RU2233960C1

RU2233960C1 - Composite hammer with shock absorber for air drill

Info

Publication number: RU2233960C1
Application number: RU2002133832/03A
Authority: RU
Inventors: В.И. Арефьев (RU); В.И. Арефьев; А.Н. Бессонов (RU); А.Н. Бессонов; А.А. Чумачев (RU); А.А. Чумачев
Original assignee: Открытое акционерное общество АК "Туламашзавод"
Priority date: 2002-12-15
Filing date: 2002-12-15
Publication date: 2004-08-10

Abstract

FIELD: mining industry, particularly for automated rock mining, namely air drills.

SUBSTANCE: hammer has body taking impact load and made as solid cylinder with through orifice integrally formed with conical plunger. Plunger has press-fitted cup arranged on cylindrical body part and shock absorber installed between cup bottom and body end so that no gap is created in-between. Shock absorber is made as conical washer with orifice. Washer height is changed when cup is press-fitted up to the stop in conical plunged surface.

EFFECT: increased operational reliability of hammer.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горно-рудной промышленности, а именно к средствам механизации процессов добывания горных пород, к числу которых относятся пневматические перфораторы.The invention relates to the mining industry, and in particular to means of mechanization of rock mining processes, which include pneumatic perforators.

Анализ уровня техники в данной области показал, что известны пневматические перфораторы, в которых ударник выполнен в виде сплошного толстостенного цилиндра с внутренним сквозным отверстием, переходящего в конической формы раструб-поршень, на который воздействует давление сжатого воздуха (Васильев В.Н. Перфораторы. М.: Недра, 1989, с. 35 - 41).An analysis of the state of the art in this field has shown that pneumatic perforators are known in which the hammer is in the form of a continuous thick-walled cylinder with an internal through hole turning into a conical shaped bell-piston, which is under pressure from compressed air (Vasiliev V.N. .: Nedra, 1989, pp. 35 - 41).

В момент передачи ударником кинетической энергии на рабочий инструмент происходит жесткое соударение ударника с буровой штангой, в результате чего возникают высокочастотные знакопеременные нагрузки, которые воспринимаются монолитной массой ударника-поршня.At the moment the projectile transfers kinetic energy to the working tool, the hammer strikes hard against the drill rod, resulting in high-frequency alternating loads that are perceived by the monolithic mass of the projectile piston.

К недостаткам известной конструкции ударника пневматического перфоратора относятся его низкая ударная прочность, поломки в процессе бурения и, как следствие, прекращение работы перфоратора и необходимость его разборки для замены ударника.The disadvantages of the known design of the hammer of a pneumatic hammer drill include its low impact strength, breakage during drilling and, as a consequence, the shutdown of the hammer and the need for disassembly to replace the hammer.

В процессе эксплуатации нередко возникают усталостные трещины, которые быстро прогрессируют, являясь источником концентрации напряжений, и происходит поломка ударника, как правило, по передней, наиболее нагруженной цилиндрической части. Какой-либо амортизации в месте соударения ударника с буровой штангой в известных конструкциях не предусматривается.During operation, fatigue cracks often arise, which progress rapidly, being a source of stress concentration, and the impactor breaks, as a rule, along the front, most loaded cylindrical part. Any depreciation in the place of impact of the hammer with the drill rod in the known structures is not provided.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эксплуатационной надежности перфоратора.The objective of the proposed technical solution is to increase the operational reliability of the hammer.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что составной ударник с амортизатором для пневматических перфораторов, включающий воспринимающий ударные нагрузки корпус в виде сплошного цилиндра с внутренним сквозным отверстием, выполненный за одно целое с конической формы поршнем, дополнительно снабжен расположенным на цилиндрической части корпуса запрессованным стаканом, между дном которого и торцом корпуса беззазорно установлен амортизатор, выполненный в виде конической формы шайбы с отверстием, высота которой изменяется при запрессовке стакана до упора в коническую поверхность поршня.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that a composite drummer with a shock absorber for pneumatic perforators, including a shock-absorbing body in the form of a continuous cylinder with an internal through hole, made in one piece with a conical shape piston, is additionally equipped with a pressed-in cup located on the cylindrical part of the body , between the bottom of which and the end of the case a shock absorber is installed, made in the form of a conical shape of a washer with a hole, the height of which changes when pressing the glass all the way into the conical surface of the piston.

При сопряжении двух равностенных цилиндров (корпуса ударника и наружного стакана) по прессовой посадке, при сборке создаются начальные отрицательные напряжения, возникает эффект "автоскрепления". В результате этого при одних и тех же габаритах повышается прочность конструкции ударника при воздействии эксплуатационных вибрационных нагрузок.When two equal-sized cylinders (drummer body and outer cup) are mated on a press fit, initial negative stresses are created during assembly, the effect of "auto-bonding" occurs. As a result of this, with the same dimensions, the structural strength of the projectile increases when exposed to operational vibrational loads.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен составной ударник в сборе; на фиг.2 в продольном сечении показан наружный стакан; на фиг.3 показана конструкция амортизатора.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a composite drummer assembly; figure 2 in longitudinal section shows the outer cup; figure 3 shows the design of the shock absorber.

Составной ударник перфоратора (фиг.1) содержит корпус 1, выполненный за одно целое с поршнем 2 с внутренним отверстием, наружный стакан 3 и амортизатор 4. Через внутреннее отверстие корпуса ударника по трубкам подается вода и сжатый воздух в буровую штангу для очистки шпура от буровой мелочи. Сжатый воздух поступает в камеру 5 рабочего хода перфоратора, в которой составной ударник, размещенный в цилиндре перфоратора 6, под действием сжатого воздуха приобретает кинетическую энергию и приходит в движение до удара торцом 7 по буровой штанге (рабочий ход). Наружный стакан 3 устанавливается на корпусе ударника по прессовой посадке, в результате чего возникают начальные отрицательные напряжения. Посадка наружного стакана осуществляется до упора в конус 8 поршня для того, чтобы исключить возрастание напряжений в переходной зоне в месте изменения толщины стенок.The composite hammer of the perforator (Fig. 1) comprises a housing 1 made integrally with a piston 2 with an internal hole, an external cup 3 and a shock absorber 4. Water and compressed air are supplied through the pipes to the drill rod to clean the hole from the drill through the internal hole of the hammer little things. Compressed air enters the chamber 5 of the working stroke of the puncher, in which the composite impactor, placed in the cylinder of the punch 6, under the action of compressed air acquires kinetic energy and is set in motion before the butt end 7 hits the drill rod (working stroke). The outer cup 3 is installed on the body of the drummer for a press fit, as a result of which initial negative stresses occur. The landing of the outer cup is carried out all the way into the cone 8 of the piston in order to exclude an increase in stresses in the transition zone in the place of changing wall thickness.

Амортизатор 4 (фиг.3) представляет собой шайбу с внешним и внутренним усеченным конусом и с отверстием для прохождения трубопровода. Амортизатор при сборке ударника выполняет также роль компенсатора: в процессе запрессовки наружного стакана 3 высота амортизатора уменьшается на расчетную величину, чем обеспечивается посадка наружного стакана до упора в конус 8 (фиг.1). При приложении нагрузки по стрелке А в процессе запрессовки высота шайбы Н уменьшается на расчетную величину h.The shock absorber 4 (figure 3) is a washer with an external and internal truncated cone and with an opening for the passage of the pipeline. The shock absorber during the assembly of the striker also plays the role of a compensator: in the process of pressing the outer cup 3, the height of the shock absorber is reduced by the calculated value, which ensures the landing of the outer cup all the way into the cone 8 (Fig. 1). When a load is applied in the direction of arrow A during the pressing process, the height of the washer H decreases by the calculated value h.

Амортизатор изготавливается из низкоуглеродистой стали для того, чтобы детали, воспринимающие удар, имели разнородные структуры металла.The shock absorber is made of low carbon steel so that the parts that receive the shock have heterogeneous metal structures.

Ударник работает следующим образом.The drummer works as follows.

Сжатый воздух, благодаря автоматическому золотниковому устройству (не показано), попеременно поступает в камеру 5 рабочего хода, где размещен составной ударник, который под действием сжатого воздуха приобретает кинетическую энергию и совершает рабочий ход, ударяя по буровой штанге, и в камеру 9 обратного хода, в которой составной ударник приобретает энергию для возврата в исходное положение. Возникает автоколебательный режим работы, который обеспечивает возвратно-поступательное движение составного ударника с высокой частотой. Высокочастотные ударные нагрузки возникают при автоколебательном режиме работы. Благодаря тому, что наружный цилиндр запрессован на корпусе ударника с начальными отрицательными напряжениями, уменьшаются нагрузки на составной ударник от действия рабочих вибрационных напряжений положительного направления. Размещенный непосредственно в зоне соударения с буровой штангой амортизатор частично гасит и затрудняет распространение высокочастотных ударных вибраций по всей массе составного ударника, чему также способствует то, что предложенная конструкция ударника является составной, разнородной по материалам, из которых изготавливаются его детали.Compressed air, thanks to an automatic spool device (not shown), alternately enters the working stroke chamber 5, where a composite drummer is placed, which, under the action of compressed air, acquires kinetic energy and makes a working stroke, striking the drill rod, and into the return chamber 9, in which the composite impactor acquires energy to return to its original position. There is a self-oscillating mode of operation, which provides a reciprocating motion of the composite drummer with high frequency. High-frequency shock loads occur during self-oscillating operation. Due to the fact that the outer cylinder is pressed onto the drummer body with initial negative stresses, the loads on the composite drummer from the action of working vibrational stresses of a positive direction are reduced. The shock absorber located directly in the zone of impact with the drill rod partially dampens and impedes the propagation of high-frequency shock vibrations throughout the mass of the composite impactor, which is also facilitated by the fact that the proposed design of the impactor is composite, heterogeneous in the materials from which its parts are made.

Таким образом, конструкция составного ударника по сравнению с цельнометаллическим является разъемной при сохранении габаритных и посадочных размеров и разнородной по материалам, используемым для изготовления деталей, входящих в ее состав, что затрудняет прохождение высокочастотных ударных волн по массе ударника и снижает воздействие знакопеременных нагрузок. В результате снижения действующих на составной ударник нагрузок повышается ударная прочность и надежность перфоратора в целом.Thus, the construction of a composite projectile as compared to an all-metal one is detachable while maintaining the overall and landing dimensions and is heterogeneous in the materials used to manufacture the parts included in its composition, which complicates the passage of high-frequency shock waves over the mass of the impactor and reduces the effect of alternating loads. As a result of the reduction of the loads acting on the composite impactor, the impact strength and reliability of the hammer drill as a whole increase.

Claims

1. A composite drummer with a shock absorber for pneumatic drills, including a shock-absorbing body in the form of a continuous cylinder with an internal through hole, made integrally with a conical shape piston, characterized in that it is additionally equipped with a pressed-in cup located on the cylindrical part of the body, between the bottom which the shock absorber is installed with the end of the case.

2. Drummer according to claim 1, characterized in that the shock absorber is made in the form of a conical shape of the washer with an opening, the height of which changes when the glass is pressed into the conical surface of the piston.