Механизм для воздействия на твердое тело ударной нагрузкой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГИтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 17.Х.1964 (№ 928918/25-8) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 28.1Х.1967. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 13.XII.1967

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мииистрае

СССР

8.8) Автор изобретения

Е. В. Александров

Заявитель

МЕХАНИЗМ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТВЕРДОЕ ТЕЛО

УДАРНОЙ НАГРУЗКОЙ

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/сма) . 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 промежуточным элементом в буровых механизмах ударного действия, как правило, является буровая штанга из специальных сталей.

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

Предлагаемый механизм для воздействия на твердое тело ударной нагрузкой, содержащий 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 элементов 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

10 действия имеет два соударяющихся элеменга — ударник и рабочий элемент — ударник целесообразно выполнить из материала с м пылим модулем упругости, чем материал рабочего элемента, а дополнительный зазор

15 создать указанным средством между рабочим элементом и твердым телом.

В другом варианте выполнения механизм содержит три сг ударяющихся элемента. Один из элементов является рабочим, непосредст20 венно воздействующим на твердое тело, а другой - — ударником, выполченным из материала с меньшим модулем упругости, чем материал ргбочего элемента. Третий элемент — промежуточный — — воспринимает удары от ударнн25 кя и передает их рабочему элементу. В этом случае необходимыми средствами обеспечивается дополнительный зазор между рабочими и промежуточным элементами.

Можно также ударник и третий элемент

30 выполнить из материала с меньшим модулем

203557 упругости, чем материал рабочего элемента, непссредственно 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 пру>кину. Трубка связана с корпусом. Пружина одним своим концом упирается в выступ на внутренней стороне трубки, а другим — в выступы на хвостовой части рабочего элемента.

Средство для создания дополнительного зазора в системе «соударяющиеся элементы— твердое тело» может 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 проме>куточного, расположенного внутри трубки.

На 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 1 из полимерного материала, совершая возвратно-поступательные движения в цилиндре 2, в конце каждого, рабочего хода наносит удар по хвостовику > стальной штанги 4 с рабочим наконечником 5. При этом штанга движется в направлении удара и, встретившись с обрабатываемым твердым телом б, разрушает его. Зазор Л1 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 Л/ может быть равна пути, который проходит торец хвостовика 8 штанги 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 прежней энергией одиночного удара, позволил повысить частоту ударов,а следовательно производительно сть.

В описанном случае было поставлено условие, чтобы масса штанги, то есть рабочего элемента, не превышала критическую, так как в противном случае энергия будет пере5

55 бО

65 даваться в виде волны с недопустимо малым напряжением, не 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 большинстве случаев, то механизм, принципиальная схема которого изображена на фиг. 1, окажется неприемлемым. То же самое относится и к случа о, 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 д штанги 4 отделена, и пегед каждым ударом обеспечивается тот же зазор Лl, но уже между хвостовиком 8 и ос;,àëüHîé частью штанги. Наконечник 5 может находиться в постоянном контакте с обрабатываемым твердым телом б. При этом масса хвостовика 8 должна соответствовать массе шта гги 4, показанной на фиг. 1.

Когда рабочий элемент 4, например буровая штанга, 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 1 и штанга 4, за исключением рабочего наконечника 5, изготовлены из полимерных материалов, показан на фиг. 3.

Энергия, передаваемая легким ударником 1 штанге 4 из того же материала, что и ударник, распространяется по ней в форме волны напря>кения до контакта с отделенным наконечником 5, масса которого выбрана также в .пределах критической величины, то есть способна перевести энергию удара в кинетическую форму, Зазор Л1 между наконечником 5 и обрабатываемым твердым телом б позволит использовать эту энергию в виде полезной работы.

Зазор Л1 должен быть не меньше величины абсолютной деформации штанги 4 за время соударения или пути, проходимого торцом хвостовика > за время соударения с ударником 1.

Средства для создания, перед каждым соударением дополнительного зазора Ж могут быть различными.

Как показано на фиг. 4, средство для создания дополнительного зазора образовано трубкой 7, соединенной с корпусом В механизма, и расположенной внутри трубки пружиной 9, обеспечивающей необходимый зазор Al.

Пру>кина одним концом упирается в выступ 10 внутри трубки, другим — в выступы

11 по хвостовой части рабочего элемента 4.

Описанное средство предназначено для создания зазора в механизмах, схема которых изображена на фиг. 1 и 3.

Вариант средства для создания дополни203557

2Щt тельного зазора в механизме, схема которого изображена на фиг, 2,,показан на фиг. о.

В трубке 12, охватывающей соударяющиеся элементы 8, 4 и 5 между торцами элементов

4 и 5 помещена пружина 9, которая создает зазор Л1.

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 увеличивается мощность машин ударного действия, а также резко упрощается технология и изготовления основных деталей этих машин.

П р едм ет изобретения

1. Механизм для воздействия на твердое тело ударной нагрузкой, содержащий два или более соударяющихся элемента, причем один из них является рабочим, непосредственно воздействующим на твердое тело, отличающийся тем, что в нем предусмотрено средство для создания перед каждым соударением элемечтов 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 меньшим 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

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

4. Механизм,по п. 1, отличающийся тем, что, при наличии в нем трех соударяющихся эле10 ментов, промежуточный элемент, воспринимающий удары от ударника и передающий их рабочему элементу, выполнен из материала с меньшим модулем упругости, чем материал рабочего элемента.

15 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. 1 — 5, отличающийся тем, 20 что средство для создания дополнительного зазора в системе «соударяющиеся элементы— твердое тело» представляет собой пружину, расположенную внутри направляющей для соударяющихся элементов трубки, связанной с

25 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

30 тем, что средство для создания дополнительного зазора в системе «соударяющиеся элементы — твердое тело» представляет собой пружину, расположенную внутри трубки, охватывающей соударяющиеся элементы, кро35 ме ударника, упирающуюся одним концом в нерабочий торец рабочего элемента, а другим — в торец промежуточного элемента.

203557

ФАЗ

Ф 12,У

Редактор Б. Б. Федотов Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: Н. И. Быстрова и С. Ф. Гоптаренко

Заказ 3845/17 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2