Отражатель волн сжатия

(51)5 Е 21 С БР И Т У СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОР рных по ндров,Буриль, 1976,ашино- едназтем, что мметричраз преет длину о устройн фиксиосевым данного бной со емое вы зволяе ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт физики и механики город АН республики Кыргызстан(54) ОТРАЖАТЕЛЬ ВОЛН СЖАТИЯ(57) Использование: относится кстроению, в частности к машинам,Изобретение относится к машиностроению, в частности к машинам, предназначенным для ударного бурения и дробления горных пород.Целью изобретения является повышение КПД использования энергии ударных импульсов, э также защита ударного устройства от воздействия отраженных от забойной частискважины волн сжатия путем повышения эффективности их отражения от отражателя. Поставленная цель достигается отражатель выполнен в виде осеси ного тела, диаметр которого в 6-7 выцает диаметр волновода, и име не менее длины ударника ударног ствв, при этом отражатель снабже рующим упругим элементом с размером, выбранным больше за размера хода узла фиксации,Неизвестен отражатель с подо вокупностью признаков. Предлага полнение отражателя по о бурения и дроблещность изобретения: виде осесимметричволновод. При этом превышает диаметр ну не менее длины ойства. В исходном уперт в стопор, жесоводом. и снабжен элементом с осевымбольше заданного воздействием отра- . 3 ил. наченным для ударног ния горных пород. Су отражатель выполнен в ного тела, надетого нэ диаметр тела в 6-7 раз волновода и имеет дл ударника ударного уст состоянии отражатель тко связанный с волн фиксирующим упругим размером, выбранным . размера хода тела под женной ударной волн существенно увеличить КПД системы, а также защищенность ударного механизма от вредного воздействия отраженных от забоя волн сжатия,В устройстве, принятом зэ прототип, отражение волн сжатия определяется совокупной акустической жесткостью втулки, а надеваемой на волновод, и элементов кон- ("р струкции ударного устройства, При этом для увеличения акустической жесткости отражательной системы втулка вплотную прилегает к корпусу ударного устройства. Вначале отражение волны сжатия происходит от втулки, далее через нее от корпуса и его 4 внутренних элементов. Геометрия корпуса и других конструктивных элементов такова, .что они не могут иметь значительную аку емустическую жесткость, обеспечивающую эффективное отражение волн сжатия, Описанная конструкция отражателя также не обеспечивает защиты ударного механизма от вибраций, так как элементы конструкции непосредственно являются элементами отражателя.Отмеченные недостатки прототипа существенно уменьшают КПД ударной системы и не решают вопроса виброзащищенности элементов ее констРукцииПредлагаемая конструкция отражателя позволяет увеличить эффективность отражения волн сжатия, что увеличивает КПД системы и снижает их вредное воздействие на узлы ударной машины.Положительный эффект достигается за счет увеличения в 6-7 раз по сравнению с вол новодом диаметра осесимметричного тела, используемого в качестве отражателя. При этом длина отражателя должна быть не менее длины ударника ударного устройства, Узел фиксации необходим для возврата тела - отражателя в исходное полокение до упора со стопором в промежутки времени между отражаемыми импульсами.Как известно, эффективность отражения волн сжатия зависит от соотношения акустических жесткостей отражателя и волновода, пропорциональных квадратам их диаметров,Для Л; образных или близких к нимволн, как правило, реализуемых в ударныхтехнических устройствах, эффективностьотражения энергии волны сжатия определяется соотношением1 =- - =. ( - 1), (1).Е 1 2 гЕ 2 1 + (01)2сггде Е 1 и Е 2 - соответственно энергии и падающей и отраженной от отражателя волнысжатия,Из (1) следует, что при соотношении диаметров поперечных сечений отражателя иволновода, равном 6 - 7, энергия, отражаемая в сторону забоя, составляет 90-92 отпервоначальной энергии волны сжатия,упавшей на отрадэтель.Уменьшение Соотношения диаметров менее 6 приводит к снижению эффективности отражения, что соответственно снижает КПД системы и-увеличивает вибрацию ударного устройства. Так, при соотношении диаметров, равном 5, отраженная энергия составляет 85 от упавшей.Увеличение соотношения диаметров более 7 также нецелесообразно, так как при значительном росте массы отражателя ( бг) эффективность отрадения увеличивается незначительно. Так, при - - 8(увеличение12б 1массы отражателя 30%) эффективность отражения увеличивается 2%,Через отражатель в ударное устройствопопадает не более 8 - 10 энергии, что существенно снижает его вибрацию и значительно увеличивает надежность элементов5 конструкции,Длина отражателя не может быть меньше длины ударника ударного устройства.Это обусловлено тем, что длительность наиболее эффективного отражения волны сжа 10 тия от отражателя определяется моментомприхода волны растяжения от его противоположного торца. После этого момента всетело отражателя будет охвачено поступательным движением в направлении ударной15 машины, и, вследствие этого, эффективность отражения уменьшится, Так как длительность наиболее эффективной (головной)части импульса определяется длиной ударника ударной машины, поэтому длина отра 20 кателя не может быть менее его длины, Втех случаях, когда генерируемый ударникомимпульс имеет многоступенчатую форму,отражатель может быть длиннее ударника.Фиксирующий упругий элемент, соеди 25 ненный с отражателем, служит для возвратаотражателя в исходное положение, до упорасо стопором, жестко связанным с волноводом, ъа время до прихода последующей вол-ны сжатия, отраженной от забоя. Для30 обеспечения необходимого для этого уси-лия, определяемого условиями работы, уп-.ругий элемент имеет осевые размеры,выбранные больше заданного размера ходаузла фиксации.35 Устройство, принятое за прототип, необладает совокупностью перечисленныхпризнаков, поэтому его работа малоэффективна,На фиг. 1 изображен отражатель в ис 40 ходном состоянии; на фиг. 2 - в моментпрохождения волны сжатия в сторону забоя; на фиг. 3 - в момент отражения.Отражатель состоит из массивного тела1, надетого на штангу-волновод 2, стопора45 3, жестко связанного с волноводом, фиксирующего упругого элемента 4, имеющеговозможность предварительного поджатия спомощью фланца 5; и фиксирующего винта6.50 Отражатель работает следующим образом.В исходном состоянии тело отражателя1 с помощью фиксирующего упругого элемента 4 поджато к стопору 3.55 В мбмент удара ударником по штангеволноводу генерируется волна сжатия, которая беспрепятственно проходит в сторону,забоя, так как массивное тело отражателя вэтом случае практически не взаимодействует с волноводом. При этом упругий элемент1800017 ид фиксатора сжимается под действием инерционных сил тела отражателя (фиг, 2),До момента прихода из забойной части отраженных импульсов тело отражателя под действием упругого элемента 4 возвращается в исходное состояние, т,е. до упора со стопором 3,В момент отражения (фиг. 3)массивное тело отражателя взаимодействует через стопор с отраженной от забойной части волной сжатия. Наиболее интенсивное взаимодействие тела и отражаемой волны имеет место до прихода от противоположного торца отражателя волны разгрузки, после чего все тело отражателя охватывается поступательным движением в нап равлении ударника. Упругий элемент фиксатора сжимается, После завершения отражения тело отражателя возвращается в исходное состояние до следующего цикла отражения,В зависимости от условий работы степень поджатия упругого элемента узла фиксации может меняться перемещением фланцевого узла 5 с фиксирующим винтом 6. Предлагаемый отражатель позволяетувеличить КПД ударного механизма, сниэить его вибрацию и повысить долговечность, а также существенно улучшить эргономические показатели при эксплуатации ударной машины в условиях производства, 5Формула изобретения Отражатель волн сжатия, включающийволновод со стопором и тело, которое уста новлено на волноводе с возможностью подвижного взаимодействия с упругим элементом узла фиксации, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения КПД использования энергии ударных импульсов 15 и повышения эффективности работы, телоимеет симметричную относительно оси волновода форму, при этом диаметр тела в 6-7 раз превышает диаметр волновода, а его 20 длина составляет не менее длины ударникаударного устройства, при этом узел фиксации закреплен на волноводе, а осевой размер упругого элемента превышает величину хода тела под воздействием отраженной 25 ударной волны, причем тело имеет повышенную по сравнению с волноводом акустическую жесткость,1800017 ов Корректор Н.Ревская акто СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 каз 11 ВНИИ Составитель Е.Техред М,Моргент Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5