БОЕК УДАРНОГО МЕХАНИЗМА Российский патент 2004 года по МПК E21B1/38 B25D17/02 

Изобретение относится к области машиностроения, горного дела и строительства, в частности к бойкам ударных механизмов.

Известен боек, представляющий собой полукатеноид вращения [1, RU 2182953 С1, фиг.2], который при ударе по волноводу формирует в последнем ударный импульс гладкой формы, не имеющей ступеней. Недостатком таких бойков является невозможность их встраивания в корпус ударных механизмов, так как они не содержат поршневой ступени, способной обеспечить им устойчивое положение в корпусе.

Известен ступенчатый боек ударного механизма [2, стр. 223, рис.VII.3, е], которому свойственно наличие двух частей: поршневой и ударной, выполненных в форме цилиндров. Недостатком таких бойков является то обстоятельство, что они формируют ударный импульс ступенчатой формы, что может приводить к возникновению резких перепадов усилий в волноводе и к его разрушению.

Задачей настоящего изобретения является разработка такого бойка, который, имея устойчивое положение в корпусе ударных механизмов, генерировал бы ударный импульс гладкой формы, не имеющей ступеней.

Сущность изобретения заключается в том, что боек ударного механизма, снабженный цилиндрическими поршневой и ударной частями, согласно изобретению содержит заполненную материалом, удельный вес которого отличен от удельного веса основного материала бойка, внутреннюю полость, форма которой представляет собой тело вращения, при этом радиус наружной окружности упомянутой внутренней полости бойка в поперечном сечении любого вырезанного элементарного слоя определяется по формуле:

где R - внешний радиус поперечного сечения основного материала бойка;

ρ - приведенный радиус поперечного сечения бойка;

λ - параметр, обозначающий отношение удельных весов основного материала бойка и материала внутренней полости бойка.

На фиг.1 показан предлагаемый боек, разрез; на фиг.2 - поперечное сечение элементарного слоя а-а’, b’-b; на фиг.3 - полукатеноид вращения.

Предлагаемый боек содержит цилиндрическую поршневую часть бойка 1, цилиндрическую ударную часть бойка 2. В основном материале бойка выполнена внутренняя полость 3, заполненная материалом с удельным весом, отличным от удельного веса основного материала бойка. Также на фиг. 1 показаны элементарный слой а-а’, b’-b толщиной Δх, вырезанный в бойке, и волновод 4 с диаметром d₀, по которому наносится удар бойком.

Работает ударник следующим образом.

На торцевую поверхность поршневой части 1 воздействует сжатый воздух или жидкость, в результате чего боек устремляется влево и наносит удар по волноводу 4. Энергия, запасенная бойком, передается волноводу 4 в виде упругой волны. При этом, в силу различия удельных весов материала основного корпуса с материалом, помещенным во внутреннюю полость 3, боек генерирует волновой импульс, эквивалентный импульсу, генерируемому полукатеноидом вращения.

Покажем условие идентичности бойков, приведенных на фиг.1 и фиг.3, по генерируемому ими импульсу.

В поперечном сечении любого вырезанного элементарного слоя а-а’, b’-b толщиной Δх имеется кольцо, образованное основным материалом бойка, и окружность, образованная материалом внутренней полости бойка.

Площадь кольца, образованного основным материалом бойка:

где R - радиус внешней окружности кольца, образованного основным материалом;

r - радиус внутренней окружности кольца, образованного основным материалом, или радиус наружной окружности, образованной материалом внутренней полости бойка.

Объем слоя основного материала:

Вес слоя основного материала:

где γ₁ - удельный вес основного материала бойка.

Площадь окружности, образованной материалом внутренней полости бойка:

Объем слоя материала внутренней полости бойка:

Вес слоя материала внутренней полости бойка:

где γ₂ - удельный вес материала внутренней полости бойка.

Обратимся теперь к полукатеноидальному бойку (фиг.3). Боек в виде полукатеноида вращения [3, стр. 171, рис.5, г] представляет собой выполненное из твердого материала тело вращения, образующей которого является цепная линия - катена, которая описывается формулой [4, стр. 129, второй столбец, 9-я строка сверху]:

Площадь поперечного сечения полукатеноида вращения:

Объем элементарного слоя, выделенного в полукатеноиде вращения:

Вес элементарного слоя, выделенного в полукатеноиде вращения:

где γ₃ - удельный вес материала полукатеноидального бойка.

С учетом того, что γ₃=γ₁, между приведенным бойком в виде полукатеноида вращения (фиг.3) и ступенчатым бойком по фиг.1, очевидной является связь в виде:

Откуда согласно (1-6, 8-10)

Из формулы (12), полагая известной форму основной части бойка, то есть R, можно найти радиус окружности, образованной материалом внутренней полости бойка, который определится формулой:

Обозначив через получаем:

который однозначно определяет форму внутренней полости бойка, при которой бойки, показанные на фиг.1 и фиг.3, будут идентичны по генерируемому ими импульсу.

Таким образом, боек, содержащий цилиндрические поршневую и ударную части, имеющий заполненную материалом, удельный вес которого отличен от удельного веса основного материала бойка, внутреннюю полость, форма которой представляет собой тело вращения, при этом радиус наружной окружности, упомянутой внутренней полости бойка в поперечном сечении любого вырезанного элементарного слоя определяется по формуле (14), по приведенному удельному весу будет представлять собой полукатеноид вращения.

Использованные источники

1. Патент №2182953, кл. Е 21 В 1/38, B 25 D 17/02.

2. Алимов О.Д., Дворников Л.Т. Бурильные машины, М., Машиностроение, 1976.

3. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. М., Советская энциклопедия, 1979 г.

4. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. Издание 13, исправленное, М., Наука, 1986 г.

Изобретение относится к области машиностроения, горного дела и строительства, в частности к бойкам ударных механизмов. В бойке, содержащем цилиндрические поршневую и ударную части, выполнена заполненная материалом, удельный вес которого отличен от удельного веса основного материала бойка, внутренняя полость, форма которой представляет собой тело вращения. Радиус наружной окружности упомянутой внутренней полости бойка в поперечном сечении любого вырезанного элементарного слоя определяется по формуле:, где R - внешний радиус поперечного сечения основного материала бойка; ρ - приведенный радиус поперечного сечения бойка; λ - параметр, обозначающий отношение удельных весов основного материала и материала внутренней полости бойка. Изобретение позволяет осуществить устойчивое положение в корпусе ударных механизмов, генерируя при этом ударный импульс гладкой формы, не имеющей ступеней. 3 ил.

Боек ударного механизма, содержащий цилиндрические поршневую и ударную части, отличающийся тем, что содержит заполненную материалом, удельный вес которого отличен от удельного веса основного материала бойка, внутреннюю полость, форма которой представляет собой тело вращения, при этом радиус наружной окружности упомянутой внутренней полости бойка в поперечном сечении любого вырезанного элементарного слоя определяется по формуле

,

где R - внешний радиус поперечного сечения основного материала бойка;

ρ - приведенный радиус поперечного сечения бойка;

λ - параметр, обозначающий отношение удельных весов основного материала и материала внутренней полости бойка.