Механизм для преобразования вращательного движения в соосное вибрационно-ударное

Механизм для преобразования вращательного движения в соосное вибрационно-ударное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.02.80 (2!) 2887487/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (511 М К

Е21 С 3/24

F 6 Н 25/08

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 621.231. .223 (088.8) Опубликовано 15.07.82. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 15.07.82 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Креймер, В. А. Козлов, Л. Я. Белеуш и IO. Б. Реифисов-- . к.,.— .

1

Институт горного дела Сибирского отделе ия АССР (71) Заявитель (Я) МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО

ДВИЖЕНИЯ В СООСНОЕ ВИБРАЦИОННО-УДАРНОЕ

Изобретение относится преимущественно к строительству, горному делу и другим отраслям техники, где требуются устройства для технологической обработки деталей и массовых сред, использующие преобразование вращательного движения привода в возвратно-поступательное перемещение исполнительного органа.

Известен механизм преобразования вращательного движения в соосное возвратнопоступательное, содержащий ведущий элемент вращательного движения, ведомый элемент возвратно-поступательного движения, втулку, установленную в корпусе, имеющую отверстие с неравными осями, шарнирный четырехугольник. Одна из вершин этого четырехугольника соединена с ведущим элементом, другая — с ведомым элементом, остальные две опираются на стенки отверстия втулки посредством роликов. При вращении ведущего элемента и соединенного с ним четырехугольника ролики прижимаются к стенкам втулки центробежными силами.

Вследствие неравенства осей втулки расстояние между вершинами четырехугольника изменяется, и ведомый элемент совершает возвратно-поступательное движение (1) .

Недостатками этого механизма являются сложность конструкции, большое количество и технологическая сложность деталей, невозможность получить значительный ход ведомого элемента при ограниченных поперечных размерах. Попытка увеличения кинетической энергии ведомого элемента приводит к быстрому износу механизма. Область применения механизма ограничивается приводами насосов, компрессоров и других поршневых машин с безударным движением ведомого элемента.

Известен механизм для преобразования вращательного движения в соосное вибрационно-ударное, включающий корпус, в котором размещены связанные друг с другом

1s сухарем соосные элементы — один вращательного движения, а другой возвратнопоступательного с внутренней полостью, на одном из которых нанесены винтовые пазы двух направлений, элементы переключения направления движения (2).

Недостаток данного механизма заключается в том, что он не пригоден для создания ударных и вибрационно-ударных режимов, чем объясняется узкая область его применения.

943395

1)ель изобретения -- повышение эффективности проходки скважины в уплотнитель::ы. гру игах за счет обеспечения работы механизма в вибрационно-ударном режиме.

:-)та цель достигается тем, что внутренняя полость элемента возвратно-поступательного движения, выполненного в виде ударника раздел на Hd две части, HB каждой из которых нанесено по одному винтовому пазу противоположных направлений, во внутренней полости уста новлены рыча ги, закреплеffные на элементе вращательного движения — валу в двух местах, соответствующих разным пастям элемента Boзвратно-постуiiaae;I»IIoI движения, и имеющие на противоположных от вала концах сухари, а э ivllf II переключения направления движения выполнс и в виде свободно установленной в каж,!oé полости втулки с внутренними коничс I IDlи Iн верхностями д.IH попеременного ввода сухарей.

Бинтовые пазы выполнены с переменным шагом и с числoм заходов, равным числу ры агов, прикрепленных к одной части вала. ! I «l фи г. изобра жено устройство, внешний внд; на фиг. 2 -- вид А н» фиг. 1; на фиг. 3 7 возможные различные поло»io«If>I частей устройства; на фиг. 8 — 12 возможныс различные поло;кения сухаря и переключающей втулки; На фиг. 13 и 14-крайние положения сухаря в направляющем пазу: на фпг. 15 -- ударник, поперечное

СС iff II lf(.

М хапизvi включает трубчатый корпус 1 (фиг. ), заостренный спереди и несущий стабилизаторы 2, предотвращающие вращение .4еханизма при пробивании скважины.

Корпус может быть цилиндрическим одного диаметра по всей длине или .о ступенями разных диаметров для уменьшения бокового сопротивления внедрению в грунт или в ц)угих целях.

Сзади к корпусу крепится двигатель враIiгательнoI o действия, например фланцевый электродвигатель 3. Вал электродвигателя с >слипнется с элементом вращательного движения залом 4 (фиг. 3). Задний конец

«ала:I может иметь подшипниковую опору (ие показана) в корпусе 1. Вал представляет собой гибкий упругий пруток из конструкfl,lfoIoIoH стали и не требует механической обработки по наружному диаметру. К валу 4 в двух местах неподвижно прикреплены своими концами слегка изогнутые гибкие упругие рычаги 5 и 6, несущие на противоположных концах сухари 7 и 8, которые входят в винтовые пазы 9 и 10 или в элемент переключения направления движения, переключакпцие втулки 11 и 12. Эти втулки могут скользить во внутренней полости элемента возвратно-поступательного движения — ударника 13 по поверхности, на двух астях которой образованы винтовые пазы 9 и 10. Количество заходов каждого винтового

5 !

55 паза равно числу соответствующих гибких рычагов, которое выбирается из конструктивных соображений и исходя из требований динамической уравновешенности механизма.

В данном примере приняты двухзаходные винтовые пазы и по два соответствующих им рычага. Для обеспечения постоянного ускорения элемента возвратно-поступательного движения винтовые пазы могут иметь переменный шаг. Переменный шаг может быть использован также для плавного замедления ударника перед ударом, если необходимо уменьшить энергию удара.

Ударник 13 удерживается от вращения скользящей шпонкой (не показана) . На переднем конце ударника 13 образовано отверстие 14 для перетока воздуха при движении ударника. Возможная конструкция ударника представлена на фиг. 15. Она включает корпус 15, в который последовательно вставлены концевая втулка 16, втулки 17 — 19, концевая втулка 20, сжатые гайкой 21. Винтовые пазы фрезеруются на втулках и могут быть сквозными. Если требуется уменьшить упругие продольные деформации втулок 17 и 9, возникающие при их взаимодействии с сухарями, имеющими криволинейную поверхность 22, то они могут быть прикреплены к корпусу 15 сваркой через отверстия в корпусе.

Механизм работает следующим образом.

После придания механизму нужного направления и включения электродвигателя начинается внедрение механизма в грунт.

Механизм направляется и удерживается от вращения сначала стартовым устройством а затем стабилизаторами 2. Пусть в начале работы детали механизма занимают положение, представленное на фиг. 3. При вращении вала 4 рычаги 5 и 6 под воздействием центробежной силы дополнительно разжимаются с усилием, минимально необходимым для удержания сухарей 7 и 8 в рабочем положении. Сухари 7 прижима гся к внутренней поверхности переключающей втулки 11, а сухари 8 входят в винтовые пазы и сообщают ударнику 13 движение вправо, удерживая втулку 12 на месте. Сухари 7 отделены от винтовых пазов 10 переключающей втулкой 11, что в большем масштабе представлено на фиг. 8. Положение деталей во время движения вправо видно на фиг. 4.

При подходе ударника к крайнему правому положению, когда до него остается егце 5 — 15 мм, детали занимают положение показанное на фиг. 5, а для сухаря 7 и переключающей втулки 11 — на фиг. 9.

Переключающие втулки 11 и 12 уперлись в соответствующие внутренние упоры ударника. При завершении движения ударника в крайнее правое положение сухари 7 и 8 скользят по скосам переключающих втулок

1! и 12, отжимаются к валу 4 и рывком

943395 переходят в новые положения — сухари 7 входят в винтовые пазы 10, а сухари 8— в переключающую втулку 12, что представлено на фиг. 6. Ударник 13 наносит удар своим правым торцом по упору корпуса.

Энергия удара зависит от скорости ударника, следовательно, от угла наклона винтовых пазов 9 и может быть сделана минимальной. Движение вправо закончилось, детали механизма заняли положение, необходимое для его движения влево (фиг. 6).

Это движение начинается благодаря тому, 0 что сухари 8 рычагов 5 отделены от винтовых пазов 9 переключающей втулкой 12, а рычаги 6 сухарями 7 взаимодействуют с винтовыми пазами 10 и сообщают ударнику движение влево. Положение деталей механизма при движении влево представлено на фиг. 7, а в большем масштабе для сухаря 7 и переключающей втулки 11 — на фиг. 10. При движении ударника влево переключающая втулка 11 упирается в су20 харь 7 и удерживается на месте. Перед окончанием движения ударника влево сухарь 7 и переключающая втулка 11 занимают положение, представленное на фиг. 11, а после завершения хода переходят в положение, показанное на фиг. 3 или 12. При 25 этом ударник 13 наносит удар своим левым торцом по упору корпуса. Энергия удара зависит от скорости ударника и, следовательно, от угла наклона винтовых пазов 10 и может быть сделана максимально допустимой по условиям прочности соударяющихся деталей. Механизм готов к движению ударника вправо.

На фиг. 13 и 14 представлены форма сухаря 7 и его взаимодействие с винтовым пазом 10 в месте наибольшего и наименьше35 го наклона паза. Сухарь может иметь различные конструкции. При той, которая представлена на фиг. 13 и 14, он имеет криволинейную поверхность 22 для взаимодействия с винтовыми пазами, а также участок, ограниченный коническими поверхностями, 40 которыми сухарь контактирует с переключающей втулкой. Этот участок условно показан штриховыми линиями. Возможно шарнирное соединение рычагов с сухарями.

Механизм не требует точности изготов- 45 ления, так как вращающиеся детали — вал 4, рычаги 5 и 6 выполнены гибкими, упругими и могут компенсировать возможные отклонения диаметральных размеров и перекосы.

Передача ударов двигателю со стороны корпуса при необходимости ослабляется 50 с помощью обычных средств — амортизаторов. Продольные размеры выбираются так, что между переключающими втулками и соответствующими поверхностями сухарей в момент удара остаются зазоры, показанные, например, на фиг. 12. Благодаря этому гибкие рычаги и переключающие втулки воспринимают только ту долю энергии ударника, которая необходима для переключения рычагов. Основная доля энергии удара передается непосредственно корпусу. При выборе размеров зазора учитывается также возможный небольшой отскок ударника.

При выключении двигателя ударник может остановиться в одном из крайних положений или вблизи от них, незадолго до окончания прямого или обратного хода.

Из-за того, что ударник не может разогнаться и накопить энергию, достаточную для переключения, возможно затруднение при повторном запуске. Для устранения этого затруднения достаточно кратковременно реверсировать дви гатель.

Технико-экономический эффект механизма для преобразования движений, используемого в качестве устройства для пробивания скважин, особенно протяженных, там, где не могут быть применены другие средства, выражается в значительном удешевлении работ за счет применения компактного и недорогого механизма.

Важным достоинством механизма является возможность получения разнообразных законов движения ударника при прямом и обратном ходе. Благодаря этому на его основе могут быть созданы ручные машины с уменьшенной отдачей, механизированный инструмент, машины возвратно-поступательного действия для забивания в грунт свай, шпунтов, других конструкций. приводы виброударных технологических машин, особенно тех, которые при меняются для обработки твердых, сыпучих материалов, бетона, грунта. Если сообщить радиальную неуравновешенность валу, то могут быть созданы устройства, у которых продольные удары сочетаются с поперечными вибрациями.

Такие устройства могут служить, например, для получения специальных режимов работы вибродоставочных устройств.

Формула изобретения

l. Механизм для преобразования вращательного движения в соосное вибрационноударное, включающий корпус, в котором размещены связанные друг с другом сухарем соосные элементы — один вращательного движения, а другой возвратно-поступате1:.ного с внутренней полостью, на одном и. которых нанесены винтовые пазы двух направлений, элемент переключения направления движения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проходки скважины в уплотненных грунтах за счет обеспечения работы механизма в вибрационно-ударном режиме, внутренняя полость элемента возвратно-поступательного движения, выполненного в виде ударника, разделена на две части, на каждой из которых

943395 нанесено по одному винтовому пазу противоположных направлений, во внутренней полости установлены рычаги, закрепленные на элементе вращательного движения валу в двух местах, соответствующих разным частям элемента возвратно-поступательного движения, и имеющие на противоположных от вала концах сухаря, а элемент переключения направления движения выполнен в виде свободно установленной в каждой полости втулки с внутренними коническими 1В поверхностями для попеременного ввода сухарей.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что винтовые пазы выполнены с переменным шагом и с числом заходов, равным числу рычагов, прикрепленных к одной части вала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 513199, кл. F 16 Н 21/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 517729, кл. F 16 Н 25/08, 1976 (прототип) .

943395

Редактор И. Касарда

Заказ 5061/40

Составитель Е. Михайлова

Техред А. Бойкас Корректор У. Пономаренко

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4