УДАРНИК БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ
DRILLING MACHINE HEAD

Изобретение относится к области машиностроения, горного дела и строительства, в частности к конструкциям ударников, применяемых в бурильных машинах ударного, ударно-поворотного и вращательно-ударного действия для генерирования упругих волн сжатия в волноводах.
Известен ударник [1], содержащий выпуклый ударный торец, выполненный в виде поверхности, образованной вращением вокруг продольной оси бойка укороченной циклоиды. Однако такая форма ударного торца обеспечивает очень медленный рост площади контакта ударяемого торца при его взаимодействии с волноводом, что не приводит к высокоэффективной передаче кинетической энергии ударника волноводу.
Более близкой к предлагаемому изобретению является конструкция ударника [2], содержащая ударный торец, выполненный в виде поверхности, образованной вращением вокруг продольной оси бойка плоской кривой, являющейся частью эллиптической лемнискаты Бута с отношением коэффициентов a/b=0,7…0,8, где а и b - коэффициенты эллиптической лемнискаты Бута. Однако при приближении значения отношения коэффициентов a/b к 0,7 форма части лемнискаты Бута, используемая для ударной поверхности бойка, мало отличается от формы укороченной циклоиды, что не приводит к интенсивному росту площади контакта ударяемого торца при его взаимодействии с волноводом. А при приближении а/b к 0,8 лемниската в этой части становится вогнутой, что абсолютно недопустимо для конструкций ударников бурильных машин.
Задачей изобретения является разработка конструкции ударника бурильной машины, содержащего выпуклый ударный торец, обеспечивающий более интенсивный рост площади контакта ударника при его взаимодействии с волноводом, с целью повышения эффективности передачи кинетической энергии ударника волноводу.
Сущность изобретения заключается в том, что в ударнике, содержащем выпуклый ударный торец, согласно изобретению последний выполнен в виде поверхности вращения цепной линии - катены [3, стр.949-954] вокруг оси симметрии Оу.
На чертеже изображен ударник, содержащий ударный торец, выполненный в виде тела вращения цепной линии 1 вокруг оси симметрии Оу. Для сравнения показан ударный торец, выполненный в виде поверхности, образованной вращением вокруг продольной оси ударника плоской кривой, являющейся частью эллиптической лемнискаты Бута 2.
Из [3, стр.950, формула (1)] известно уравнение цепной линии
где а - параметр цепной линии.
Выполнение торца ударника по поверхности, являющейся поверхностью вращения цепной линии вокруг оси симметрии Оу, позволяет обеспечить при ударе о волновод более интенсивное нарастание площади соприкосновения взаимодействующих элементов. Параметр а выбирается равным a=(3…20)d, где d - диаметр ударного торца бойка. Такое значение выбрано потому, что при a=3d форма части цепной линии, используемая для ударной поверхности ударника, мало отличается от формы части эллиптической лемнискаты Бута; при а=20d цепная линия становится приближенной к прямой линии.
Очевидно, что площадь контакта ударного торца, выполненного по цепной линии, при его взаимодействии с воспринимающим торцом волновода возрастает гораздо интенсивнее, чем площадь торца, выполненного по эллиптической лемнискате Бута.
Боек, изображенный на чертеже, с ударным торцом, образованным вращением вокруг продольной оси бойка цепной линии с параметром a=(3…20)d, работает следующим образом.
Усилие, приложенное к воспринимающему торцу, разгоняет ударник для удара. Кинетическая энергия ударника преобразуется генерирующей частью в продольные колебания, которые передаются в волновод. Предлагаемая форма ударного торца позволяет увеличить коэффициент передачи кинетической энергии бойка в волновод при сохранении стабильности результатов удара.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №2041792, кл. В25D 17/02.
2. Патент №2137595, кл. В25D 17/02.
3. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. - М.: ACT: Астрель, 2005.