкателями 4 к оси вращения стержня 10. перемещение толкателей 4 при помощи рычагов с их осями 7 преобразуется в поступательное движение бойка 8 в направлении от шпинделя 11 инструмента и ползуна 9 в противоположном направлении.

В верхних точках подъема профилей дискового кулачка 2 происходит размыкание роликов 3 с внутренними рабочими поверхностями дискового кулачка 2 и под действием центробежных сил толкателей 4 перемещаются в направлении от оси стержня 10, вызывая перемещение рычагов, а через их оси 7 и перемещение бойка 8 в направлении к торцу шпинделя 11 инструмента при противоположном движении ползуна 9. Это движение заканчивается ударом бойка 8 по торцу шпинделя 11 инструмента. Затем цикл работы ударно-поворотного механизма повторяется.

Таким образом, предлагаемый ударно-поворотный механизм по сравнению с прототипом не содержит промежуточного звена между бойком и шпинделем инструмента, а также двух пружин толкателей. Это повышает надежность в предлагаемом техническом решении.

Предлагаемый ударно-поворотный механизм имеет холостой ход вращение стержня 10 без преобразования в возвратно-поступательное движение толкателей 4, бойка 8 и ползуна 9 с ударом по шпинделю 11 инструмента до соприкосновения инструмента с обрабатываемым материалом или породой. Это предохраняет ударно-поворотный механизм от внутренних соударений при включении двигателя до рассматриваемого соприкосновения. Взаимно противоположное перемещение бойка 8 и ползуна 9 улучшает условия виброзащиты. При движении звеньев после размыкания роликов 3 с дисковым кулачком 2, завершаемом ударом, этот удар не передается по цепи звеньев на двигатель.

Теоретическое обоснование возможности применения предлагаемого ударно-поворотного механизма заключается в определении энергии удара, создаваемой центробежными силами его толкателей 4 с учетом масс рычагов.

Центробежная сила F_ц выражается равенством

F_ц m_{пр.т c}² R где m_пр.т приведенная масса толкателей 4 с учетом масс рычагов 5 и 6, _c угловая скорость стержня 10, R радиус профиля дискового кулачка 2.

Работа А_ц центробежной силы представляется выражением

A_ц=m_пр.т²_c RdR mR²_к-R где R_к и R_о соответственно конечный и начальный радиусы профиля кулачка при размыкании для удара.

При R_o 40 мм, R_к 50 мм и w_c= 100 с^-1 для m_пр.т 1 кг 1 100²(0,052 0,04²)/2 4,5 Дж.

Такое значение работы центробежной силы соответствует энергии удара, приемлемой по техническим характеристикам для ударно-поворотных механизмов ручных электромеханических бурильных молотков-перфораторов.