Твердосплавна вставка

1. Твердосплавна вставка, що має робочу головку, основа якої спряжена з хвостовиком, який має внутрішню осьову порожнину, яка відрізняється тим, що висота осьової порожнини менша за висоту хвостовика. 2. Вставка за п.1, яка відрізняється тим, що висота осьової порожнини менша в 2,5...8,0 раз висоти твердосплавної вставки, а висота останньої дорівнює 0,8... 1,5 її найбільшого діаметру. Винахід відноситься до гірничоріжучого інструменту, який використовується для оснащення руйнуючих органів гірничих машин Відома конічна твердосплавна вставка, що має робочу головку, внутрішню осьову порожнину конічної форми (А. С. 435352 М. Кл.2 Е21 С25/38, опубл. 05.07.74. Б.И, 25). Ця твердосплавна вставка має малу конструкційну міцність, що призводить до її руйнування і виходу з ладу. Найбільш ефективним вирішенням цієї проблеми є твердосплавна вставка, що має робочу головку, основа якої спряжена з хвостовиком, який має внутрішню осьову порожнину конічної форми під виступ в різці (Пат. 17508 Україна, М. Кл. Е21С 25/38, опубл. 31.10.97, Бюл. 5). , В відомому технічному рішенні висота осьової порожнини не обмежена, суттєвість цієї ознаки не виявлена, тому вона може бути виконана будь-якої висоти. При виконанні осьової порожнини такої висоти, коли вона більша за висоту хвостовика твердосплавної вставки, значно знижується її міцність, що веде до руйнування вставки під час роботи різця при різанні міцних та абразивних порід. При виконанні осьової порожнини з дуже малою висотою вставка буде вириватись з різця, на якому вона має бути закріплена, якщо цей різець використовувати при бурінні особливо міцних порід. В основу винаходу поставлено задачу такого вдосконалення конструкції твердосплавної вставки, при якій за рахунок зміни висоти осьової порожнини забезпечується зменшення нормальних напружень, а тому і висока міцність твердосплавної вставки і як наслідок цього - можливість досягти високої працездатністі різця, у якому її буде закріплено. Ця задача вирішується тим, що в відомій твердосплавній вставці, що має робочу головку, основа якої спряжена з хвостовиком, який має внутрішню осьову порожнину, згідно винаходу, осьова порожнина виконана меншою за висоту хвостовика, крім того, при такому виконанні вставки є сенс відповідати таким співвідношенням: висота осьової порожнини менша в 2,5..8,0 раз висоти твердосплавної вставки, а висота останньої дорів-* нює 0.8... 1,5 найбільшого її діаметру. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю запропонованих ознак і технічним результатом, що досягається при її реалізації', полягає у наступному. При роботі, наприклад, конічного різця, що обертається, на робочу поверхню вставки перпен* дикулярно до неї діє сила F реакції породи. Ця сила F розкладається на нормальну силу FN І дотичну Р^ФІГ.І). При висоті осьової порожнини, яка виходить за межі висоти хвостовика вставки (фіг. 2), знижується міцність твердосплавної вставки і вона руйнується під дією сили FN. При висоті осьової порожнини, яка менша за висоту хвостовика вставки, твердосплавна вставка має високу конструктивну міцність і не руйнується під дією сили FN внаслідок зменшення нормальних напружень. При зменшенні висоти осьової порожнини (фіг.З) твердосплавна вставка має достатню міцність, але оптимальним буде випадок її конструктивного ви'конання згідно п.2 формули винаходу, коли висота осьової порожнинне 2,5....8,0 раз менша за висоту твердосплавної вставки, а висота твердосплавної вставки дорівнює 0,8... 1,5 її найбільшого діаметру. й Для виключення випадку, коли навіть при та-' кому виконанні осьової порожнини стає можливим (що характерно при руйнуванні особливо міцних порід) помітне підвищення тангенційних напру ю о CM ю со ST 35205 жень і видалення вставки з різця, необхідно одночасно виконати співвідношення висоти твердосплавної вставки до її найбільшого діаметру згідно п. 2 формули винаходу, а саме 0,8.. 1,5. Приведені докази показують, що технічне рішення, яке заявляється, має винахідницький рівень. Можливість реалізації винаходу підтверджується графічними матеріалами, де на рис. 4 показано загальний вигляд твердосплавної вставки, що заявляється. Твердосплавна вставка має головку 1, основа якої спряжена з хвостовиком 2, який має внутрішню осьову порожнину 3. На фіг 4 висоту осьової порожнини позначено через п, висоту вставки - через Н, її найбільший діаметр - через О. Вставка виконана при слідуючих співвідношеннях геометричних розмірів H.D = 0,8...1,5; H:h=2,5...8,0. Вставка, що заявляється, працює таким чином. Руйнування вугілля або породи виконується шляхом обертання виконуючого органу машини, який оснащено різцями з твердосплавними вставками. Під час роботи твердосплавні вставки піддаються дії циклічних навантажень і абразивній дії породи. Остання веде до зносу вставок, а циклічні навантаження при досягненні межі втомлюваності викликають руйнування твердосплавних вставок. В технічному рішенні згідно винаходу в результаті створення осьової порожнини 3, висота h якої менша за висоту хвостовика, та оптимізації геометричних розмірів створено вставку з підвищеною міцністю і стійкістю до руйнування. Назва об'єкту Ntn/n Приклад 1. Експериментальні дослідження, проведені нами при руйнуванні гірсько)' породи міцністю 70 МПа і абразивністю 35 мг, показали, що найбільш ефективними є такі співвідношення розмірів H:D =1,1; H:h = 3,5. Ці співвідношення дали найкращий результат при випробувованні вставки на спеціальному стенді при різанні гірської породи. Дані випробовування зведені в таблицю (додається). У таблиці наведено також приклади виконання твердосплавної вставки при граничних і при виході за границі значеннях співвідношень, що пропонуються як оптимальні за п. 2 формули винаходу, а також за тих самих умов за прототипом. Вставка була виконана по традиційній технологи порошкової металургії шляхом пресування твердосплавної суміші з наступним спіканням в вакуумі. Виготовлені вставки були випробувані в експериментальних конічних різцях, що обертаються, якими були оснащені коронки виконуючого органу комбайну П111 Гірська порода аргіліт мала міцність на стиск 70 МПа та абразивність 35 мг. Критерієм для оцінки ресурсу роботи та працездатності вставки був об'єм зруйнованої породи. Результати випробовувань приведені в таблиці, що додається. Як видно з даних, приведених в таблиці, вставка згідно винаходу (п.2 формули винаходу) в 5 разів перевищує працездатність відомої вставки згідно прототипу (пат. 17508) і при виході за границі цих співвідношень теж можна спостерігати підвищення показників ефективності, тому ці ознаки і заявлено нами як оптимальні. Співвідношення розмірів Об'єм зруйнованого матеріалу, м* Н/п 3,5 1,1 26 2,5 0,8 18 3 8,0 1,5 18 4 2,3 0,7 8 5 Пат. 17508 1 2 Вставка згідно винаходу H/D 9,0 1,7 8 6 1,7 1,0 5 35205 ФІГ. 1 Фіг. 2 Фіг. З Фіг. 4 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 86000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03