УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРЕССОВКИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗУБКОВ В КОРПУС ШАРОШКИ БУРОВОГО ДОЛОТА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к устройствам, предназначенным для запрессовки в корпус шарошки твердосплавных зубков, для разрушения горной породы.
Известено устройство для закрепления зубков в отверстиях корпуса шарошки путем запрессовки с натягом [А.с. №935251, МПК В23Р 19/02], содержащее шток гидроцилиндра, концентратор колебательной энергии, пьезокерамический преобразователь и ультразвуковой генератор.
Недостатком данного устройства является возникновение перекосов и деформаций стенок отверстий в процессе запрессовки.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является устройство для запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота [Патент РФ №2357848, МПК В23Р 19/033], содержащее пьезокерамический преобразователь, зажатый резьбовой шпилькой между концентратором и противовесом, на который воздействует шток гидроцилиндра, генератор электрических колебаний соединенный с пьезокерамическим преобразователем, персональный компьютер (ПК), к которому подключены как минимум четыре аналого-цифровые преобразователи, к входам, которых соответственно подключены выходы датчика силы, датчика перемещений концентратора, первого датчика вибраций, расположенного на шарошке и второго датчика вибраций расположенного на концентраторе.
Недостатком описанного устройства является недостаточно жесткая фиксация твердосплавного зубка в конечном положении, усилием штока гидроцилиндра, что приводит к снижению прочности соединения.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности соединения за счет фиксации конечного положения концентратора колебаний, что приводит к более интенсивному формированию адгезионной составляющей трения контактирующих поверхностей, их схватыванию и формированию режима ультразвуковой сварки.
Технический результат достигается тем, что устройство для запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота, содержит, пьезокерамический преобразователь, зажатый резьбовой шпилькой между концентратором и противовесом, на который воздействует шток гидроцилиндра, генератор электрических колебаний соединенный с пьезокерамическим преобразователем, персональный компьютер, к которому подключены как минимум четыре аналого-цифровых преобразователя, к входам, которых соответственно подключены выходы датчика силы, датчика перемещений концентратора, первого датчика вибраций, расположенного на шарошке и второго датчика вибраций, расположенного на концентраторе, и дополнительно снабжено жестко соединенными с основанием с помощью стоек фиксаторами конечного положения концентратора, в котором для фиксации конечного положения штоками выполнена проточка, расположенная в нулевой зоне колебаний концентратора, а выход персонального компьютера подключен через цифро-аналоговые преобразователи к обмоткам управления фиксаторов конечного положения концентратора.
На фиг.1 представлено устройство для запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота.
Устройство содержит силоизмерительный датчик 1, соединяемые детали - зубок 2 и шарошку 3, концентратор 4, пьезокерамический преобразователь 5, противовес 6, шток гидроцилиндра 7, датчики вибрации (типа КВ 10) 8 и 9, генератор (типа ГЗ-109) 10, датчик перемещения резистивного типа 11, аналого-цифровые преобразователи (типа ЛА2USB) 12, 13, 14, 15, фиксаторы конечного положения концентратора 16, выполненные в виде двухпозиционного электромагнитного привода, соединенные с ПК через цифро-аналоговые преобразователи 21 и 22, выходы которых подключены к обмоткам фиксаторов конечного положения на выдвижение 19 и втягивание 20 штоков 23, фиксаторы конечного положения жестко соединены с основанием 17 с помощью стоек 18. В концентраторе выполнена проточка 24.
Устройство для запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота работает следующим образом.
Соединяемые детали 2 и 3 устанавливают на сборочной позиции до совпадения их осей. Это положение жестко фиксируется шарошкой 3. С помощью штока гидроцилиндра 7 через концентратор колебательной энергии 4 к соединяемым деталям 2 и 3 прикладывают сборочное усилие и одновременно с помощью генератора 10 и пьезокерамического возбудителя 5 в собираемых деталях возбуждают упругие ультразвуковые колебания. В процессе запрессовки непрерывно от силоизмерительного датчика 1 и датчика перемещения 11, через АЦП 1 и АЦП 2 в ПК поступает информация о сборочном усилии и относительном осевом перемещении зубка 2. Одновременно, на протяжении всего сборочного процесса от датчиков 8 и 9, через АЦП 3 и АЦП 4 в ПК поступает информация о частотных характеристиках формируемого соединения. С помощью специальных программ персональный компьютер непрерывно осуществляет расчет и контроль коэффициента динамичности µ формируемого соединения. При достижении твердосплавным зубком 2 требуемого конечного положения с ПК подается единичный сигнал на фиксаторы конечного положения 16, через цифро-аналоговые преобразователи ЦАП 1 и ЦАП 2, на обмотки выдвижения 19 штоков 23 фиксаторов конечного положения, свободный торец которых поджимает концентратор в местах проточки 24, не допуская относительного осевого обратного смещения, и с помощью генератора 10 на детали осуществляют ультразвуковое воздействие повышенной амплитуды до момента достижения коэффициентом динамичности µ. заданного значения. После этого на фиксаторы конечного положения 16 подается единичный сигнал с ПК, через ЦАП 1 и ЦАП 2, на обмотки втягивания 20 штоков 23 фиксаторов конечного положения и на этом сборочный процесс завершается.
Таким образом, в заявляемом устройстве для запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота более эффективно используется ультразвуковая энергия. Жесткая фиксация конечного положения твердосплавного зубка дает возможность проведения режима ультразвуковой сварки, что повышает прочность соединения.
Применение заявляемого устройства позволяет по сравнению с прототипом на 15-20% повысить эффективность и качество запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота за счет более жесткой фиксации конечного положения зубка.