МЕХАНИЗМ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТВЕРДОЕ ТЕЛО УДАРНОЙ НАГРУЗКОЙ Советский патент 1967 года по МПК B25D9/26 

Механизмы для воздействия на твердое тело ударной нагрузкой широко известны. Основные их детали изготовляются из специальных сталей, преимущественно легированных, что ограничивает быстроту их действия из-за относительно большого удельного веса материала (7,8-7,85 г/см). Относительно большой вес механизмов и машин ограничивает их мощность и производительность. Кроме того, применение в этих механизмах специальных сортов сталей отражается на их стоимости.

Из практики буровых работ с применением механизмов ударного действия известно, что промежуточный элемент, воспринимающий удары от ударника и передающий их рабочему элементу, имеет относительно малый срок службы. Таким промел уточным элементом в буровых механизмах ударного действия, как правило, является буровая штанга из специальиых сталей.

Отмеченные недостатки в той или иной мере присущи любым известным механизмам ударного действия.

Предлагаемый механизм для воздействия на твердое тело ударной нагрузкой, содержаидий два или более соударяющихся элемента, один из которых является рабочим, непосредственно воздействующим на твердое тело, отличается тем, что в нем предусмотрено средство для создания перед каждым соударением

эле.ментов дополнительного зазора в системе «соударяющиеся элементы - твердое тело. Один или несколько из соударяющихся элементов в механизме, за исключением рабочего, непосредственно воздействующего на твердое тело, выполнены из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента.

В том случае, когда механизм ударного

действия имеет два соударяющихся элемента - ударник и рабочий элемент - ударник 1елесообразно выполнить из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента, а дополнительный зазор

создать указанным средством между рабочим элементом и твердым телом.

В другом варианте выполнения механизм содержит три соударяющихся элемента. Один из элементов является рабочим, непосредственно воздействующим на твердое тело, а другой - ударником, выполненным из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента. Третий Эv eмeнт - промежуточный -- воснринимает удары от ударннка и передает их рабочему элементу. В этом случае необходимыми средствами обеспечивается дополнительный зазор между рабочими и промежуточным элементами. Можно также ударник и третий элемент

упругости, чем материал рабочего элемента, непосредственно воздействующего на твердое тело. Но в этом случае необходимо перед каждым соударением иметь дополнительный зазор между рабочим элементом и твердым телом.

Если в механизме выполнить только промежуточный элемент из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента, то также необходимо обеспечить перед каждым соударением дополнительный зазор между рабочим элементом и твердым телом.

Средство для создания перед каждым соударением элементов дополнительного зазора в системе «соударяющиеся элементы - твердое тело представляет собой расположенную внутри трубки пружину. Трубка связана с корпусом. Пружина одним своим концом упирается в выстун на внутренней стороне трубки, а другим - в выступы на хвостовой части рабочего элемента.

Средство для создания дополнительного зазора в -системе «соударяющиеся элементы - твердое тело быть выполнено в виде трубки, схватывающей соударяющиеся элементы, за исключением ударника и расположенной внутри нее пружины. Пружина упирается одним концом в нерабочий торец рабочего элемента, а другим - в торец другого соударяющегося элемента, то есть промежуточного, расноложенного внутри трубки.

Па фиг. 1-3 приведены принципиальные схемы предлагаемого механизма; на фиг. 4 и 5 - варианты выполнения средств для создания зазора в системе «соударяющиеся элементы - твердое тело.

Ударник / из полимерного материала, соверщая возвратно-поступательные движения в цилиндре 2, в конце каждого .рабочего хода наносит удар по хвостовику 5 стальной щтанги 4 с рабочим наконечником 5. При этом щтанга двилсется в направлении удара и, встретивщись с обрабатываемым твердым телом 6, разрушает его. Зазор А/ между наконечником штанги и твердым телом должен обеспечиваться перед каждым ударом, для чего в механизме предусмотрены необходимые средства, о которых будет сказано выше.

Величина зазора Д/ может быть равна пути, который проходит торец хвостовика 3 щтанги 4 за время удара, или может превосходить его.

Благодаря легкому ударнику удалось облегчить корпус, сохранив соотношение масс таким же, каким оно было при стальных деталях. Мощность же механизма возросла, так как легкий ударник, обладая преждей энергией одиночного удара, позволил повысить частоту ударов ,а следовательно производительность.

даваться в виде волны с недопустимо малым напряжением, «е способным осуществить полезную работу.

Но если по условиям эксплуатации рабочий

элемент должен быть такой длины, что его масса неизбежно превзойдет критическую, а это происходит практически в больщинстве случаев, то механизм, принципиальная схема которого изображена на фиг. 1, окажется неприемлемым. То же самое относится и к случаю, когда по технологии обработки рабочий элемент должен находиться в постоянном контакте с обрабатываемым твердым телом (клепка, рубка).

В этих случаях наиболее приемлем механизм, принципиальная схема которого показана на фиг. 2.

Хвостовая часть 3 штанги 4 отделена, и перед каждым ударом обеспечивается тот же

зазор А/, но уже между хвостовиком 3 и остальной частью штанги. Паконечник 5 может находиться в постоянном контакте с обрабатываемым твердым телом 6. При этом масса XBOCTOiJHKa (V должна соответствовать массе

штанги 4, показанной на фиг. 1.

Когда рабочий элемент 4, например буровая щтанга, должен быть большой длины, а значит и вес его во много раз превосходит вес ударника 1, неэкономично и нецелесообразно

делать его из стали.

Вариант исполнения механизма, в котором ударник / и щтанга 4, за исключением .рабочего наконечника 5, изготовлены из полимерных материалов, показан на фиг. 3.

Энергия, передаваемая легким ударником / щтанге 4 из того же материала, что и ударник, распространяется по ней в форме волны напряжения до контакта с отделенным наконечником 5, масса которого выбрана также в

пределах критической величины, то есть способна перевести энергию удара в кинетическую форму. Зазор А/ между наконечником 5 и обрабатываемым твердым телом 6 нозволит использовать эту энергию в виде полезной работы.

Зазор А/ должен быть не меньше величины абсолютной деформации щтанги 4 за время соударения или нути, проходимого торцом хвостовика 3 за время соударения с ударником /.

Средства для создания .перед каждым соударением дополнительного зазора А/ могут быть различными.

Как показано на фиг. 4, средство для созДания дополнительного зазора образовано трубкой 7, соединенной с корпусом 8 механизма, и расположенной внутри трубки пружиной 9, обеспечивающей необходимый зазор А/. Пружина одним концом упирается в выступ 10 внутри трубки, другим - в выступы 11 но хвостовой части рабочего элемента 4.

тельного зазора в механизме, схема которого изображена на фиг. 2, показан «а фиг. 5.

В трубке 12, охватывающей соударяющиеся элементы 3, 4 к 5 между торцами элементов 4 и 5 помещена пружина 9, которая создает зазор А/.

Средства для создания зазора могут быть выполнены и без пружин, например, с использованием сжатого воздуха.

Описанный механизм значительно легче существующих и менее металлоемок. При его применении увелнчивается мощность мащин ударного действия, а также резко упрощается технология и изготовления основных деталей этих машин.

Предмет изобретения

1.Механизм для воздействия на твердое тело ударной нагрузкой, содержащий два или более соударяющихся элемента, причем один из ннх является рабочим, непосредственно воздействующим на твердое тело, отличающийся тем, что в «ем предусмотрено средство для создания перед каждым соударением элементов дополнительного зазора в системе «соударяющиеся элементы - твердое тело и один или несколько из соударяющихся элементов, за исключением рабочего, выполнены из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента.

2.Механизм по п. 1, отличающийся тем, что, при наличии в нем двух соударяющихся элементов - ударника и рабочего элемента, ударник выполнен из материала с меньщим модулем упругости, чем материал .рабочего элемента.

3.Механизм по п. 1, отличающийся тем, что, при наличии в нем трех соударяющихся элементов, из которых промежуточный элемент воспринимает удары от ударника и передает

их рабочему элементу, ударник выполнен из материала с меньщим модулем упругости, чем материал рабочего элемента.

4.Механизм ,по п. 1, отличающийся тем, что, при наличии в нем трех соударяющихся элементов, промежуточный элемент, воспринимающий удары от ударника и передающий их рабочему элементу, выполнен из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента.

5. Механизм по п. 4, отличающийся тем, что ударник также выполнен из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента.

6.Механизм по пп. I-5, отличающийся тем, что средство для создания дополнительного

зазора в системе «соударяющиеся элементы- твердое тело представляет собой пружину, расположенную внутри направляющей для соударяющихся элементов трубки, связанной с корпусом механизма, упирающуюся одним концом в выступы на хвостовой части рабочего элемента, а другим - в выступ на внутренней стороне трубки.

7.Механизм по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что средство для создания дополнительного зазора в системе «соударяющиеся элементы - твердое тело представляет собой пружину, расположенную внутри трубки, охватывающей соударяющиеся элементы, кроме ударника, упирающуюся одним концом в нерабочий торец рабочего элемента, а другим - в торец промежуточного элемента.