Боек ударного механизма - триплекс-боек
Владельцы патента RU 2395383:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, горного дела и строительства, в частности к бойкам ударных механизмов. Боек ударного механизма содержит основную часть в виде цилиндрических поршневой и ударной частей с полостью. В упомянутой полости размещены слой материала с удельным весом, отличным от удельного веса материала основной части, и вставка, имеющая криволинейную поверхность, из материала, идентичного материалу упомянутой основной части. Обеспечивается устойчивое положение бойка в корпусе ударного механизма, генерирование ударного импульса гладкой формы и упрощение технологии изготовления бойка. 3 ил.
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.3], который формирует при ударе по волноводу 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 боек ударного механизма см. [JP 7052066A, В25В 17/02, 25.02.1995, 2 стр.], содержащий основную часть в виде цилиндрических поршневой и ударной частей с полостью, в которой размещены слой материала с удельным весом, отличным от удельного веса материала основной части, и вставка из материала, идентичного материалу упомянутой основной части.
Задачей настоящего изобретения является разработка такого бойка, который, имея устойчивое положение в корпусе ударных механизмов, генерировал бы ударный импульс гладкой формы, не имеющей ступеней, и не содержал бы сложных элементов с точки зрения технологии изготовления.
Сущность изобретения заключается в том, что боек ударного механизма, снабженный цилиндрической поршневой и ударной частями, содержит согласно изобретению полость, в которой размещены слои материала с удельным весом, отличным от удельного веса материала основной части, и вставка из материала, идентичного материалу упомянутой основной части, причем вставка с криволинейной поверхностью, имеющей поперечные сечения в виде окружности, переменный радиус которой определяется по следующей формуле:
где ρ - приведенный радиус поперечного сечения бойка;
R1 - внешний радиус поперечного сечения основного материала бойка;
R2 - радиус полости;
λ - параметр, обозначающий отношение удельных весов материала основной части бойка и вставки и материала слоя, расположенного в полости.
На фиг.1 показан предлагаемый триплекс-боек в разрезе, на фиг.2 показано поперечное сечение элементарного слоя a'-a, b-b', на фиг.3 показан полукатеноид вращения.
Предлагаемый боек содержит цилиндрическую поршневую часть бойка 1, цилиндрическую ударную часть 2. В основной части бойка выполнена полость 3, в которой размещены слой материала с удельным весом, отличным от удельного веса материала основной части, и вставка 4 из материала, идентичного материалу основной части.
Работает ударник следующим образом. На торцевую поверхность поршневой части 1 воздействует сжатый воздух или жидкость, в результате чего боек устремляется вправо и наносит удар по волноводу 5. Энергия, запасенная бойком, передается волноводу 5 в виде упругой волны. При этом в силу различия удельных весов материала основной части и вставки с материалом слоя, размещенного во внутренней полости 3, боек генерирует волновой импульс, эквивалентный импульсу, генерируемому полукатеноидом вращения.
Покажем условие идентичности бойков по генерируемому ими импульсу.
В поперечном сечении любого вырезанного элементарного слоя а-а', b-b' толщиной Δх имеется кольцо, образованное материалом основной части бойка, кольцо, образованное материалом внутренней полости бойка, а также окружность переменного радиуса, образованная вставкой.
Площадь кольца, образованного материалом основной части бойка:
где R1 - внешний радиус окружности кольца, образованного материалом основной части;
R2 - радиус полости.
Объем слоя материала основной части:
Вес слоя материала основной части:
где γ1 - удельный вес материала основной части бойка.
Площадь кольца, образованного материалом внутренней полости бойка:
где r - переменный радиус окружности, образованной материалом вставки.
Объем слоя материала внутренней полости бойка:
Вес слоя материала внутренней полости бойка:
где γ2 - удельный вес материала полости бойка.
Площадь окружности, образованной материалом вставки бойка:
Объем слоя материала вставки бойка:
Вес слоя материала вставки бойка:
Обратимся теперь к полукатеноидальному бойку (фиг.3). Боек в виде полукатеноида вращения [3, стр.171, рис.5, 2] представляет собой выполненное из твердого материала тело вращения, образующей которого является цепная линия - катена, которая описывается формулой [4, стр.129, второй столбец, 9-ая 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 триплекс-бойком (фиг.1) очевидной является связь в виде:
Откуда согласно (1-9, 11-13)
Из формулы (15), полагая известной форму основной части бойка и форму внутренней полости, то есть R1 и R2, можно найти радиус окружности, образованной материалом вставки бойка, который определится формулой:
Обозначив через 
, получаем:
который однозначно определяет форму вставки бойка, при которой бойки, показанные на фиг.1 и фиг.3, будут идентичны по генерируемому ими импульсу.
Таким образом, триплекс-боек, содержащий цилиндрические поршневую и ударные части, имеющий полость, заполненную материалом с удельным весом, отличным от удельного веса материала основной части бойка, и вставку, выполненную согласно формуле (17), по приведенному удельному весу будет представлять собой полукатеноид вращения, причем криволинейная поверхность вставки, получаемая согласно формуле (17), является внешней, что значительно упрощает процесс технологического изготовления бойка.
Источники информации
1. Патент № 2182953, кл. Е21В 1/38, B25D 17/02.
2. Патент JP 7052066 A, В25В 17/02, 28.02.1995 г.
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.
Боек ударного механизма, содержащий основную часть в виде цилиндрических поршневой и ударной частей с полостью, в которой размещены слой материала с удельным весом, отличным от удельного веса материала основной части, и вставка из материала, идентичного материалу упомянутой основной части, отличающийся тем, что вставка выполнена с криволинейной поверхностью, имеющей поперечные сечения, ограниченные окружностью, переменный радиус r которой определен по следующей формуле:
,
где ρ - приведенный радиус поперечного сечения бойка, выполненного в виде полукатеноида вращения и идентичного по генерируемому импульсу бойку ударного механизма;
R1 - внешний радиус поперечного сечения основной части бойка;
R2 - радиус полости;
λ - параметр, обозначающий отношение удельных весов материала основной части бойка и вставки и материала слоя, расположенного в полости.
