Ударно-поворотный механизм

Практическая работа №2

ТЕМА: Устройство и принцип работы газораспределительного механизма и поворотного механизма перфоратора

ЦЕЛЬ: формирование общих компетенций ОК 2, ОК 4, ОК 6, ОК 7;

- формирование профессиональных компетенций ПК 2.1, ПК 2.2, ПК 2.3, ПК 2.4.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАНЯТИЯ:

- опорный конспект;

- методические рекомендации по выполнению практических работ;

- Нанаев Г.Г., Нанаева А.И. Горные машины и комплексы для добычи руд Москва, Недра 2009

Задание:

1. Изучить устройство и принцип работы поворотного механизма и воздухораспределительного механизма перфоратора

2. Зарисовать эскизы поворотного механизма и воздухораспределительного механизма перфоратора

3. Письменно ответить на поставленные контрольные вопросы.

4. Защитить работу, устно ответив преподавателю на вопросы билета и дополнительные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой воздухораспределительное устройство.

2. Как фиксируется в цилиндре перфоратора воздухораспределительное устройство.

3. Как вытесняется воздух из правой половины цилиндра при рабочем ходе поршня.

4. За счет чего перебрасывается клапан воздухораспределительного устройства в крайнее правое положение в конце рабочего хода.

5. Как движется сжатый воздух в начале холостого хода поршня.

6. Чем перекрывается выхлопное отверстие 8 при работе перфоратора.

7. Для чего служит поворотный механизм перфоратора.

8. Какие применяются типы поворотных механизмов перфораторов.

9. Какую роль при работе поворотного механизма выполняет храповое кольцо.

10. За счет чего происходит поворот бура при холостом ходе поршня.

Основные механизмы и узлы перфоратора

Устройство переносного перфоратора показано на рис.1. Перфоратор состоит из цилиндра 5, головной части 3 с воздушным краном 2 и рукояткой управления 18, ствола 9 с буродержателем 14, скрепленных стяжными болтами 15. Внутри цилиндра разме­щены воздухораспределительное устройство 4, поршень 11, гели­коидальный винт 7 и водяная трубка 12. На выхлопную гор­ловину цилиндра крепится глушитель шума 6, на нижнем приливе

Рис 1. Устройство переносного перфоратора

цилиндра размещено виброгасящее устройство 1. В конце рабочего хода поршень наносит удар по хвостовику буровой штанги. При обратном ходе поршень с геликоидальным винтом поворачивает сопряженные с ним буксы 10, 13 и буровую штангу. Автоматическую подачу воздуха при рабочем и холостом ходах осуществляют клапаном, 5 воздухораспределительного устрой­ства 4.

Сжатый воздух поступает в перфоратор из шахтной магистрали
через патрубок 16. Воздушный кран имеет четыре положения: полная работа, забуривание, стоп и интенсивная продувка. Промывочную воду подводят к перфоратору от водяной магистрали через кран 19, патрубок 17 и водяную трубку. Блокировочное устройство обеспечивает автоматическое включение и отключение воды при запуске и остановке перфоратора.

Ударно-поворотный механизм

В перфораторах с автоматическим поворотом бура ударно-поворотный механизм конструктивно выполняется в виде поршневого двигателя, преобра­зующего энергию подводимого к перфоратору сжатого воздуха в энергию ме­ханического возвратно-поступательного движения поршня- ударника. В конце рабочего хода поршень ударник передаёт энергию непосредственно буровой штанге путём нанесения удара по торцу её хвостовика, и на обратном ходу ра­ботает как привод механизма поворота буровой штанги.

Кроме того, поршень ударник перфоратора одновременно является ос­новной частью системы воздухораспределения. Так, он непосредственно управляет выхлопом отработанного сжатого воздуха, открытием каналов пере­кидки клапана (в системах с золотниковым воздухораспределением). Определя­ет объёмы рабочих камер; в некоторых конструкциях перфораторов поршень ударник осуществляет полностью все функции воздухораспределения (зо­лотниковая система воздухораспределения), с жесткой связью золотника с поршнем или выполненной на самом поршне. Таким образом, ударно-поворотный механизм предназначен для нанесения ударов по буровому инструменту и его поворота после каждого удара на некоторый угол (обычно 5—15^е) для последовательного разрушения

Рис. 2 Схемы ударно-поворотных механизмов

забоя шпура по всей площади. По отношению к ходу поршня различают поворотные механизмы зависимого и независимого дей­ствия.

Поворотные механизмы зависимого действия осуществляют
поворот бурового инструмента при обратном ходе поршня и могут
быть выполнены с поворотным винтом — геликоидальным стержнем или с геликоидальной (винтовой) нарезкой непосредственно
на штоке поршня.

В первом случае храповое кольцо 1(рис. 2, а)закрепляется и задней части цилиндра 2и имеет сверления для пропуска сжа­того воздуха к воздухораспределительному устройству 10. В хра­повое, кольцо входит головка геликоидального (поворотного) стержня 3 с собачками 9, которые отжимаются пружинами 8через плунжеры 7. Собачки соприкасаются с зубьями храпового кольца, благодаря чему геликоидальный стержень может поворачиваться только в одну сторону. На втором конце геликоидального стержня имеется геликоидальная нарезка с большим шагом, которая вхо­дит в геликоидальную (поворотную) гайку 4, неподвижно укреп­ленную в поршне-ударнике 5, который шлицами соединяется с по­воротной буксой 6.

Во время рабочего хода поршень благодаря своей значительной массе перемещается прямолинейно вперед относительно гелико­идального стержня. При повороте последнего собачки свободно проскальзывают в храповом кольце. При обратном ходе гелико­идальный стержень заклинивается в храповом кольце собачками, и поршень вынужденно поворачивается на некоторый угол, обес­печивая через шлицевое соединение поворот поворотной буксы н бурового инструмента 11.

Поворотное устройство второго типа основано также на работе геликоидальной нары в комплексе с храповым механизмом, но при этом винтовая нарезка выполняется прямо на штоке поршня 5 (рис. б), который помимо геликоидальной нарезки имеет и прямые шлицы 8. Геликоидальная нарезка штока поршня вхо­дит в соответствующие пазы храповой буксы 1 с наружными зубьями, которые совместно с собачками 2, пружинами 7 и плун­жерами 6, смонтированными в корпусе 4, образуют храповый механизм.

3.2.1. Клапанное воздухораспределение

Клапанное воздухораспределительное устройство (рис.3а) состоит из кольцевого клапана 1. корпуса клапанной коробки 9, передней крышки 10 со сверлением 3 и задней крышки 4 с направляющей втулкой. Сжатый воздух из магистрали через пусковой кран и каналы 6 поступает в кольцевое пространство корпуса клапанной коробки 9 и далее по кольцевым зазорам между клапанном и передней крышки - в заднюю полость 5 цилиндра. Под действием сжатого воздуха поршень 7 устремляется вперёд, совершая рабочий ход. При этом из передней части цилиндра воздух вытесняется в атмосферу через выхлопное отверстие, воздух начинает сжиматься и, поступая по каналу 2 из передней полости цилиндра в заднюю камеру клапанной коробки, создаёт в ней повышенное давление. При дальнейшем движении поршень открывает задней кромкой выхлопное отверстие 8. и давление в задней полости резко падает, а поршень наносит удар по хвостовику бура. Как только кольцевой клапан 1 переброшен в переднее положение, сжатый воздух начинает поступать по кольцевому просвету между клапаном и корпусом клапанной коробки в канал 2 и далее в переднюю полость цилиндра. Под действием сжатого воздуха поршень устремляется назад, совершая холостой ход. Перемещаясь назад, поршень закрывает выхлопное отверстие и сжимает воздух в задней полости цилиндра. Повышенное давление из задней полости цилиндра передаётся по кольцевому просвету на клапан. Когда поршень передней кромкой откроет выхлопной клапан, давление воздуха в передней части цилиндра и задней камере клапанной коробки резко падает. Поэтому под действием разности давлений клапан опять перебрасывается в заднее положение, что соответствует рабочему ходу поршня вперёд.

На случай, если при пуске перфоратора поршень окажется в крайнем заднем положений, а клапан в переднем, в крышке клапанной коробки имеется небольшое сверление 3, по которому воздух поступает в заднюю полость цилиндра и перемещает клапан в положение, соответствующее рабочему ходу. Большая поверхность и небольшой ход клапана (0.4 - 1мм) обеспечивает надёжную работу клапанного воздухораспределения. Работа разновидностей клапанного воздухораспределительного устройства (рис.3 б, в) аналогична.

а) Рабочий ход Холостой ход б)

Рис. 3. Клапанное воздухораспределение

3.2.2. Золотниковое воздухораспределение со свободным золотником

Золотниковое воздухораспределительное устройство обеспечивает значительно меньший расход сжатого воздуха, чем клапанное, но имеет большие поверхности трения, в связи, с чем более требовательно в эксплуатации. Золотниковое воздухораспределительное устройство (рис. 4, а) состоит из полого цилиндрического золотника 1, который перемещается в корпусе золотниковой коробки 9 с крышкой 8 в начале рабочего хода золотник находится в крайнем левом положении, и сжатый воздух через сверления в золотнике поступает в заднюю полость 3 перфоратора. Поршень 2 перемещается вперёд, совершая рабочий ход, но перед тем, как открыть выхлопное отверстие 4 для выхода сжатого воздуха из задней полости цилиндра в атмосферу и уменьшения давления в ней. Открывает дополнительный канал 5. Сжатый воздух по каналу 5 попадает в задний кольцевой просвет золотниковой коробки, создаёт давление на буртик золотника и принудительно перемещает его в правое крайнее положение. При этом прекращается подача сжатого воздуха в заднюю полость цилиндра и открывается в переднюю полость 6 цилиндра по каналу 7. Тем временем. поршень, продолжая двигаться вперёд, открывает выхлопное отверстие 4 и наносит удар по хвостовику бурового инструмента. В следующее мгновение начинается холостой ход (рис. 4, б) под действием давления сжатого воздуха, поступающего по каналу 7 в переднюю полость 6 цилиндра. Поршень совершает холостой ход, но прежде чем открыть выхлопное отверстие 4 открывает канал 10, по которому сжатый воздух поступает в передний кольцевой просвет золотниковой коробки 9 и, нажимая на буртик золотника 1, принудительно передвигает его назад - в исходное положение. Уменьшение противодавления перемещающемуся золотнику достигается постоянным соединением с атмосферой дополнительных каналов 10 и 5 отверстиями 11 и 12 небольшого сечения.

Золотниковое воздухораспределение применяется в наиболее мощных перфораторах с небольшой частотой ударов.

а)

н