RU2182953C1

RU2182953C1 - Method of forming types of percussion mechanism catenoid hammers

Info

Publication number: RU2182953C1
Application number: RU2000132024A
Authority: RU
Inventors: Л.Т. Дворников; И.А. Жуков; А.Г. Стипанов
Original assignee: Сибирский государственный индустриальный университет
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: percussive machines. SUBSTANCE: to form catenoid hammers presenting bodies of revolution made of hard materials whose generator is catena in the form of various sections of catena, and end faces of hammers are worked by planes square to their found geometric axis. In this case, distance between end faces is selected depending on preset weight of hammer. Invention makes it possible to produce various types of catenoid hammers which generate in wave guides different in shape elastic percussive pulses each being optimal for breakage of definite in hardness rocks. EFFECT: formation of hammers with the same percussive end faces. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, горного дела и строительства, в частности к бойкам машин ударного действия. The invention relates to the field of mechanical engineering, mining and construction, in particular to the strikers of shock machines.

Известен конический боек ударного механизма [1] (стр. 98, рис. 2.19, а), главным параметром которого является угол конусности α. Способ создания таких бойков при постоянном размере ударного торца d_о заключается в изменении угла α и длины l этого материального объекта таким образом, чтобы объем тела в виде усеченного конуса и его масса оставались постоянными. Недостатком таких бойков является то обстоятельство, что ударный импульс, генерируемый ими (кривая l на рис. 2.19, в) убывает по интенсивности.The conical firing pin of the percussion mechanism is known [1] (p. 98, Fig. 2.19, a), the main parameter of which is the taper angle α. The way to create such strikers with a constant size of the impact end d _о is to change the angle α and the length l of this material object so that the body volume in the form of a truncated cone and its mass remain constant. The disadvantage of such strikers is the fact that the shock pulse generated by them (curve l in Fig. 2.19, c) decreases in intensity.

Известен также боек в виде катеноида вращения [2] (стр. 171, рис. 5, г), который обеспечивает ударный импульс с нарастающей интенсивностью. Данный боек представляет собой выполненное из твердого материала тело вращения, образующей которого является цепная линия - катена, которая описывается формулой [3] (стр. 129, второй столбец, 9-ая строка сверху):

где а = 1/2 d_o, т.е. половине диаметрального размера ударного торца бойка.The firing pin is also known in the form of a catenoid of revolution [2] (p. 171, Fig. 5, d), which provides a shock pulse with increasing intensity. This hammer is a body of revolution made of solid material, the generatrix of which is a chain line - a catena, which is described by the formula [3] (p. 129, second column, 9th row from the top):

where a = 1/2 d _o , i.e. half the diametrical size of the striking end face of the striker.

Способ создания таких катеноидных бойков заключается в выполнении из твердых материалов тел вращения, образующей которых является кривая, описываемая уравнением (1). The way to create such catenoidal strikers consists in the implementation of solid materials of rotation bodies, the generatrix of which is the curve described by equation (1).

Недостатком описанного способа является то, что в результате построения по нему бойка очень быстро увеличивается его радиальный размер, что приводит к габаритам, непригодным для применения в практике горного дела и строительства. The disadvantage of the described method is that as a result of building a striker on it, its radial size very quickly increases, which leads to dimensions unsuitable for use in mining and construction.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа образования множества катеноидных бойков ударных механизмов, характеризующегося тем, что в них как в материальных телах могут быть использованы в виде образующих, ограничивающих их криволинейные поверхности, различные участки цепной линии (катены) как плоской кривой. Дело в том, что катена или цепная линия (1) есть бесконечная кривая с переменной кривизной (фиг.1). Радиус кривизны ее ([3] стр. 129, второй столбец, 17-ая строка сверху) определяется формулой

Очевидно, что для любой точки С радиус кривизны R тем более, чем больше координата x, т.к. гиперболический косинус ch (x/a) с ростом аргумента возрастает (см. [3] стр. 122, рис. 1.40), да еще и в квадрате. Если оставлять в качестве образующей формируемого бойка катену, то чем далее удаляться от начала координат, тем более приближающейся к прямой линии становится катена, а если провернуть ее относительно некоторой оси НН' (фиг.1), то можно создать боек, приближающийся к цилиндру. Именно эта идея легла в основу формулирования задачи изобретения. Известно [4] (стр. 223, рис. VII.3), что боек, выполненный в виде цилиндра, с поперечным сечением, равным сечению волновода, генерирует в волноводе прямоугольный импульс, если образующая бойка криволинейна, то импульсы в волноводе генерируются разных форм. Форма волнового ударного импульса зависит также от длины бойка. Имея это в виду, была поставлена задача создания множества бойков с образующей в виде различных участков катены, которые бы были востребованы в практике бурения при разрушении различных горных пород. Катеноидный боек, описанный в [2], имеет единственную форму и не может быть использован в различных условиях, причем истинная форма катеноидного бойка, построенного в координатах x-y (фиг.1) относительно оси x (фигура ABB'A'), приводит к быстрому нарастанию координаты y от AA'=2a, до величины BB', что не позволит использовать его в реальной практике. Устранить это быстрое нарастание площади кривой (катены) есть практически важная техническая задача.The objective of the present invention is to develop a method for the formation of many catenoid strikers of shock mechanisms, characterized in that in them, as material bodies, various sections of a chain line (catenas) can be used as a plane curve forming their bounding curved surfaces. The fact is that the catena or chain line (1) is an infinite curve with variable curvature (Fig. 1). Its radius of curvature ([3] p. 129, second column, 17th row above) is determined by the formula

Obviously, for any point C, the radius of curvature R is all the more, the greater the coordinate x, because the hyperbolic cosine ch (x / a) increases with increasing argument (see [3] p. 122, Fig. 1.40), and even squared. If you leave the catena as the generatrix of the forming striker, then the further you move away from the coordinate origin, the more the catena becomes closer to a straight line, and if you turn it around a certain axis of HH '(Fig. 1), you can create a striker approaching the cylinder. It was this idea that formed the basis for formulating the objectives of the invention. It is known [4] (p. 223, Fig. VII.3) that the firing pin made in the form of a cylinder with a cross section equal to the cross section of the waveguide generates a rectangular pulse in the waveguide; if the forming striker is curvilinear, then the pulses in the waveguide are generated in different shapes . The shape of the wave shock pulse also depends on the length of the striker. With this in mind, the task was to create a lot of strikers with generators in the form of different sections of the catena, which would be in demand in the practice of drilling in the destruction of various rocks. The catenoid hammer described in [2] has a single shape and cannot be used in various conditions, and the true shape of the catenoid hammer built in xy coordinates (FIG. 1) relative to the x axis (FIG. ABB'A ') leads to a fast increasing the y coordinate from AA '= 2a, to the value BB', which will not allow its use in real practice. To eliminate this rapid increase in the area of the curve (catena) is an almost important technical problem.

Решение поставленной задачи достигается тем, что предлагается принципиально новый способ образования катеноидных бойков ударных механизмов, представляющий собой выполненные из твердых материалов тела вращения, образующей которых является плоская кривая, называемая катеной, характеризующийся тем, что в качестве образующей тел вращения используют различные участки катены, а торцы бойков обрабатывают по плоскостям, перпендикулярным их геометрической оси, при этом расстояние между торцами выбирают из условия заданной массы бойков. The solution to this problem is achieved by the fact that a fundamentally new method of forming catenoidal strikers of shock mechanisms is proposed, which is made of solid materials of a body of revolution, the generatrix of which is a flat curve called a catena, characterized in that various sections of the catena are used as a generatrix of rotation, and the ends of the strikers are processed along planes perpendicular to their geometric axis, and the distance between the ends is selected from the condition of the given mass of the strikers.

Предлагаемый способ образования катеноидных бойков показан на фиг.1 и 2. На фиг.1 обозначены:
О - точка начала координат, y и x - оси координат, в которых фиксируется плоская кривая - катена, как образующая выполненного из твердого материала бойка ударного механизма,
R - радиус кривизны катены в любой точке С,
AA' - ударный торец бойка как тела вращения ABB'A' относительно его продольной оси x, AA'=d₀, т.е. диаметру ударного торца бойка,
AB и A'B' - образующие бойка, соответствующие зависимости (1),
CD и C'D', EF и E'F' - образующие бойков, отличающихся от рассмотренного бойка с образующей AB и A'B',
CDD'C' и EFF'E' - катеноидные бойки как твердые тела вращения участков катен CD и EF относительно их продольных осей GG' и HH'.The proposed method for the formation of catenoid strikes is shown in figures 1 and 2. In figure 1 are indicated:
O is the point of origin, y and x are the coordinate axes at which the plane curve is fixed — the catena, as a generatrix of the striking mechanism made of solid material,
R is the radius of curvature of the catena at any point C,
AA 'is the striking end face of the striker as a body of revolution ABB'A' relative to its longitudinal axis x, AA '= d ₀ , i.e. the diameter of the shock end of the striker,
AB and A'B '- forming the striker, the corresponding dependencies (1),
CD and C'D ', EF and E'F' - the generators of the strikers that are different from the considered striker with the generatrix AB and A'B ',
CDD'C 'and EFF'E' are catenoid strikers as solid bodies of rotation of the catenas of CD and EF relative to their longitudinal axes GG 'and HH'.

Линии OO' как эквидистанта катена AB (об эквидистанте как о равноудаленной данной плоской кривой см. [5], т. 29, стр. 587), CC'=EE' как нормальные линии к эквидистанте (CC'=EE'=d_о) помещены на фиг. 1 в качестве вспомогательных, поясняющих сущность способа.Lines OO 'as equidistant of catena AB (for equidistant as equidistant given plane curve see [5], vol. 29, p. 587), CC' = EE 'as normal lines to equidistant (CC' = EE '= d _о ) are placed in FIG. 1 as an auxiliary, explaining the essence of the method.

Суть построения заключается в следующем. Если к катене AB как образующей боковые поверхности бойков провести эквидистантную кривую OO' и на ней отметить точки O, G, H и т.д., то нормали (перпендикуляры) к эквидистанте в этих точках OA, GC, HE и т.д. окажутся равными между собой и равными половине d_о, т.е. половине диаметра ударного торца получаемых бойков.The essence of the construction is as follows. If we draw an equidistant curve OO 'to the catena AB as forming the lateral surfaces of the strikers and mark the points O, G, H, etc. on it, then the normals (perpendiculars) to the equidistant at these points OA, GC, HE, etc. will be equal to each other and equal to half d _about , i.e. half the diameter of the shock end of the resulting strikers.

Приведенные пояснения позволяют доказать, что получаемые бойки будут иметь одинаковые площади ударных торцов и различные участки катены в качестве образующих бойков. The above explanations allow us to prove that the resulting strikers will have the same area of the shock ends and different sections of the catena as forming strikers.

На фиг. 2 показаны варианты катеноидных бойков 1, 2, 3, отличающихся по форме (их образующие - различные участки катены) и по длине. In FIG. Figure 2 shows the variants of catenoid strikers 1, 2, 3, differing in shape (their parts are different sections of the catena) and in length.

Известно, что кинетическая энергия Т, запасенная бойком перед ударом

где m - масса бойка, V - предударная скорость. Ясно, что Т не зависит от формы бойка. Но от формы бойка зависит масса m. Она определяется как объем тела, умноженный на удельный вес. При одинаковом удельном весе бойков одинаковый объем при разных видах образующих (1, 2, 3) достигается различием их длин l (l₁, l₂, l₃).It is known that the kinetic energy T stored by the striker before the impact

where m is the mass of the striker, V is the pre-shock velocity. It is clear that T is independent of the shape of the striker. But the mass m depends on the shape of the striker. It is defined as body volume multiplied by specific gravity. With the same specific weight of the strikers, the same volume for different types of generators (1, 2, 3) is achieved by the difference in their lengths l (l ₁ , l ₂ , l ₃ ).

Реализуется способ следующим образом. Для твердых тел вращения - бойков машин ударного действия в качестве образующих выбираются различные участки катены, торцы бойков образуют обрабатывая их по плоскостям, перпендикулярным геометрическим осям бойков, а расстояние между торцами бойков выбирают согласно заданной их массе. The method is implemented as follows. For solids of revolution - strikers of shock machines, different parts of the catena are selected as generators, the ends of the strikers are formed by processing them along planes perpendicular to the geometrical axes of the strikers, and the distance between the ends of the strikers is chosen according to their given mass.

Получаемые таким образом бойки фиг.2, в частности при заданной их одинаковой массе и при условии, что все их образующие есть участки катены, отличаются тем, что из-за различия форм и длин, они генерируют в волноводах различные по форме упругие ударные импульсы, каждый из которых является оптимальным для разрушения какой-либо из различающихся по крепости горных пород. The strikers obtained in this way in FIG. 2, in particular for a given identical mass and provided that all of their generators are sections of the catena, differ in that, due to the difference in shapes and lengths, they generate elastic shock pulses of different shapes in the waveguides, each of which is optimal for the destruction of any of the rocks differing in strength.

Использованные источники
1. Алимов О.Д. и др. Удар. Распределение волн деформаций в ударных системах. Издательство "Наука", Москва, 1985 г.Used sources
1. Alimov O.D. et al. Impact. Distribution of deformation waves in shock systems. Publishing House "Science", Moscow, 1985

2. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Изд. "Советская энциклопедия", Москва, 1979 г. 2. Ultrasound. Little Encyclopedia. Ed. "Soviet Encyclopedia", Moscow, 1979

3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. Издание 13, исправленное, Москва, "Наука", 1986 г. 3. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. Math reference book for engineers and college students. Edition 13, revised, Moscow, Nauka, 1986

4. Алимов О. Д., Дворников Л.Т. Бурильные машины. Изд. Машиностроение, Москва, 1976. 4. Alimov O.D., Dvornikov L.T. Drilling machines. Ed. Engineering, Moscow, 1976.

5. Большая Советская энциклопедия. Третье издание. Москва. 1978 г., том 29. 5. The Great Soviet Encyclopedia. Third edition. Moscow. 1978, Volume 29.

Claims

The method of formation of types of catenoidal strikers of shock mechanisms, which are made of solid materials of the body of revolution, the generatrix of which is a curve called a catena, characterized in that various sections of the catena are used as the generatrix of rotation bodies, and the ends of the strikers are processed along planes perpendicular to their geometric axis while the distance between the ends is selected from the condition of a given mass of strikers.