устройство для поддержки и подачи бурильной машины

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ И ПОДАЧИ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ, включающее направляющую раму с кареткой, привод перемещения каретки, телескопическую поддержку и регулируемую тягу, отличающееся тем, что регулируемая тяга выполнена из двух частей, связанных между собой посредством втулки с правой и левой резьбой, при этом одна часть тяги шарнирно связана с кареткой, а другая с верхним концом неподвижной части телескопической поддержки, нижний конец которой шарнирно связан с кареткой, причем направляющая рама имеет средства для стопорения на почве выработки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шарнирное соединение телескопической поддержки с кареткой выполнено в виде оси, закрепленной на телескопической поддержке и имеющей лыску для взаимодействия с проушиной, установленной на каретке, причем проушина имеет открытый паз, ширина которого меньше диаметра отверстия для оси, но больше толщины оси в зоне лыски.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что привод перемещения каретки выполнен в виде зубчатой рейки, кинематически связанной посредством шестерни с храповым механизмом двустороннего действия.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что телескопическая поддержка имеет зажим для крепления дополнительной бурильной машины, выполненный в виде двух плоских тяг, с одной стороны соединенных с кронштейном для крепления бурильной машины, а с другой стороны с траверсой, в которой установлен стопорный винт для взаимодействия с нижней частью телескопической поддержки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к поддерживающим и подающим устройствам машин для бурения шпуров.

Известна поддержка для ручного электросверла, состоящая из двух телескопических труб, подающего узла, выполненного в виде рейки, укрепленной вдоль выдвижной трубы, входящей в зацепление со звездочкой, соединенной с воротком, укрепленным на верхней части неподвижной трубы.

Недостатком этой поддержки является низкая производительность бурения, вызванная затратами времени на вспомогательные технологические операции, связанные с необходимостью поддержания заданного уровня сверла в выработке, что осуществляется здесь с помощью подающего узла и по мере продвижения сверла вдоль оси бурения необходимостью переустановки основания поддержки на новое место.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для поддержки и подачи бурильной машины, которое принято в качестве прототипа и включает направляющую раму с кареткой, поддержку, привод перемещения каретки и распорную стойку, снабженную снизу распорным силовым цилиндром, а вверху соединенную с передней частью направляющей рамы. Данная конструкция позволяет снизить непроизводительные затраты времени в технологическом цикле бурения шпура за счет того, что в ней нет необходимости постоянно удлинять поддержку, чтобы обеспечивать постоянный уровень привода над почвой выработки, а также переустанавливать поддержку на новое место в процессе бурения. Однако, конструкция этого устройства в свою очередь, требует значительных вспомогательных операций при переналадке устройства для бурения следующих шпуров, что в общем итоге снижает общую производительность бурения шпуров в забое.

К таким дополнительным операциям, требующим затрат времени, следует отнести подъем направляющей рамы с кареткой на новую высоту, ее фиксацию на поддержке и распор ее передней части в грудь забоя с помощью распорной стойки. Помимо этого из-за того, что направляющая рама выполнена не телескопической, то требуется довольно точная установка всего устройства на наружное расстояние от груди забоя, что в свою очередь, требует дополнительных затрат времени.

Поэтому создание такой конструкции устройства для поддержки и подачи бурильной машины, в которой бы значительно уменьшалось число вспомогательных технологических операций с одновременным уменьшением их трудоемкости, а также упрощалось конструктивное исполнение устройства и повышать его надежность, позволило бы увеличить общую скорость бурения шпуров в забое.

Цель изобретения повышение производительности бурения за счет сокращения времени технологического цикла бурения.

Цель достигается тем, что в устройстве для поддержки и подачи бурильной машины, включающем направляющую раму с кареткой, телескопическую поддержку, привод перемещения каретки и регулируемую тягу, телескопическая поддержка нижней частью шарнирно закреплена на каретке, на которой шарнирно установлена тяга, состоящая из двух частей, соединенных втулкой с правой и левой резьбой, причем второй конец тяги шарнирно закреплен на верхнем конце неподвижной части телескопической поддержки. Кроме того, шарнирное соединение телескопической поддержки с кареткой выполнено в виде оси, закрепленной на телескопической поддержке и имеющей лыску, взаимодействующей с проушиной, установленной на каретке, причем проушина имеет открытый паз, ширина которого меньше диаметра отверстия для оси, но больше толщины оси в зоне лыски, а податчик выполнен в виде зубчатой рейки, кинематически связанной посредством шестерни с храповым механизмом двустороннего действия. Помимо этого, телескопическая поддержка снабжена зажимом для крепления дополнительной бурильной машины, выполненным в виде двух плоских тяг, с одной стороны соединенных с кронштейном для крепления бурильной машины, а с другой стороны с траверсой, в которой установлен стороный винт, взаимодействующий с нижней частью телескопической поддержки.

Благодаря тому, что телескопическая поддержка нижней частью шарнирно закреплена на каретке, перемещающейся по направляющей раме, имеется возможность не производить для каждого нового шпура подъем и распор рамы, что является весьма трудоемкой операцией, и лишь настраивать на нужную высоту телескопическую поддержку с приводом. Наличие шарнирно установленной на каретке тяги, верхней частью шарнирно соединенной с поддержкой и состоящей из двух частей, соединенных втулкой с правой и левой резьбой, позволяет ужесточить конструкцию и, в свою очередь, за счет удлинения или укорочения самой тяги, получающегося при вращении втулки по часовой стрелке или в обратном направлении, позволяет наклонять телескопическую поддержку вперед или назад, тем самым приближая или удаляя привод от забоя. Возможность такой настройки исключает необходимость в точном расположении направляющей рамы от груди забоя, что позволяет сократить время на вспомогательные операции по установке устройства на почве выработки. Кроме того, шарнирное крепление поддержки, выполненное в виде оси с лыской, закрепленной в нижней части телескопической поддержки и взаимодействующей с проушиной, установленной на каретке и имеющей открытый паз по ширине у меньший, чем диаметр оси, но больший, чем ее толщина в зоне лыски, позволяет производить быстрое рассоединение каретки и поддержки путем отсоединения последней от нижней части тяги и поворота в шарнирном соединении до горизонтального положения, в котором открытый паз устанавливается параллельно лыске оси и становится возможным вывод последней из проушины. Наличие таких конструктивных элементов позволяет сократить время на разработку и перемонтаж устройства на новое место. Так же, выполнение с храповым механизмом двухстороннего действия упрощает конструкцию устройства. Помимо этого наличие зажима для крепления дополнительной бурильной машины в виде двух плоских тяг, соединенных одной стороной с кронштейном для бурильной машины, а другой с траверсой, в которой установлен стопорный винт, взаимодействующий с поддержкой, позволяет устанавливать на устройстве дополнительную бурильную машину и осуществлять одновременное бурение нескольких шпуров. Это обстоятельство значительно повышает скорость буровых работ в забое.

Такое конструктивное исполнение устройства позволяет упростить конструкцию в целом, уменьшить число вспомогательных технологических операций и повысить его эксплуатационную надежность, повысить производительность бурения за счет сокращения времени технологического цикла бурения.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для поддержки и подачи бурильной машины; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Предлагаемое устройство для поддержки и подачи бурильной машины состоит из направляющей рамы 1, имеющей опорный штырь 2, опорную скобу 3 и закрепленную сверху по всей длине зубчатую рейку 4. На раме 1 подвижно установлена каретка 5, в корпусе которой на валу 6 с помощью шпонки 7 закреплена шестерня 8, взаимодействующая с зубчатой рейкой 4. На выходном конце вала на шпонке 9 установлено храповое колесо 10, взаимодействующее с упорами 11 и 12, поднимаемыми к колесу пружинами 13 и 14, причем, упор 11 и пружина 13 расположены на рукоятке 15, свободно установленной на храповом колесе 10 и имеющей хомут 16, а упор 12 и пружина 14 расположены на корпусе каретки 5. Оба упора выполнены симметричными, что позволяет им входить в контакт с храповым колесом при прямом и обратном его вращении, при этом они при повороте в другое крайнее положение легко переключаются, проходя через нейтральное положение, при коротом оси вращения упоров и точки крепления пружин располагаются на одной линии.

На каретке 5 установлена проушина 17 с открытым пазом 18, взаимодействующим с осью 19, на которой выполнена лыска 20, причем ширина открытого паза 18 намного больше толщины оси в зоне лыски, но меньше диаметра оси 19. Ось 19 установлена в основании неподвижной части телескопической поддержки 21, в верхней части которой с помощью зубчатой рейки 22 и связанной с рукояткой 23 посредством вала 24 шпонки 25, шестерни 26 осуществляется принудительное перемещение штанги 27. Фиксация последней посредством стопорения шестерни 26 в нужном положении осуществляется с помощью стопора 28, который усилием пружины 29 вводится в зубья колеса 26.

На каретке в верхней ее части расположена площадка 30 и шарнирно закреплена тяга, состоящая из двух частей 31 и 32, соединенных резьбовой втулкой 33 с правой и левой резьбой. Верхняя часть тяги 32 шарнирно соединена с неподвижной частью телескопической поддержки 21.

Бурильная машина 34 со штангой 35 и резцом 36 устанавливается в специальном устройстве, состоящем из кронштейна 37, соединенного с вилкой 38, в которой шарнирно расположен хомут 39 с бурильной машиной, в верхней части соединенный с кронштейном 37 двумя тягами 40 и 41, стягиваемыми втулкой 42 с левой и правой резьбой.

Кроме того, для крепления на поддержке дополнительной бурильной машины она снабжена зажимом, выполненным в виде двух плоских тяг 43, соединенных с одной стороны с кронштейном 44, в котором размещен стопорный винт 45 для крепления кронштейна 37, а с другой стороны с траверсой 46, в которой установлен стопорный винт 47, взаимодействующий с нижней частью телескопической поддержки.

Работа устройства для поддержки и подачи бурильной машины осуществляется следующим образом.

Устройство в собранном виде устанавливается на почве выработки вдоль оси бурения на небольшом расстоянии от груди забоя, при этом его направляющая рама 1 надежно стопорится на почве выработки с помощью опорного штыря 2 и опорной скобы 3. Для первоначального забуривания каретка 5 с поддержкой и бурильной машиной устанавливается в передней части направляющей рамы 1 таким образом, чтобы оставалась небольшая величина ее рабочего хода вперед, соответствующая величине забуривания. Затем, установив в бурильной машине короткий забурник (на чертеже не показан), осуществляют настройку телескопической поддержки на наружную высоту от почвы выработки. Для этого переместив стопор 28 вдоль своей оси, освобождают зубья колеса 26 и поворотом рукоятки 23 и связанного с ней колеса 26 производят через зубчатую рейку 22 подъем или опускание штанги 27 с бурильной машиной 34. Опусканием затем стопора 28 осуществляется фиксация штанги 27 в новом положении, так как при этом пружина 29 вводит стопор в зубья колеса 26. Дальнейшее приближение бурильной машины к забою осуществляется вращением резьбовой втулки 33, при этом тяга, состоящая из двух частей 31 и 32, раздвигается и поворачивает поддержку 21 вокруг оси 19, наклоняя ее и бурильную машину вперед до соприкосновения забурника с забоем, а поворот бурильной машины 34 до горизонтального положения производится с помощью втулки 42, которая при вращении сближает тяги 40 и 41, поворачивая тем самым хомут 39 в шарнирном соединении с вилкой 38, установленной на кронштейне 37.

Последующим включением бурильной машины 34 и возвратно-поворотными движениями рукоятки 15 производят забуривание инструмента на величину достаточного хода каретки. Затем, повернув рукоятку 15 на 180^о и переключив упоры 11 и 12 в другое рабочее положение, такими же возвратно-поворотными движениями рукоятки 15 осуществляют перемещение каретки с поддержкой и бурильной машиной в исходное положение. Заменив забурник на штангу и перебросив рукоятку 15 и упоры 11 и 12 в первоначальное положение, производят бурение шпура. При этом оператор, располагаясь одной ногой на площадке 30 и перемещаясь вместе с кареткой, имеет возможность второй ногой, продетой в хомут 16, производить колебательные движения рукоятки 15 и тем самым посредством храпового колеса 10 и связанной с ним через вал 6 шестерни 8, находящейся в контакте с зубчатой рейкой 4, осуществлять движение бурильной машины на забой. После окончания бурения возврат каретки с поддержкой и бурильной машиной в исходное положение производится после поворота рукоятки 15 на 180^о ранее описанным способом.

Для выбуривания нижних шпуров, а также для одновременного бурения несколькими бурильными машинами на поддержке 21 с помощью кронштейна 44, связанного через плоские тяги 43 с траверсой 46 и стопорным винтом 47, устанавливается дополнительная бурильная машина, при этом с помощью винта 47 появляется возможность производить жесткую фиксацию кронштейна 44 на поддержке 21 на любом уровне от почвы выработки. Отдельное бурение дополнительной или одновременно несколькими бурильными машинами производится по аналогичным операциям, описанным выше.

Для транспортировки или перемонтажа устройства на новое место производят его разборку на две примерно равные по весу части. Для этого вращением резьбовой втулки 32 производят скручивание ее с резьбовых частей тяг 31 и 32 и рассоединение последних. Затем поворотом поддержки 21 по часовой стрелке устанавливают ее в горизонтальное положение, в котором лыска 20 оси 19 становится параллельной открытому пазу 18 проушины 17. При дальнейшем поступательном движении поддержки вправо осуществляют ее отсоединение от каретки 5 за счет свободного выхода оси 18 из проушины 17. Сборку устройства на новом месте производят в обратной последовательности, после чего устройство готово к проведению дальнейших буровых работ.

Благодаря конструктивным особенностям устройства, заключающийся в том, что бурильная машина непосредственно расположена на телескопической поддержке, шарнирно закрепленной на каретке, снижается трудоемкость настройки устройства по высоте для бурения нового шпура, а шарнирное крепление на каретке и на верхнем конце неподвижной части поддержки тяги, состоящей из двух частей, соединенных втулкой с правой и левой резьбой, позволяет путем вращения втулки настраивать бурильную машину в горизонтальном направлении, исключая тем самым трудоемкую операцию по переустановке всего устройства на новое место. Кроме того, выполнение шарнирного соединения поддержки с кареткой в виде оси с лыской, взаимодействующей с проушиной, имеющей открытый паз, меньший, чем диаметр оси, но больший толщины оси в зоне лыски, дает возможность производить быструю разборку устройства на транспортабельные части, что значительно сокращает время на вспомогательные работы при перемонтаже устройства на новое место. Выполнение податчика в виде зубчатой рейки, кинематически связанной посредством шестерни с храповым механизмом двухстороннего действия, позволяет упростить конструкцию устройства, а наличие на каретке специальной площадки, на которой во время бурения находится оператор, позволяет в данной конструкции использовать вес оператора для создания большего усилия подачи инструмента на забой, за счет того, что в данном случае момент от веса оператора относительно задней опоры направляющей рамы и момент от осевой реакции при бурении направлены в противоположные стороны. Наличие на неподвижной части телескопической поддержки зажима для крепления дополнительной бурильной машины дает возможность в данном устройстве производить в забое бурение нижних шпуров, а также осуществлять бурение по забою одновременно несколькими бурильными машинами, что значительно повышает скорость бурения. Поэтому снижение трудоемкости при настройке бурильной машины в вертикальной и горизонтальной плоскостях при ее перемонтаже и транспортировке на новое место, простота конструкции, а также возможность одновременной работы несколькими бурильными машинами позволяет в целом получить при применении данного устройства общую более высокую скорость бурения шпуров по забою.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство для поддержки и подачи бурильной машины обладает следующими преимуществами:

благодаря расположению бурильной машины на телескопической поддержке, которая установлена на каретке, а не непосредственно на самой каретке, уменьшается трудоемкость по наладке устройства для бурения разных по уровню шпуров;

благодаря наличию состоящей из двух частей, соединенных втулкой, тяги и ее шарнирному креплению к каретке и к верхней части поддержки, имеется возможность приближать или удалять бурильную машину от забоя в зависимости от его гипсометрии, не используя при этом ход каретки по направляющей раме, тем самым сохраняя заданную техническую глубину бурения, а также в случае неточной первоначальной установки устройства у груди забоя, уменьшает время, необходимое для последующей корректировки ее положения;

благодаря наличию в шарнирном соединении каретки с поддержкой оси с лыской, проходящей в открытый паз проушины, установленной на каретке, возможен быстрый демонтаж устройства и сборка его на новом месте, что в данном устройстве весьма сокращает время монтажно-демонтажных работ;

благодаря установке на неподвижной части поддержки специального зажима для дополнительной бурильной машины возможно бурение одновременно нескольких шпуров, что значительно повышает скорость буровых работ в забое.

Следовательно, указанные выше преимущества предлагаемого технического решения позволяют в общем итоге повысить производительность бурения за счет сокращения времени технологического цикла бурения.