ПЕРЕНОСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ
PORTABLE DRILL

Изобретение относится к приспособлениям слесарного типа и предназначено для сверловки отверстий в деталях машин, находящихся в эксплуатации, без их демонтажа, и, в частности, для сверления отверстий по окружности ступицы рабочего колеса центробежного вентилятора дымососов. В настоящее время изготовители центробежных вентиляторов, применяемых для вентиляции промышленных и жилых помещений, а также для обслуживания разнообразных технологических процессов, связанных с выделением горячих газов, дыма и вредных примесей, выпустили огромное количество этих изделий без учета изобретения, защищенного патентом RU №2307956, опубл. 10.10.2007 г. Многим изготовителям еще понадобится определенное время для организации производства по указанному изобретению. Поэтому предприятия, эксплуатирующие подобные изделия и желающие продлить сроки их эксплуатации, могут воспользоваться предлагаемым техническим решением для доработки их без разборки и других целей.
Известно переносное устройство для сверления отверстий, состоящее из стола, сверлильной машинки, рычага и стойки. См. «Слесарное дело с основами материаловедения», Макиенко Н.И., М., «Высшая школа», 1974, стр.315, рис.286. Однако данное устройство предполагает использование дрели в стационарных условиях, подобно сверлильному станку с размещением объекта сверления на столе сверлильной установки, исключая тем самым использование устройства для сверления отверстий в крупногабаритных изделиях и агрегатах.
Известно принятое за прототип переносное устройство для сверления отверстий, состоящее из колонки двух кронштейнов и электродрели. Колонка установлена на оси одного из кронштейнов, опора которого прихвачена сваркой к объекту. На колонке, с возможностью прилегания к торцу объекта, закреплена бонка с кондукторской втулкой, при этом бонка имеет лыску, плоскость которой совпадает с базовой плоскостью «А» объекта, а электродрель установлена в держателе, представляющем собой жестко соединенные ребрами пластину и скобу. При этом на пластине расположена резьбовая втулка с установленным в ней винтом подачи сверла электродрели, центровик которого упирается в регулируемый кронштейн, закрепленный на колонке, а скоба лежит в пазах электродрели, причем на удлиненном ребре жесткости держателя со стороны колонки выполнено отверстие для болта, фиксирующего электродрель в держателе, при этом электродрель, резьбовая втулка держателя и бонка расположены на одной оси, параллельной оси колонки. См. патент RU на полезную модель №42456, опубл. 10.12.2004. Бюл. №34. Хотя данное передвижное устройство позволяет его использовать для сверления отверстий в крупногабаритных изделиях и агрегатах без их разборки, элементы крепления этого устройства при помощи сварки не везде применимы, т.к. последствия сварки для многих изделий являются губительными. Устройство приспособлено для сверления единственного отверстия и не может обеспечить точность сверления в системе заданных координат.
Задачей изобретения является получение простого и удобного в эксплуатации устройства, позволяющего производить сверловку отверстий в деталях машин, находящихся в эксплуатации, без их разборки.
Технический результат изобретения заключается в значительном сокращении сроков ремонтно-доводочных работ и увеличении сроков работы оборудования, в обеспечении точности сверления отверстий в заданной системе координат.
Поставленная цель достигается тем, что переносное устройство для сверления отверстий, содержащее колонку в виде трубы, винт подачи сверла электродрели с рукояткой подачи, держатель и кондуктор, снабжено установленной на колонке сверху резьбовой втулкой, прямоугольным держателем и тремя вертикальными стойками, винт подачи сверла электродрели расположен внутри колонки вдоль ее оси, держатель размещен снаружи колонки с возможностью перемещения вдоль и вокруг ее оси и содержит две квадратные втулки со сквозными круглыми отверстиями, упомянутые квадратные втулки и прямоугольный держатель расположены между двумя параллельными пластинами, при этом квадратные втулки разнесены между собой по высоте и соосно сопряжены с колонкой по наружному диаметру последней скользящей посадкой, три вертикальные стойки установлены на верхней квадратной втулке параллельно оси колонки по окружности с обеспечением гарантированного зазора между ними и колонкой, упомянутые вертикальные стойки сверху объединены шайбой с отверстием для свободного вращения и перемещения вдоль оси колонки винта подачи сверла электродрели, а кондуктор установлен снизу колонки с возможностью демонтажа и имеет установочный узел, жестко соединенный с кондукторной плитой в виде диска со сквозным центральным установочным отверстием и сквозными отверстиями, расположенными по окружности, одно из которых размещено на горизонтальной оси диска перпендикулярно оси колонки и является сверловочным отверстием, при этом ось сверловочного отверстия совпадает с осью отверстия прямоугольного держателя и параллельна оси колонки.
На фиг.1 представлен общий вид устройства в аксонометрии.
На фиг.2 - вид сверху без рукоятки подачи (повернуто).
На фиг.3 - сечение Б-Б (повернуто).
Переносное устройство для сверления отверстий состоит из колонки 1, винта 2 подачи сверла электродрели с рукояткой подачи 3, держателя 4 и кондуктора 5. Колонка 1 состоит из трубы 6, внутри которой сверху неразъемным соединением установлена резьбовая втулка 7. На колонке 1 установлен подвижный вдоль оси и вокруг оси колонки 1 держатель 4, который состоит из двух снаружи квадратных втулок 8 и со сквозными круглыми отверстиями 9 внутри. Квадратные втулки 8 по противоположным сторонам периметра расположены между двумя параллельными пластинами 10. Снизу с противоположной стороны и в горизонтальной плоскости нижней квадратной втулки 8 между параллельными выступами 11 пластин 10 расположен жестко с ними соединенный прямоугольный держатель 12 со сквозным отверстием 13 внутри и пазом 14 (см. фиг.2). Квадратные втулки 8 разнесены между собой по высоте и жестко скреплены между собой параллельно расположенными двумя пластинами 10, и сопряжены соосно с наружным диаметром колонки 1 скользящей посадкой. На верхней квадратной втулке 8 установлены три вертикальные стойки 15, расположенные в плане по окружности с обеспечением гарантированного зазора H1 между внешним диаметром колонки 1 и стойками 15. Стойки 15 установлены параллельно оси колонки 1 и сверху объединены шайбой 16 с диаметром, большим внешнего диаметра колонки 1 на размер 2Н1. Внутри шайбы 16 имеется отверстие для свободного вращения и перемещения вдоль оси колонки 1 винта 2. Снизу колонки 1 с возможностью демонтажа установлен кондуктор 5, который имеет установочный узел 17, жестко соединенный с кондукторной плитой 18 в виде диска со сквозным центральным установочным отверстием 19 и сквозными отверстиями, расположенными по окружности, одно из которых, расположенное на оси диска кондукторной плиты 18, перпендикулярной оси колонки, является сверловочным отверстием 20.
Устройство изготавливается, собирается и работает следующим образом. Для изготовления колонки 1 был взят отрезок трубы длиной 600,0 мм и наружным диаметром 40,0 мм с толщиной стенки 3,0 мм. Под внутренний диаметр отрезка трубы выточили резьбовую втулку 7 высотой 20,0 мм с резьбовым отверстием по центру. В нашем случае была нарезана трапецеидальная резьба диаметром 12 мм. Резьбовую втулку 7 вставили заподлицо в один из концов трубы и от смещения вдоль трубы и вокруг ее оси зафиксировали винтом 21. Винт 2 подачи сверла с электродрелью имеет резьбу, соответствующую резьбе резьбовой втулки 7. Для изготовления держателя 4 были сделаны квадратные втулки 8, для чего были взяты квадратные 60×60 мм пластины толщиной 15,0 мм с отверстием 9 диаметром, равным наружному диаметру трубы для изготовления колонки 1. А из листа толщиной 3,0 мм изготовили пластину 10, которая имеет вид прямоугольного треугольника, у которого верхний острый конец обрезан под размер квадрата квадратной втулки 8, а нижний обрезанный конец имеет прямоугольный выступ 11. Одну квадратную втулку 8 установили сверху, вторую квадратную втулку 8 установили снизу, соосно первой, в углу прямоугольного угла пластины 10. В одной горизонтальной плоскости с нижней квадратной втулкой 8 между выступами 11 пластин 10 установили прямоугольный держатель 12 с отверстием 13 и пазом 14. Прямоугольный держатель 12 изготавливают из бруска металла сечения 60×25 и длиной 90.0 мм, просверлив отверстие 13. Параллельно торцу бруска между отверстием 13 и торцом бруска просверливают отверстие 22, затем прорезают паз 14 перпендикулярно отверстию 22, срезая металл до отверстия 13. Ось отверстия 13 должна быть параллельна оси отверстий квадратных втулок 8, которые расположены на одной оси, совпадающей с осью трубы колонки 1. Для этого в отверстия квадратных втулок 8 вставляют технологическую оправку в виде трубы с наружным диаметром, равным диаметру трубы Dтк для изготовления колонки 1. Аналогичную трубу вставляют в отверстие 13 прямоугольного держателя 12. Накладывают сверху вторую пластину 10 параллельно первой с расстоянием между ними в нашем случае 60.0 мм. Убеждаются, что прямоугольный держатель 12 установлен пазом 14 наружу. Выставляют оси технологических труб параллельно и фиксируют это положение струбцинами, сжимая пластины 10 между собой, с установленными между ними деталями. Прихватывают сваркой пластины 10 с квадратными втулками 8 и прямоугольным держателем 12. Затем убирают технологическую оснастку и производят окончательную сварку. Далее на верхнюю плоскость квадратной втулки 8, расположенной сверху, устанавливают при помощи сварки вертикальные стойки 15 по окружности с внутренним диаметром Dтк+2Н1. Сверху между стойками 15 устанавливают шайбу 16 с наружным диаметром Dтк+2Н1 и толщиной 5 мм и сваривают между собой таким образом, чтобы ось сквозного отверстия для винта 2 совпадала с осью квадратных втулок 8. Стойки 15 изготавливались из квадратного профиля 25×28 с толщиной стенки 2.0 мм и длиной 350.0 мм. Далее собираем колонку 1 с держателем 4 и винтом 2 подачи сверла электродрели. Для этого насаживают отверстия 9 квадратных втулок 8 на колонку 1 и вставляют в отверстие шайбы 16 винт 2 подачи сверла электродрели с заранее приваренной к винту 2 рукояткой подачи 3, и, вращая ее по часовой стрелке, вворачивают винт 2 в резьбовую втулку 7. Кондуктор 5 изготавливается сваркой между собой установочного узла 17 и кондукторной плиты 18 в виде диска со сквозным центральным установочным отверстием 19 и сквозными отверстиями, расположенными по окружности, одно из которых является сверловочным отверстием 20. Установочный узел 17 изготавливают аналогично прямоугольному держателю 12 из бруска металла сечения 60×25 и длиной 90.0 мм, просверливая отверстие под размер наружного диаметра трубы колонки 1. Параллельно торцу бруска, между этим отверстием и торцом бруска просверливают отверстие аналогичное отверстию 22, затем прорезают паз аналогично пазу 14. Другой конец торца установочного узла 17 фрезеруют по радиусу диска кондукторной плиты 18. Кондукторная плита 18, как и все перечисленные выше узлы и детали изготавливаются из хорошо свариваемых материалов. В нашем случае это была сталь Ст3. Диаметр кондукторной плиты 18 зависит от Dокр - диаметра окружности, на которой будут высверливаться отверстия и d - диаметра самого отверстия. При этом необходимо иметь в виду, что ось сверловочного отверстия 20 должна совпадать с осью отверстия 13 прямоугольного держателя 12. Так как отверстия надо просверливать, чтобы не допустить биение вращающихся деталей, в нашем случае ступицы, то отверстия должны быть распределены по окружности равномерно и без смещения относительно оси установочного отверстия. Поэтому отверстия должны быть просверлены с равными промежутками и без отклонения от Dокр. Для этих целей кроме сверловочного отверстия 20 и установочного отверстия 19 в кондукторной плите 18 по диаметру окружности сверления просверливаются дополнительные установочные отверстия, диаметр которых совпадает с диаметром высверливаемых отверстий (см. фиг. 3). Одно такое установочное отверстие имеется напротив сверловочного отверстия во второй половине окружности на оси, перпендикулярной оси трубы колонки 1, а остальные расположены симметрично по три с двух сторон сверловочного отверстия 20 в первой половине окружности. В нашем конкретном примере кондукторная плита 18 была изготовлена для доработки дымососов ДН-11,2 с массой 1235 кг, производства ООО «Концерн медведь производственный участок №7», у которых Dокр=120.0 мм, а диаметр сверловочных отверстий d=16 мм. Кондуктор 5 с помощью установочного узла 17 крепят снизу на трубе стойки 1 и стягивают болтом 23 от смещения вокруг оси и вдоль оси трубы колонки 1. Таким образом, устройство изготовлено, собрано, и его можно использовать по назначению. Для этого режущий инструмент в виде сверла устанавливают в дрель. В нашем случае использовалась дрель G ВМ 23-2Е фирмы Bosch. Она передней цилиндрической невращающейся частью вставляется в отверстие 13 диаметром 42.0 мм прямоугольного держателя 12 и стягивается болтом 24 от смещения вокруг оси и вдоль перпендикулярной оси отверстия 13. В рассматриваемом примере сверло имело диаметр d=16 мм с коническим хвостовиком и длиной сверла не менее 170 мм вставлялось в шпиндель дрели. Таким образом, сверло устанавливалось по вертикальной оси отверстия 13, параллельной оси трубы стойки 11, на расстоянии Н2 друг от друга. Величина Н2 является расчетной и для каждого типа дымососа является своей. В общем случае Н2=Dокр+1/2d+1/2Dтк+Δ, где
Н2 - расстояние между параллельными осями: осью сверления и вертикальной осью стойки 1;
Dокр - диаметр окружности сверловочных отверстий в мм;
d - диаметр просверливаемого отверстия в мм;
Dтк - наружный диаметр трубы стойки 1 в мм.
Δ - расстояние между диаметром диска кондуктора 5 и диаметром Dтк в мм.
В нашем случае Н2=120.0+8.0+20+7.0=155.0 мм. Для доработки дымососов ДН-11,2 его отсоединяли от системы и демонтировали осевой направляющий аппарат (ОНА), осуществляя тем самым доступ к ступице центробежного вентилятора со стороны проходящего потока газов. В это время вся система подачи потоков газа отключена и обесточена. Переносное устройство для сверления отверстий в собранном виде с дрелью и сверлом (не показано) через входное отверстие дымохода диаметром 660.0 мм устанавливается на валу двигателя центробежного вентилятора таким образом, чтобы ось установочного отверстия 19 совпадала с осью вала двигателя центробежного вентилятора и естественно с осью отверстия ступицы. И болтом М20, вставленным в отверстие 19 со стороны держателя, крепится к оси вала двигателя центробежного вентилятора, совмещая нижнюю плоскость кондуктора 5 с передней торцевой поверхностью ступицы (не показано). На оси вала двигателя центробежного вентилятора имеется технологическое отверстие с резьбой под болт М20. Если такового нет, то его можно сделать самим предварительно. Когда переносное устройство надежно состыковано с передней торцевой поверхностью ступицы, то ось сверла устанавливается по вертикальной оси отверстия 13 и параллельно оси трубы стойки 1. При этом упомянутые оси параллельны оси вала двигателя центробежного вентилятора и естественно оси отверстия ступицы. В данном случае неважно, под каким углом поворота вокруг оси ступицы расположилось сверловочное отверстие 20, важно, что они установлены по диаметру окружности Dокр сверления отверстий. При установке переносного устройства важно, чтобы винт 2 был ввернут в резьбовую втулку 7 таким образом, чтобы держатель 4 с установленной дрелью и сверлом имел возможность перемещаться за счет вращения рукоятки подачи 3 вниз по стойке 1 на глубину, большую ширины ступицы по оси сверления. Для начала сверления сквозных отверстий в ступице держатель 4 с установленной дрелью и сверлом опускают сквозь сверловочное отверстие 20 до касания с торцом ступицы. Если при этом образуется зазор между упором 25 и шайбой 16, то этот зазор выбирается за счет вращения рычага 3 до устранения этого зазора. Включается дрель и начинается процесс сверления первого сквозного отверстия в ступице путем вращения рукоятки подачи 3 вниз с преодолением усилия резания. В нашем конкретном примере длина сквозного отверстия превышала 160.0 мм. По окончании операции сверления первого сквозного отверстия винт 2 за счет вращения рычага 3 в обратную сторону образует зазор между упором 25 и шайбой 16, достаточный, чтобы держатель 4 при его перемещении вверх вдоль стойки 1 позволил вынуть сверло из отверстия ступицы и сверловочного отверстия 20. Далее держатель 4 фиксируется на этой высоте. Болт крепления М20 ослабляют поворотом его против часовой стрелки до возможности осуществления поворота диска кондуктора 5 вокруг оси установочного отверстия 19. Поворачивают диск кондуктора 5 вокруг оси установочного отверстия 19 по часовой стрелке или против часовой стрелки. Если диск кондуктора 5 повернули против часовой стрелки вокруг оси установочного отверстия 19, то сверление следующего сквозного отверстия ступицы будет в нижней четверти окружности. Для этого поворачиваем диск кондуктора 5 против часовой стрелки таким образом, чтобы сквозное просверленное отверстие в ступице расположилось напротив первого установочного отверстия, расположенного сверху следующего после сверловочного отверстия. Сопрягаем эти два отверстия, вставляя через первое установочное отверстие в первое просверленное отверстие в ступице технологический установочный палец в виде втулки с головкой (не показано). Диаметр втулки совпадает с диаметром установочного отверстия кондукторной плиты 18 и просверленного отверстия в ступице, а наличие головки у втулки служит для ее демонтажа из сопрягаемых отверстий. В это время сверловочное отверстие располагается на месте первого установочного отверстия кондукторной плиты 18, расположенного снизу. Заворачиваем болт крепления М20 поворотом его по часовой стрелке. Таким образом, переносное устройство снова надежно состыковано с передней торцевой поверхностью ступицы, и ось сверла расположена по вертикальной оси отверстия 13 и параллельно оси трубы стойки 1. Снимаем с фиксации держатель 4 и опускаем сверло сквозь сверловочное отверстие 20 до касания его с торцом ступицы. Начинаем сверлить второе сквозное отверстие в ступице аналогично первому. По окончании операции сверления второго сквозного отверстия в ступице винт 2 за счет вращения рычага 3 в обратную сторону вновь образует зазор между упором 25 и шайбой 16, достаточный, чтобы держатель 4 при его перемещении вверх вдоль стойки 1 мог поднять сверло из отверстия ступицы и сверловочного отверстия 20. Затем держатель 4 фиксируется на этой высоте. Болт крепления М20 ослабляют поворотом его против часовой стрелки до возможности осуществления поворота диска кондуктора 5 вокруг оси установочного отверстия 19. Поворачивают диск кондуктора 5 вокруг оси установочного отверстия 19 против часовой стрелки вокруг оси установочного отверстия 19, чтобы первое сквозное просверленное отверстие в ступице расположилось напротив второго установочного отверстия, расположенного сверху. Сопрягаем эти два отверстия, вставляя через второе установочное отверстие в первое просверленное отверстие в ступице технологический установочный палец в виде втулки с головкой (не показано). Заворачиваем болт крепления М20 поворотом его по часовой стрелке. Таким образом, переносное устройство снова надежно состыковано с передней торцевой поверхностью ступицы, и ось сверла расположена по вертикальной оси отверстия 13 и параллельно оси трубы стойки 1. Снимаем с фиксации держатель 4 и опускаем сверло сквозь сверловочное отверстие 20 до касания его с торцом ступицы. Начинаем сверлить третье сквозное отверстие в ступице аналогично первому и второму. По окончании операции сверления третьего сквозного отверстия в ступице винт 2 за счет вращения рычага 3 в обратную сторону вновь образует зазор между упором 25 и шайбой 16, достаточный, чтобы держатель 4 при его перемещении вверх вдоль стойки 1 мог вынуть сверло из отверстия ступицы и сверловочного отверстия 20. Затем держатель 4 фиксируется на этой высоте. Болт крепления М20 ослабляют поворотом его против часовой стрелки до возможности осуществления поворота диска кондуктора 5 вокруг оси установочного отверстия 19. Поворачивают диск кондуктора 5 вокруг оси установочного отверстия 19 против часовой стрелки вокруг оси установочного отверстия 19, чтобы первое сквозное просверленное отверстие в ступице расположилось напротив третьего установочного отверстия, расположенного сверху. Сопрягаем эти два отверстия, вставляя через третье установочное отверстие в первое просверленное отверстие в ступице технологический установочный палец в виде втулки с головкой. Заворачиваем болт крепления М20 поворотом его по часовой стрелке. Таким образом, переносное устройство снова надежно состыковано с передней торцевой поверхностью ступицы, и ось сверла расположена по вертикальной оси отверстия 13 и параллельно оси трубы стойки 1. Снимаем с фиксации держатель 4 и опускаем сверло сквозь сверловочное отверстие 20 до касания его с торцом ступицы. Начинаем сверлить четвертое сквозное отверстие в ступице аналогично предыдущим. По окончании операции сверления четвертого сквозного отверстия заканчивается процесс сверления сквозных отверстий в нижней четверти окружности ступицы. Верхние три сквозных отверстия в ступице сверлят аналогично, поступая как и при сверловке нижних трех сквозных отверстий ступицы, только в этом случае после сверления первого отверстия диск кондуктора 5 поворачивают вокруг оси установочного отверстия 19 по часовой стрелке. В сквозное отверстие 13 прямоугольного держателя 12 можно установить разрезную съемную втулку, например, из бронзы или алюминия 15, аналогичную съемную втулку рекомендуется устанавливать для сверловочного отверстия 20. Таким образом, доработанная ступица имела 14 отверстий и следующие размеры d=16.0 мм, Dокр=120.0 мм для центробежного вентилятора, имеющего температуру рабочего газа +250°С. Это было достигнуто с помощью простого и удобного в эксплуатации устройства, позволяющего производить сверловку отверстий в деталях машин, находящихся в эксплуатации, без их разборки, позволило значительно сократить сроки ремонтно-доводочных работ и увеличить сроки работы оборудования. Была обеспечена заданная точность сверления отверстий в заданной системе координат.