БОЕК ЦИЛИНДРОКОНИЧЕСКИЙ
CYLINDER-TAPER HEAD

Изобретение относится к области машиностроения, горного дела и строительства, в частности к бойкам ударных механизмов.
Известно [1, стр.223, рис.VII.3, a], что боек, выполненный в виде цилиндра, с поперечным сечением, равным сечению волновода, генерирует в волноводе прямоугольный импульс. Недостатком такого бойка является постоянная амплитуда импульса, генерируемого при ударе по волноводу.
Известно также [1, стр.223, рис.VII.3, в], что конический боек генерирует в волноводе ударный импульс экспоненциальной формы, амплитуда которого нарастает с течением времени. 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.
Задачей настоящего изобретения является разработка такого бойка, который, имея устойчивое положение в корпусе ударных механизмов, генерировал бы ударный импульс экспоненциальной формы, амплитуда которого нарастает с течением времени.
Сущность изобретения заключается в том, что боек ударного механизма содержит цилиндрическую поршневую и коническую ударную части, переход между которыми выполнен по дуге окружности малого радиуса, причем длины частей подобраны таким образом, что центр тяжести бойка находится в цилиндрической поршневой части, обеспечивая ему тем самым устойчивое положение в корпусе ударного механизма.
На фигуре 1 показан цилиндроконический боек и волновод.
Предлагаемый боек содержит коническую ударную часть 1 и цилиндрическую поршневую часть 2, переход между которыми выполнен по дуге окружности 3. Работает ударник следующим образом. На торцевую поверхность поршневой части 2 воздействует сжатый воздух или жидкость, в результате чего боек устремляется вправо и наносит удар по волноводу 4. Энергия, запасенная бойком, передается волноводу 4 в виде упругой волны. В силу того, что ударная часть бойка выполнена в виде усеченного конуса, боек генерирует волновой импульс экспоненциальной формы, амплитуда которого нарастает с течением времени. При этом длины частей бойка подобраны таким образом, что центр тяжести бойка находится в цилиндрической поршневой части, обеспечивая ему тем самым устойчивое положение в корпусе ударного механизма.
Покажем условие подбора длин цилиндрической и конической частей бойка.
1
2
В силу малости радиуса дуги окружности, по которой осуществляется переход между конической и цилиндрической частями, можно считать, что боек состоит только из ударной части, выполненной в виде усеченного конуса, и поршневой части, выполненной в виде цилиндра. Тогда объем бойка цилиндроконического находится как сумма объемов конической ударной части V и поршневой цилиндрической части V:
1
2
V=V+V,
где , ,
d - диаметр ударного торца,
D - диаметр неударного торца,
1
l - длина конической ударной части,
2
l - длина цилиндрической поршневой части.
Тогда
Координата  центра тяжести ударной части бойка, выполненной в виде усеченного конуса, определяется по формуле [2, стр.33, продолжение табл.8, 3-й столбец, 2-я строка снизу]
.
Координата  центра тяжести цилиндрической поршневой части бойка находится как
.
Центр тяжести бойка цилиндроконического находится как
.
С
1
Для обеспечения условия расположения центра тяжести бойка в цилиндрической поршневой части необходимо, чтобы выполнялось неравенство х≥l, или
.
Или, после математических преобразований
,
Таким образом, боек, содержащий коническую ударную и цилиндрическую поршневую части, соотношение длин которых определяется согласно условию (2), будет иметь центр тяжести в цилиндрической поршневой части, что обеспечит ему устойчивое положение в корпусе ударного механизма.
Источники информации
1. Алимов О.Л. Бурильные машины / О.Д. Алимов, Л.Т. Дворников. - М.: "Машиностроение", 1976.
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т.1 - 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: "Машиностроение", 2001.