ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ
ELECTROMAGNETIC IMPACT MECHANISM

Изобретение относится к бурильным машинам, а именно к электромагнитным ударным механизмам, и может быть использовано в горном деле и строительстве.
Известен электромагнитный ударный механизм [А.с. 585279 СССР, МКл E21C 3/16. Электромагнитный ударник для бурения / О.Д. Алимов, А.В. Фролов, П.С. Туровский. - №2175446/22-03; заявл. 15.09.75; опубл. 18.12.77, Бюл. №47. - 2 с.], включающий намагничивающую катушку, магнитопровод, боек с полостью, совершающий поступательные движения внутри направляющей втулки, инструмент с хвостовиком и возвратную пружину, размещенную в полости, выполненной в теле хвостовика инструмента.
К недостаткам этого устройства следует отнести повышенный коэффициент трения между соприкасающейся поверхностью полого бойка и охватывающей его поверхностью направляющей втулки, выполненной в виде трубы. Наличие технологического зазора между указанными поверхностями также приводит к асимметрии положения полого бойка по отношению к магнитопроводу, что в итоге увеличивает силы трения и снижает КПД устройства вследствие дополнительно возникающих электромагнитных сил одностороннего притяжения.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является электромагнитный ударный механизм [А.с. 717311 СССР, МКл E21C 3/16. Электромагнитный ударник для бурения / О.Д Алимов, П.С. Туровский, А.В. Фролов. - №2690803/22-03; заявл. 01.12.78; опубл. 25.02.80, Бюл. №7. - 2 с.], содержащий расположенные на одной оси магнитопровод, намагничивающую катушку, хвостовик инструмента с направляющей, на которой расположена возвратная пружина, установленная с возможностью осевого перемещения в дополнительной полости бойка и опертая на торцевую поверхность хвостовика инструмента.
Данное техническое решение принимается в качестве прототипа.
К недостаткам этого известного технического решения следует отнести повышенное трение полого бойка вследствие возникающей его асимметрии относительно магнитопровода. Также следует отметить, что при передаче энергии ударом хвостовик инструмента является промежуточным звеном между бойком и инструментом, поэтому выполнение заодно хвостовика инструмента и направляющей увеличивает массу этого промежуточного звена и снижает силу ударного воздействия на разрушаемый материал. В результате всего этого снижается КПД устройства.
Задачей изобретения является увеличение КПД электромагнитного ударного механизма.
Поставленная задача решается тем, что электромагнитный ударный механизм содержит расположенные на одной оси магнитопровод, намагничивающую катушку, хвостовик инструмента с направляющей, на которой расположена возвратная пружина, установленная с возможностью осевого перемещения в дополнительной полости бойка и опертая на торцевую поверхность хвостовика инструмента, при этом направляющая выполнена из немагнитного материала и одним из концов неподвижно закреплена относительно магнитопровода, а другим концом по скользящей посадке связана с хвостовиком инструмента, выполненным с центральным отверстием, имеющим диаметр, равный диаметру направляющей, при этом боковая поверхность направляющей одновременно является направляющей полого бойка.
На чертеже показан продольный разрез предлагаемого электромагнитного ударного механизма.
Электромагнитный ударный механизм содержит магнитопровод 1 с заключенной внутри намагничивающей катушкой 2, полый боек 3, направляющую 4, возвратную пружину 5, хвостовик инструмента 6. Направляющая 4 выполнена из немагнитного материала и с одного конца неподвижно зафиксирована от осевых перемещений относительно магнитопровода 1 в теле корпусной детали 7.
С другого конца, противоположного корпусной детали 7, направляющая 4 по скользящей посадке связана с хвостовиком инструмента 6, имеющим центральное отверстие диаметром равным диаметру этой направляющей, которая одновременно является направляющей полого бойка 3 и установленной в полости бойка возвратной пружины 5.
Электромагнитный ударный механизм работает следующим образом.
При поступлении импульса напряжения на намагничивающую катушку 2 по ней протекает ток, и полый боек 3 под действием возникающей электромагнитной силы совершает рабочий ход в направлении хвостовика инструмента 6, сжимая возвратную пружину 5, витки которой перемещаются, деформируясь в полости бойка 3. После удара по хвостовику инструмента 6 полый боек 3 под действием силы упругости деформированной пружины 5 совершает холостой ход, возвращаясь в исходное положение.
Одновременно с этим хвостовик инструмента 6, получив ударный импульс, благодаря скользящей посадке, совершает колебательное движение относительно неподвижно закрепленной направляющей 4 и передает энергию через контактирующую с инструментом поверхность обрабатываемой среде.
Далее цикл повторяется.
Параметры возвратной пружины выбираются из условия обеспечения гарантированного возврата полого бойка, после нанесения удара, в начальное положение.
Раздельное выполнение хвостовика инструмента и направляющей, и их связь между собой по скользящей посадке позволяет уменьшить массу промежуточного звена при передаче энергии ударом и тем самым увеличить силу ударного воздействия, а, следовательно, и КПД устройства.
Дополнительное использование боковой поверхности направляющей в качестве направляющей для полого бойка, а также выполнение направляющей из немагнитного материла позволяет уменьшить силы трения движению бойка за счет уменьшения площади соприкасающихся поверхностей и исключения сил их электромагнитного взаимодействия, увеличивающих коэффициент сцепления, что также увеличивает КПД устройства.
Таким образом, предложенное решение позволяет увеличить КПД электромагнитного ударного механизма.