Изобретение относится к строительству, в частности к гидромолотам, предназначенным для уплотнения грунтов, разрушения бетонных конструкций, забивания свай и т.д.
Известен гидромолот, содержащий ударник, шабот, силовой цилиндр с плунжером, распределительное устройство с поворотным цилиндрическим золотником с дополнительными каналами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и направленными перпендикулярно к радиусу золотника и соединенными с напорной магистралью через внутреннюю полость золотника [1].
К недостаткам известного устройства следует отнести то, что рабочая жидкость в нем из напорной магистрали после прохождения дополнительных каналов в золотнике вновь поступает в полость с высоким давлением, которое затрудняет истечение жидкости из этих каналов, и, соответственно, снижает КПД гидромолота. Кроме того, в гидромолоте используется силовой цилиндр одностороннего действия, что требует включения в механизм пружины возврата, на сжатие которой при рабочем ходе затрачивается часть полезной энергии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является гидромолот, принятый за прототип [2], содержащий силовой цилиндр двухстороннего действия с поршнем и двумя штоками, являющимися ударником, распределительное устройство с поворотным цилиндрическим золотником, снабженным дополнительными каналами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси его вращения и направленными перпендикулярно к радиусу золотника, напорную и сливную магистраль и рабочий инструмент, при этом дополнительные каналы сопла вынесены за образующую золотника для повышения крутящего момента и соединены со сливной магистралью, а для осуществления реверса ударника золотник дополнительно снабжен двумя парами гнезд, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси золотника, и попеременно сообщаемых с нижней полостью силового цилиндра, при этом пара гнезд, имеющих большую длину, соединены дросселированными отверстиями с напорной магистралью, а другая пара гнезд соединена со сливной магистралью.
К недостаткам прототипа следует отнести необходимость применения силового цилиндра двухстороннего действия, который требует для повышения энергии удара рабочего инструмента использовать высокое давление рабочей жидкости, т.к. увеличение массы штока не желательно из-за снижения частоты ударов.
Целью изобретения является повышение эффективности гидромолотов за счет исключения из механизма привода ударника поступательных пар и увеличения мощности импульсов одностороннего действия.
Поставленная цель достигается тем, что гидромолот, содержащий ударник, распределительное устройство с цилиндрическим золотником, снабженное гнездами и каналами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси его вращения, напорную и сливную магистрали и рабочий инструмент, в отличие от прототипа снабжен автономными гидроприводами и центробежным вибратором, включающим пару синхронно вращающихся навстречу друг другу в опорах маховиков с переменным моментом инерции, каждый из которых содержит цилиндрический золотник и корпус со сквозными диаметральными отверстиями, внутри которого расположен поршень-балансир со ступенчатыми штоками на обоих торцах и закрытый с обоих концов крышками, в корпусе которых выполнены гидроаккумуляторы и ступенчатые рабочие цилиндры, гидравлически связанные между собой, а через радиальные каналы, кольцевые проточки корпуса-распределителя и каналы золотника попеременно с напорной и сливной магистралями.
Кроме того, крышки в дисках выполнены с резьбой, а длины ступенчатых штоков различными, причем синхронизация вращения маховиков осуществляется введением внешнего зацепления корпусов вибраторов.
Совокупность перечисленных признаков предлагаемого устройства позволяет повысить быстродействие и энергию импульсов за счет исключения поступательного движения основных элементов гидромолота и КПД за счет обеспечения симметричного движения ударника, а также создать безотдатный инструмент.
Введение автономного гидропривода для вращения вибратора обеспечивает создание центробежных сил.
Введение центробежного вибратора, включающего пару синхронно вращающихся навстречу друг другу в опорах маховиков с поршнями-балансирами, обеспечивает создание импульсных сил.
Введение маховиков со сквозным диагональным отверстием - рабочий цилиндр, в котором осуществляется движение поршня-балансира по определенному закону обеспечивает требуемый закон изменения пульсирующей силы.
Введение ступенчатых рабочих цилиндров со штоками в поршнях-балансирах обеспечивает их радиальное перемещение по заданному закону.
Введение гидроаккумулятора обеспечивает ускоренный ввод в работу и вывод в нейтральное положение дисбаланса.
Введение ступенчатых штоков различной длины обеспечивает гарантированное положение поршня-балансира в верхней части маховика.
Сопоставительный анализ с прототипом [2] показал, что заявляемый гидромолот существенно отличается от известного гидромолота введением центробежного вибратора с регулируемой по углу вращения амплитудой колебаний.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известны центробежные вибраторы [3], имеющие постоянный радиус вращения балансира и создающие симметричную пульсирующую возмущающую силу.
Известно, что в устройствах для разрушения твердых пород и железобетонных изделий необходимо иметь несимметричную пульсирующую силу, т.е. на прямом ходе ударник должен иметь большую скорость, а на обратном - медленный подъем.
В сочетании с большой массой балансира это дает большую энергию разрушения препятствия.
Для обеспечения несимметричного движения ударника в предлагаемом устройстве введено принудительное регулирование положения груза по радиусу вращения балансира с переменной скоростью перемещения, чего нет в известных устройствах.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".
На фиг. 1, 2 изображен предлагаемый гидромолот, на фиг. 3 - вибратор, на фиг. 4, 5, 6 - продольный разрез вибратора в сечениях "А-А", "Б-Б", "В-В".
Гидромолот состоит из корпуса 1, в котором на раме 2 в подшипниках 3 установлен центробежный вибратор 4, содержащий гидромоторы 5 и два синхронно вращающихся навстречу друг другу маховика, 6 каждый из которых содержит распределительное устройство 7, внутри которого на прецизионных подшипниках 8 установлен цилиндрический золотник 9 и корпус 10, внутри которого выполнено сквозное диаметральное отверстие - рабочий цилиндр 11, закрытое с обеих сторон резьбовыми крышками 12. Причем последние снабжены ступенчатыми рабочими цилиндрами 13, гидравлически связанными через каналы корпуса распределителя 7 с напорной 14 и сливной 15 магистрали.
В теле распределительного устройства 7 вокруг золотника 9 концентрично ему выполнены кольцевые полости 16 и 17. При этом кольцевая полость 16 через канал 18 связана с верхней полостью нижнего силового цилиндра 13 и гидроакумулятором 19, разделительная часть полости которого заполнена газом через штуцер 20. С другой стороны кольцевая полость 16 имеет канал 21, открывающий ее в сторону золотника 9. Кольцевая полость 17 через канал 2 соединена с верхней полостью верхнего цилиндра 13 и имеет канал 23, открывающий ее в сторону золотника 9. На наружной поверхности золотника 9 выполнены две пары диаметрально противоположных гнезд 24 и 25, а также кольцевая проточка 26, сообщенная посредством канала 27 с напорной магистралью 14. Гнезда 24 через канал 21 (фиг. 3, А-А) соединяют кольцевую полость 16, причем гнездо, соединенное отверстиями 28 с проточкой 26, является напорным, а другое из этой пары, сообщающееся через внутреннюю полость золотника 9 со сливной магистралью 15 является сливным. Аналогично выполнены и гнезда 25, соединяющие полость 17 со сливной или напорной магистралями.
Внутри рабочего цилиндра 11 установлен поршень-балансир 29, снабженный с обоих торцов ступенчатыми штоками 30, каждый из которых входит в соответствующий рабочий цилиндр 13, кроме того, в поршне-балансире 29 выполнены перепускные каналы 31.
Гидромолот работает следующим образом.
Рабочая жидкость из напорной магистрали 14 подается к гидромоторам 56, приводя во вращение центробежный маховик 6 и корпус распределительного устройства 7. Из напорной магистрали 14 рабочая жидкость поступает в кольцевую полость 26 и напорные гнезда 24 и 25, а затем, в зависимости от положения корпуса распределителя 7, либо в кольцевую полость 16 и далее через канал 18 в полость 13 рабочего цилиндра 11, а заполняя ее и гидроаккумулятор 19 и вызывая движение поршня-балансира 29 вверх до упора, либо в кольцевую полость 17 и далее через канал 22 в полость 13 рабочего цилиндра, заполняя ее и гидроаккумулятор 19 и вызывая движение поршня-балансира 29 вниз. При этом полость 13 рабочего цилиндра соединяется со сливом 15 через канал 18, кольцевую проточку 16, каналы 21, 24 и 32 при ходе поршня-балансира 29 вниз, либо через канал 22, проточку 17, каналы 23 и 25 при ходе поршня-балансира вверх.
Заметим, что вытеснение рабочей жидкости при движении поршня-балансира вверх осуществляется за счет инерционных сил и сил давления на поршень, развиваемых в полости 13. Ступенчатый шток позволяет аккумулировать часть энергии рабочего тела высокого давления в полости гидроаккумулятора с целью последующего срабатывания ее на обратном ходе движения поршня-балансира.
Описанное возвратно-поступательное движение поршня-балансира 29 позволяет реализовать любое асимметричное движение рамы 2 вибратора, непосредственно связанной с ударником 33. причем частота ударов зависит от частоты вращения вибратора. При надавливании рабочего инструмента 34, зафиксированного в ненагруженном состоянии с помощью шарикового замка 35, на грунт, рабочий инструмент поднимается и входит в контакт с ударником 33 совершающим возвратно-поступательное движение, ограниченное сверху регулируемым упругим упором 36.
Использование предлагаемого устройства позволяет, по сравнению с прототипом [2], повысить КПД и эффективность гидромолота за счет:
- увеличения мощности импульсов одностороннего действия рабочего инструмента,
- изменения по заранее заданному закону радиуса ударника,
что не очевидно в известных устройствах.
Информация, принятая во внимание
1. Авторское свидетельство СССР N 962457 МПК6 E 02 D 7/10, 1982.
2. Патент РФ N 2010905 МПК6 E 02 D 7/10, 1992.
3. Горский А.И. Расчет машин и механизмов автоматических линий литейного производства. М.: Машиностроение, 1978, с. 288-301.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ГИДРОМОЛОТ | 1992 |
|
RU2010905C1 |
ВИБРАТОР | 1997 |
|
RU2118608C1 |
Гидромолот | 1981 |
|
SU962457A1 |
Гидромолот | 1982 |
|
SU1057626A1 |
ГИДРОМОЛОТ | 1992 |
|
RU2008399C1 |
ГИДРОМОЛОТ | 1992 |
|
RU2010917C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ РЕЖУЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ | 2001 |
|
RU2185274C1 |
УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ | 2004 |
|
RU2265721C1 |
Гидромолот | 1980 |
|
SU962456A1 |
Гидромолот | 1990 |
|
SU1763576A1 |
Гидромолот относится к строительству и предназначен для уплотнения грунтов, разрушения бетонных конструкций, забивания свай и тому подобных работ. Гидромолот содержит корпус, в котором размещен центробежный вибратор. Центробежный вибратор включает гидромоторы, которые приводят во вращение два вращающихся навстречу маховика, каждый из которых имеет свою систему гидрораспределения, гидроаккумулятор и рабочий цилиндр с поршнем-балансиром. При вращении маховиков поршни-балансиры синхронно перемещаются в диаметрально расположенных цилиндрах, изменяя величину дисбаланса каждого из маховиков. Использование устройства позволяет повысить КПД и эффективность гидромолота за счет увеличения мощности одностороннего действия рабочего инструмента. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.
Гидравлический молоток | 1949 |
|
SU82509A1 |
ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ ВИБРАТОР | 0 |
|
SU290776A1 |
Гидравлическая ударная машина | 1975 |
|
SU657170A1 |
Бурильная машина ударно-вращательного действия К.М.Каушлы | 1983 |
|
SU1155738A1 |
Машина ударно-вращательного действия | 1985 |
|
SU1252484A2 |
ГИДРОМОЛОТ | 1992 |
|
RU2010905C1 |
US 3529681 A, 02.01.69 | |||
US 3920083 A, 18.11.75. |
Авторы
Даты
1999-11-27—Публикация
1998-03-10—Подача