Спосіб кріплення зубків у шарошках бурових доліт

Реферат: Спосіб кріплення зубків у шарошках бурових доліт включає співвісне встановлення в глухий циліндричний отвір у тілі шарошки з кільцевою проточкою на бічній поверхні зубка конічної форми і втулки із зовнішньою циліндричною та внутрішньою конічною поверхнею та запресовування втулки у кільцевий проміжок між конічним зубком і циліндричним отвором у корпусі шарошки. Кільцеву проточку виконують у місці спряження дна глухого отвору шарошки з бічною поверхнею, а під низ зубка конічної форми встановлюють підкладку, виконану в формі зрізаного конуса, нижній діаметр якої рівний діаметру отвору в тілі шарошки. Верхній діаметр рівний діаметру основи зубка конічної форми, а висота рівна висоті кільце вой' проточки. UA 68266 U (12) UA 68266 U UA 68266 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області технології виготовлення породоруйнівного інструменту і може бути використана для з'єднання деталей типу вал - втулка в різних галузях машинобудування. Відомий спосіб кріплення твердосплавних зубків у шарошках бурових доліт (А. с. СРСР № 300583, МКИ Е21В 09/10,1971), згідно з яким верхня частина зубка виконана зменшеного діаметру, а після запресовування зубка в шарошку верхню частину отвору з'єднання завальцьовують з утворенням фіксуючого кільця. Недоліком способу є збільшення концентрації напружень і утворення мікротріщин в результаті пластичного деформування металу в зоні завальцьовування. Це призводить до передчасного руйнування деталей з'єднання: корпусу шарошки та зубків. Відомий спосіб кріплення зубків у шарошках бурових доліт (Пат. України на корисну модель № 44935, МПК (2009), Е21В 10/46,26.10.2009, Бюл. № 20,2009p.), згідно з яким твердосплавний зубок запресовують в отвір шарошки по посадці з натягом через проміжну циліндричну втулку. Цей спосіб підвищує надійність з'єднання, але ставить високі вимоги до точності виготовлення деталей з'єднання: отвору шарошки, проміжної циліндричної втулки і зубка для забезпечення отримання посадок з гарантованими натягами. Найбільш близьким до корисної моделі є, вибраний як прототип, спосіб кріплення твердосплавних зубків у долоті (Пат. США № 3749190,31.07.73, кл. 175/410, Е21С 13/02, Е21С 13/06), згідно з яким встановлюють зубок конічної, форми в глухий циліндричний отвір у тілі шарошки з кільцевою проточкою на бічній поверхні та втулку із зовнішньою циліндричною та внутрішньою конічною поверхнею у кільцевий проміжок між зубком і отвором у корпусі шарошки, яку запресовують. При прикладанні зусиль до втулки її матеріал затікає у кільцеву проточку, утворюючи з'єднання: корпус долота (шарошки) - втулка - зубок. Втулку, яка заклинює зубок в отворі долота, виготовляють із м'якого матеріалу. Недоліками цього способу є невисока надійність з'єднання через низьку твердість матеріалу втулки, а також необхідність додатково виконувати термообробку для підвищення твердості матеріалу втулки. В основу корисної моделі поставлена задача: у способі кріплення зубків у шарошках бурових доліт шляхом встановлення підкладки під конічний зубок забезпечити направлене переміщення металу втулки у кільцеву проточку отвору і підвищити надійність з'єднання корпус долота (шарошки) - втулка - зубок та довговічність долота. Поставлена задача вирішується тим, що в способі кріплення зубків у шарошках бурових доліт, що включає встановлення зубка конічної форми і глухий циліндричний отвір у тілі шарошки з кільцевою проточкою на бічній поверхні та втулки із зовнішньою циліндричною та внутрішньою конічною поверхнею у кільцевий проміжок між зубком і отвором у корпусі шарошки та її запресовування, згідно з корисною моделлю, кільцеву проточку виконують у місці спряження дна глухого отвору шарошки з бічною поверхнею, а під низ зубка конічної форми встановлюють підкладку, виконану у формі зрізаного конуса, нижній діаметр якої рівний діаметру отвору в тілі шарошки, а верхній - рівний діаметру основи зубка конічної форми з висотою, рівною висоті кільцевої проточки. Матеріал втулки за фізико-механічними властивостями схожий з матеріалом тіла шарошки при цьому кут конуса внутрішньої поверхні втулки дорівнює куту конуса зовнішньої поверхні зубка, а зовнішній діаметр втулки рівний діаметру отвору в тілі шарошки. Порівняльний аналіз із прототипом показує, що заявлений спосіб відрізняється виконанням кільцевої проточки в отворі та наявністю нової деталі - підкладки і операцій, а саме: запресовування проводять одночасно із завальцьовуванням нижньої частини втулки в кільцеву проточку отвору. Крім того, втулка, яка використовується в даному способі, виготовляється з металу, подібного за фізико-механічними властивостями до металу тіла шарошки з конічним отвором, що розширюється донизу, а кут конуса внутрішньої поверхні втулки дорівнює куту конуса зовнішньої поверхні конічного зубка. Порівняння заявленого рішення з іншими технічними рішеннями показує, що процеси запресовування і завальцьовування широко відомі. Проте, при здійсненні способу кріплення зубків в шарошках бурових доліт, коли запресовування проводять одночасно із завальцьовуванням нижньої частини втулки в кільцеву проточку отвору і при цьому використовують новий матеріал втулки, досягають підвищення надійності з'єднань. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено: на фіг. 1 - "Рознесене" з'єднання: корпус долота (шарошки) і - підкладка - конічний зубок втулка; на фіг. 2 - схема з'єднання зубка з корпусом шарошки у початковому положенні до запресовування; 1 UA 68266 U 5 10 15 20 25 30 35 на фіг. 3 - схема з'єднання зубка з корпусом шарошки у зібраному виді після запресовування. Заявлений спосіб реалізують таким чином. Деталі з'єднання: тіло шарошки 1, підкладка 2, конічний зубок 3, втулка 4 у "рознесеному" вигляді зображені на фіг. 1. У глухому отворі 5 в тілі шарошки 1 на його дно 6 встановлюють підкладку 2, виконану в формі зрізаного конуса, нижній діаметр якої рівний діаметру отвору в тілі шарошки 1, верхній діаметр рівний діаметру основи зубка 3 конічної форми, а висота рівна висоті кільцевої проточки 7. Потім встановлюють в цей глухий отвір 5 зубок конічної форми 3 і втулку 4. Матеріал втулки 4 за фізико-механічними властивостями схожий з матеріалом тіла шарошки 1. При цьому кут конуса внутрішньої поверхні втулки 4 дорівнює куту конуса зовнішньої поверхні конічного зубка 3, а зовнішній діаметр втулки 4 рівний діаметру глухого отвору 5 в тілі шарошки 1. Ця втулка 4 з'єднується з глухим отвором 5 у тілі шарошки 1 по посадці з мінімальним зазором і спирається своєю нижньою частиною 8 на конічну поверхню 9 підкладки 2 (фіг. 2). Між конічним зубком 3 і втулкою 4 вибирають зазор, достатній для реалізації запропонованого способу, складання. Зусилля Р прикладають до верхнього торця втулки 4. Під дією прикладеного зусилля Р втулка 4 переміщується вниз і її нижня частина 8, спрямована конічною поверхнею 9 підкладки 2, завальцьовується в порожнину кільцевої проточки 7, яка розташована на рівні дна 6 глухого отвору 1, одночасно матеріал втулки 4 заповнює зазор між нею і конічним зубком 3, утворюючи з поверхнею глухого отвору 5 в тілі шарошки 1 з'єднання з гарантованим натягом (див. фіг. 3). У порівнянні з прототипом дана корисна модель має наступні переваги: втулка після запресовування не вимагає додаткової термообробки; втулка завальцьовується на велику глибину; при розхитуванні зубка це з'єднання буде продовжувати зберігати свою працездатність, оскільки випаданню зубка конічної форми перешкоджає зворотній конус внутрішньої поверхні втулки і завальцьована нижня частина; цієї втулки в порожнину кільцевої проточки. Приклад конкретної реалізації запропонованого способу. Для реалізації заявленого способу були виготовлені деталі з'єднання (див. фіг. 3). Кут конуса зубка і конуса втулки обмежується з одного боку необхідністю забезпечення нормальної роботи зубка при взаємодії з гірською породою в процесі буріння, а з іншого боку - надійністю його кріплення. Кут конуса зовнішньої поверхні зубка а вибирається в межах 0°30'…5°30'. Кут конуса підкладки  вибирається в межах 20°…120°. Результати випробовувань з'єднання показали, що оптимальними є такі кути конусів: зубка і втулки  = 3°15' відповідно, підкладки  = 90°, так як при цих значеннях кутів зусилля випресовування зубків із корпусу шарошки були найбільшими. Експерименти по запресовуванню-випресовуванню зубків, які закріплялися в дослідник зразках шарошок за заявленим способом показали, що для їх випресовування: потрібне зусилля на 65 … 73 % більше ніж для випресовування зубків закріплених відомими способами. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб кріплення зубків у шарошках бурових доліт, що включає співвісне встановлення в глухий циліндричний отвір у тілі шарошки з кільцевою проточкою на бічній поверхні зубка конічної форми і втулки із зовнішньою циліндричною та внутрішньою конічною поверхнею та запресовування втулки у кільцевий проміжок між конічним зубком і циліндричним отвором у корпусі шарошки, який відрізняється тим, що кільцеву проточку виконують у місці спряження дна глухого отвору шарошки з бічною поверхнею, а під низ зубка конічної форми встановлюють підкладку, виконану в формі зрізаного конуса, нижній діаметр якої рівний діаметру отвору в тілі шарошки, верхній діаметр рівний діаметру основи зубка конічної форми, а висота рівна висоті кільцевої проточки. 2. Спосіб кріплення зубків у шарошках бурових доліт за п. 1, який відрізняється тим, що матеріал втулки за фізико-механічними властивостями подібний до матеріалу тіла шарошки, при цьому кут конуса внутрішньої поверхні втулки дорівнює куту конуса зовнішньої поверхні зубка конічної форми, а зовнішній діаметр втулки рівний діаметру отвору в тілі шарошки. 2 UA 68266 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3