ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1996 года по МПК E21C35/18 E02F9/28 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оснащения рабочих органов горных и землеройных машин.

Известен породоразрушающий инструмент, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью с продольными выемками, боковыми поверхностями и задней поверхностью с расположенным вдоль продольной оси симметрии фигурным пазом.

Недостатком этого инструмента является то, что не достигается устойчивость движения инструмента в горизонтальной плоскости, что происходит из-за нестабильности специфической вихревой дорожки Кармана, возникающей за фигурным пазом задней поверхности. Это приводит к сдвиговым явлениям в пограничном слое в начале задней поверхности и, соответственно, интенсивному ее износу.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является породоразрушающий инструмент, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью, боковыми поверхностями и задней поверхностью с расположенным на ней вдоль продольной оси породоразрушающего инструмента фигурным пазом, состоящим из конфузорного и диффузорного участков и, соединяющего их между собой, прямоугольного участка.

Недостатком прототипа является то, что недостаточна устойчивость движения инструмента в вертикальной плоскости. Колебания инструмента в вертикальной плоскости происходят оттого, что "проходное сечение" паза в различных поперечных сечениях оказывается различным и при прохождении разрушенной породы по пазу происходит колебание резца, что ведет к его интенсивному износу.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в устранении влияния на породоразрушающий инструмент частиц разрушенной породы, вызывающих возникновение переменных нагрузок в вертикальной плоскости. Успешное решение указанной задачи приводит к уменьшению износа инструмента в процессе его эксплуатации и повышению производительности работы.

Поставленная задача решается за счет того, что в породоразрушающем инструменте, включающем хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью, боковыми поверхностями и задней поверхностью с расположенным на ней вдоль продольной оси породоразрушающего инструмента фигурным пазом, состоящим из конфузорного и диффузорного участков и, соединяющего их между собой, прямоугольного участка, перед конфузорным участком выполнен дополнительный диффузорный участок, а стенки обоих диффузорных и конфузорного участков выполнены наклонными к горизонтальной плоскости с переменными углом наклона, увеличивающимся от выхода диффузора к его входу и от входа конфузора к его выходу, причем глубина паза увеличена на его прямоугольном участке и суженных участках конфузора и диффузоров по сравнению с глубиной паза на расширенных участках конфузора и диффузоров.

Кроме того тем, что отношение площади поперечного сечения продольного паза на прямоугольном участке к площади поперечного сечения паза на других участках, составляет 1:0,8-1,2.

Кроме того тем, что на диффузорном участке паза по продольной оси симметрии инструмента размещен ультразвуковой генератор, излучатель которого ориентирован в направлении острия клина рабочей части инструмента.

Сущность изобретения состоит в том, что за счет подбора ширины, глубины и угла наклона стенок фигурного паза, выполненного на задней поверхности породоразрушающего инструмента, достигается соответствие проходного поперечного сечения оптимальному движению разрушенной породы по указанному фигурному пазу, что ведет к снижению динамических нагрузок на инструмент в результате чего его износ уменьшается и возрастает стойкость инструмента.

Изобретение поясняется тремя чертежами. На фиг. 1 показан профиль породоразрушающего инструмента; на фиг. 2 то же, вид снизу; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Породоразрушающий инструмент включает хвостовик 1 и клинообразную рабочую часть 2, которая образована передней поверхностью 3 с продольными выступами 4, волнообразной задней поверхностью 5 с расположенным вдоль продольной оси симметрии фигурным пазом 6 и боковыми поверхностями 7 и 8. На задней поверхности выполнен так же асисимметричный выступ 9, который выходит своим окончанием в полость фигурного паза 6 на его диффузорном участке с образованием ультразвукового генератора 10. Фигурный паз 6 состоит из конфузорного 11 и диффузорного 12 участков и, соединяющего их между собой, прямоугольного 13 участка. Перед конфузорным 11 участком выполнен дополнительный диффузорный 14 участок, а стенки 15 обоих диффузорных и конфузорного участков выполнены наклонными к горизонтальной плоскости. Глубина паза 6 увеличена на его прямоугольном 13 участке и суженных участках конфузора 11 и диффузоров 12 и 14 по сравнению с глубиной паза на расширенных участках конфузора 11 и диффузоров 12 и 14.

Отношение площади поперечного сечения продольного паза на прямоугольном участке к площади поперечного сечения паза на других участках, составляет 1: 0,8-1,2. Это отношение, полученное экспериментальным путем, позволяет сохранять площадь проходного сечения фигурного паза на всей его длине достаточную для беспрепятственного прохода диспергированной породной массы, и, в то же время, получать желательную турбулизацию потока для устойчивой работы инструмента.

В процессе работы породоразрушающего инструмента на его заднюю поверхность 5 попадает поток диспергированной массы, который ускоряется за счет специфической формы фигурного паза 6 и турбулизируется. Выполнение боковых стенок участков 11, 12 и 14 наклонными к горизонтальной плоскости с переменным углом наклона, позволяет увеличить их площадь и снизить давление на стенки, что приводит к уменьшению износа и более длительному сохранению формы паза. Это повышает стабильность работы инструмента и увеличивает срок его службы. ЫЫЫ2

Использование: рабочие органы горных машин. Сущность: породоразрушающий инструмент содержит хвостовик, клинообразную рабочую часть и ультразвуковой генератор с излучателем. Рабочая часть образована передней поверхностью, боковыми поверхностями и задней поверхностью с выполненным на ней фигурным пазом, состоящим из конфузорного, двух диффузорных и прямоугольного участков. Стенки обоих диффузорных и конфузорного участков выполнены наклонными к горизонтальной плоскости с переменным углом наклона, а глубина паза увеличена на его прямоугольном участке и суженных участках конфузора и диффузоров по сравнению с глубиной паза на расширенных участках конфузора и диффузоров. Отношение площади поперечного сечения продольного паза на прямоугольном участке к площади поперечного сечения паза на других участках, составляет 1: 0,8-1,2. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Породоразрушающий инструмент, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью, боковыми поверхностями и задней поверхностью с расположенным на ней вдоль продольной оси породоразрушающего инструмента фигурным пазом, состоящим из конфузорного и диффузорного участков и соединяющего их между собой прямоугольного участка, отличающийся тем, что перед конфузорным участком выполнен дополнительный диффузорный участок, а стенки обоих диффузорных и конфузорного участков выполнены наклонными к горизонтальной плоскости, при этом глубина паза увеличена на его прямоугольном участке и суженных участках конфузора и диффузоров по сравнению с глубиной паза на расширенных участках конфузора и диффузоров. 2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что отношение площади поперечного сечения продольного паза на прямоугольном участке к площади поперечного сечения паза на других участках составляет 1 0,8 1,2. 3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что на диффузорном участке паза по продольной оси симметрии инструмента размещен ультразвуковой генератор, излучатель которого ориентирован в направлении острия клина рабочей части инструмента.