МАШИНА УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1996 года по МПК B25D15/00 

Изобретение относится к механизированному инструменту ударно-вращательного действия и может быть использовано при сборке и разборке резьбовых соединений, фрезеровании, сверлении и для выполнения других работ в различных отраслях промышленности.

Известен ударно-импульсный механизм гайковерта по авторскому свидетельству N 484982, содержащий неподвижный ротор, имеющий две лопасти, подвижный статор, выполненный в виде цилиндра с радиальными перегородками, доходящими до цилиндрической пустотелой оси ротора, в которой выполнены каналы для подвода и выхлопа воздуха, ударные кулачки, выполненные на статоре и взаимодействующие с ударными кулачками наковальни, сочлененной со шпиндельной головкой.

Недостатком конструкции является малая эффективность работы механизма из-за невозможности реализации вращательного движения, что требуется при сборке и разборке резьбовых соединений. Статор механизма совершает возвратно-вращательные движения, а ротор остается неподвижным.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является машина ударного действия по а.с. N 1379101 (прототип), которая содержит корпус, с двумя камерами реверса, два параллельно установленных на опоре оси вращения диска, на которых выполнены вырезы, расположенные в зоне камер реверса. Реактивное сопло установлено с возможностью попеременного взаимодействия с дисками.

Недостаток конструкции сравнительно малая мощность машины, т.к. для перемещения ударника используется реактивная сила выходящего из сопла энергоносителя. Поскольку энергия удара передается рабочему инструменту через боек, ось которого располагается под некоторым углом к оси рабочего инструмента, то часть энергии передается на корпус, разрушая его, что снижает долговечность машины. К недостатку конструкции следует отнести и несимметричность удара, что также снижает долговечность машины.

Авторами была поставлена задача увеличить мощность и повысить долговечность конструкции.

Поставленная задача решается следующим образом. Конструкция дополнительно содержит инерционное кольцо с секторным выступом, воздухоподводящими и выхлопными отверстиями, лопасти, закрепленные на ударнике, и лопасти ротора, закрепленные между дисками с возможностью образования с лопастями ударника рабочих камер, наковальню с головкой под рабочий инструмент, закрепленную на роторе, при этом один из дисков ротора выполнен с воздухоподводящими и выхлопными отверстиями, инерционное кольцо установлено на этом диске с возможностью взаимного перекрытия отверстий кольца и диска.

В сравнении с прототипом, где ударник перемещается под действием реактивной силы выходящего из сопла энергоносителя, в предлагаемом изобретении используется энергия расширяющегося в камере между лопастями ротора и ударника сжатого воздуха, что значительно повышает мощность устройства. Выполнение одного из дисков ротора с воздухоподводящими и выхлопными отверстиями и размещение инерционного кольца на этом диске с возможностью взаимного перекрытия отверстий кольца и диска упрощает систему распределения энергоносителя и конструкцию в целом. Кроме того, отсутствие распределителя как самостоятельной конструктивной единицы позволяет увеличить объем рабочих камер, за счет чего при сохранении габаритных размеров увеличивается мощность устройства. В предлагаемом устройстве осуществляетcя симметричный удар ударника по наковальне, что повышает долговечность конструкции.

На фиг. 1 представлена машина ударно-вращательного действия, продольный разрез;
на фиг.2 разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1;
на фиг.4 сечение В-В на фиг.1;
на фиг.5 сечение Г-Г на фиг.1;
на фиг.6 сечение Д-Д на фиг.1.

Машина ударно-вращательного действия содержит корпус 1 (фиг.1, 4) с крышками 2 и 3, размещенные в корпусе наковальню 4 и ротор 5, выполненный в виде дисков 6 и 7, соединенных между собой лопастями. На роторе 5 установлен ударник 8 с лопастями 9 на его внутренней поверхности. Ударник 8 с лопастями 9 вместе с лопастями ротора 5 и дисками 6 и 7 образуют две пары рабочих камер 10 и 11 (фиг.4). Наковальня 4 и ударник 8 свободно размещены в корпусе 1 на подшипниках 12 и 13. Подшипник 12 установлен в крышке корпуса 1, а подшипник 13 запрессован в корпусе 1. Звездочка обгонной муфты 14 жестко закреплена на наковальне 4, а ролики 15 обгонной муфты взаимодействуют с внутренней поверхностью корпуса 1 (фиг.6). Ротор 5 выполнен с кулачками 16, сопряженными с кулачками 17 наковальни 4 (фиг.5). Наковальня 4 снабжена ударными кулачками 18, которыми она взаимодействует с торцевыми ударными кулачками 19 ударника 8. На диске 6 ротора 5 с возможностью вращения размещено инерционное кольцо 20, радиальный выступ 21 которого установлен в пазе, выполненном на торце ударника 8 с возможностью дополнительного перемещения (фиг. 2). В инерционном кольце 20 выполнены воздухоподводящие 22 и выхлопные 23 отверстия. На диске 6 ротора 5 выполнены воздухоподводящие 24, 25 и выхлопные 26, 27 отверстия (фиг.3), расположенные с обеих сторон каждой из лопастей ротора. Через воздухоподводящие и выхлопные отверстия рабочие камеры 10 и 11 периодически сообщаются с воздухоподводящей магистралью и атмосферой. В крышке 3 закреплен патрубок 28 для подвода сжатого воздуха, а в стенке корпуса 1 выполнен выхлопной канал 29.

Машина ударно-вращательного действия работает следующим образом.

Перед включением машины устанавливается необходимая рабочая насадка (ключ, сверло, фреза и т.п.) на наковальню 4, при этом лопасти ротора 5 занимают произвольное положение по отношению к лопастям 9 ударника 8 (фиг.4). Радиальный выступ инерционного кольца 21 также занимает произвольное положение в торцевом пазу ударника 8 (фиг.2). Воздухоподводящие отверстия 22 инерционного кольца 20 и воздухоподводящие отверстия 24 ротора 5 соединяют рабочие камеры 1, через патрубок 28 с источником сжатого воздуха (фиг.1, 2, 4). Рабочие камеры 11 через выхлопные отверстия 26 ротора 5, выхлопные отверстия 23 инерционного кольца 20 и выхлопной канал 29 корпуса 1 сообщены с атмосферой. Сжатый воздух при подаче его в рабочие камеры 10 воздействует на лопасти 9 ударника 8 и заставляет последний с ускорением поворачиваться по ходу часовой стрелки, запасая при этом кинетическую энергию. При этом сжатый воздух оказывает воздействие и на лопасти ротора 5 (фиг.4), стремясь повернуть ротор вместе со звездочкой 14 обгонному муфты против хода часовой стрелки (фиг.6), однако ролики 15 обгонной муфты заклиниваются в сужающихся пазах звездочки 14 и корпуса 1 и препятствуют повороту ротора 5 против хода часовой стрелки. В это время наковальня, жестко связанная с обгонной муфтой, также остается неподвижной.

При вращении ударника 8 боковая поверхность его торцевого паза воздействуют на радиальный выступ 21 инерционного кольца 20 и поворачивает инерционное кольцо с воздухоподводящими и выхлопными каналами по ходу часовой стрелки (фиг.2). При этом воздухоподводящие отверстия 22 инерционного кольца 20 смещаются относительно воздухоподводящих отверстий 24 ротора 5 и доступ сжатого воздуха в рабочие камеры 10 прекращается, в это же время выхлопные отверстия 23 инерционного кольца 20 смещаются относительно отверстий 26 ротора 5 и отсекают рабочие камеры 11 от атмосферы.

Дальнейшее вращение ударника 8 по часовой стрелке и вращение инерционного кольца 20 под действием расширяющегося сжатого воздуха в рабочих камерах 10 происходит до тех пор, пока выхлопные отверстия 23 инерционного кольца 20 не совместятся с отверстиями 27 ротора 5, а воздухоподводящие отверстия 22 инерционного кольца 20 не совместятся с отверстиями 25 ротора 5. В этот момент происходит выхлоп отработанного воздуха из рабочих камер 10 через отверстия 27 ротора 5, выхлопные отверстия 23 инерционного кольца и выхлопной канал 29 корпуса 1.

Под действием давления сжатого воздуха в рабочих камерах 11 на лопасти ротора 5 ротор вместе с наковальней и закрепленным на ней инструментом начинает вращаться по часовой стрелке и при этом производит полезную работу, например закручивает гайку. При повороте ротора 5 по часовой стрелке ролики 15 обгонной муфты расклиниваются в сужающихся пазах звездочки 14 и корпуса 1 и не препятствуют вращению ротора 5. В это же время сжатый воздух со стороны рабочих камер 11 воздействует, на лопасти 9 ударника 8 и снижает скорость ударника. Однако за счет накопленной кинетической энергии ударник 8 торцевыми кулачками 19 наносит удар по ударным кулачкам 18 наковальни 4 (фиг.5), вынуждая последнюю вместе с ротором 5 и инструментом увеличить скорость вращения по часовой стрелке, при этом на наковальне 4 увеличивается крутящий момент за счет кинетической энергии, накопленной ударником 8 и переданной наковальне при их соударении. После соударения торцевых кулачков 19 и ударных кулачков 18 ударник 8 сначала останавливается, а затем начинает вращаться против хода часовой стрелки. При торможении ударника 8 момент сил инерции, действующих на инерционное кольцо 20, заставляет его дополнительно повернуться по часовой стрелке до касания радиальным выступом 21 противоположной стороны паза ударника. При вращении ударника против хода часовой стрелки боковая поверхность торцевого паза ударника воздействует на радиальный выступ 21 инерционного кольца 20 и перемещает его также против хода часовой стрелки.

Перемещение ударника 8 вместе с инерционным кольцом 20 относительно ротора 5 против хода часовой стрелки приводит к смещению воздухоподводящих отверстий 22 инерционного кольца относительно отверстий 25 ротора 5 (фиг.2), и доступ воздуха в рабочие камеры 11 прекратится, а выхлопные отверстия 23 инерционного кольца 20 смещаются относительно отверстий 27 ротора 5, и рабочие камеры 10 отсекаются от атмосферы. Дальнейший поворот ударника 8 происходит под действием расширяющегося сжатого воздуха в рабочих камерах 11 и сил инерции до тех пор, пока выхлопные отверстия 23 инерционного кольца 20 не совместятся с отверстиями 26 ротора 5. В этот момент происходит выхлоп отработанного воздуха из рабочих камер 11 через выхлопной канал 29 корпуса 1 в атмосферу, а в рабочие камеры 10 начинает поступать сжатый воздух через отверстия 24 ротора 5 и воздухоподводящие отверстия 22 инерционного кольца 20 (фиг.2 и 3).

За счет давления сжатого воздуха со стороны рабочих камер 10 на лопасти 9 ударника 8 последний сначала останавливается, а затем начинает с ускорением вращаться по ходу часовой стрелки и запасать кинетическую энергию. При торможении ударника 8 инерционные силы, действующие на инерционное кольцо 20, заставляют его дополнительно повернуться против хода часовой стрелки до касания радиальным выступом 21 противоположной стороны торцевого паза ударника. При вращении ударника 8 по ходу часовой стрелки боковая поверхность торцевого паза ударника, воздействуя на радиальный выступ 21 инерционного кольца 20, перемещает его по ходу часовой стрелки. В это же время сжатый воздух, воздействуя на лопасти ротора 5, сначала останавливает его, а затем стремится повернуть против хода часовой стрелки. При этом ролики 15 обгонной муфты заклиниваются в сужающихся полостях звездочки 14 и корпуса 1 и препятствуют движению ротора против хода часовой стрелки. Затем цикл работы повторяется.

Использование: механизированный инструмент ударного действия. Сущность изобретения: машина ударно-вращательного действия содержит корпус, расположенный по его центральной оси ротор с жестко закрепленными по его торцам дисками. Ударник установлен коаксиально ротору с возможностью вращения относительно корпуса. Распределительное устройство выполнено с возможностью взаимодействия с одним из дисков ротора. Инерционное кольцо с секторным выступом, воздухоподводящими и выхлопными отверстиями установлено на диске ротора, выполненным с воздухоподводящими и выхлопными отверстиями, с возможностью взаимного перекрытия отверстий кольца и диска. Лопасти ротора закреплены между дисками с возможностью образования с лопастями ударника рабочих камер. Наковальня с головкой под рабочий инструмент закреплена на роторе. 6 ил.

Машина ударно-вращательного действия, содержащая корпус, расположенный по его центральной оси ротор с жестко закрепленными в его торцах дисками, размещенный коаксиально ротору с возможностью вращения относительно корпуса ударник, распределительное устройство для сообщения с подводящей магистралью и атмосферой, выполненное с возможностью взаимодействия с одним из дисков ротора, и головку под рабочий инструмент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит инерционное кольцо с секторным выступом, воздухоподводящими и выхлопными отверстиями, лопасти, закрепленные на ударнике, лопасти ротора, закрепленные между дисками с возможностью образования с лопастями ударника рабочих камер, и наковальню с головкой под рабочий инструмент, закрепленную на роторе, при этом один из дисков ротора выполнен с воздухоподводящими и выхлопными отверстиями, инерционное кольцо установлено на одном диске с возможностью перекрытия отверстий кольца и диска.