Поршень-боек для машин ударного действия Советский патент 1983 года по МПК E21B37/00 B25D17/02 

И1// 15 10 /3 Изобретение относится к горной промышленности, а именно к машинам ударного действия. Известен поршень-боек для машин ударного действия 1. Недостатком указанного устройства является частичная потеря кинематической энергии поршня-бойка во время удара, затрачиваемой на отскок поршня-бойка, в результате чего не весь импульс бойка успевает передаваться инструменту. Наиболее близким к предлагаемому является поршень-боек для машины ударного действия, включаюший корпус с камерой, расположенной параллельно оси корпуса и заполненной балластной массой 2. Однако наличие поперечных деформаций стенок корпуса поршня-бойка, вызываемых цилиндрической формой выполнения его камеры балластной массы, снижает эффективность передачи этим поршнем-бойком энергии единичного удара. Цель изобретения - повышение эффективности передачи единичного удара поршнем-бойком. Поставленная цель достигается тем, что в поршне-бойке для машин ударного действия, включающем корпус с камерой, расположенной параллельно оси корпуса и заполненной баллач:тной массой, камера выполнена и -образной формы в поперечном сечении с торцами, расположенными под острым углом к оси корпуса На фиг. 1 представлен предлагаемый поршень-боек в составе гидропневмоударника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Поршень-боек состоит из корпуса 1 с расположенной параллельно его оси 2 камерой 3, выполненной U -образной формы в поперечном сечении с торцами 4 и 5, расположенными, под острым углом к оси 2 корпуса 1. Камера 3 заполнена на 70-80% объема балластной массой 6, например шариками. Гидропневмоударник, в состав которого входит поршень-боек, содержит пневматическую полость 7 прямого хода и гидравлическую полость 8 обратного хода, разделенные поршнем 9, и распределительный механизм, состоящий из золотника 10 и подпружиненного поршня 11. Рабочая жидкость подводится по каналу 12 и сливается по каналу 13, связанному с вспомогательной полостью 14. Шток поршня 9 имеет канал 15 управления. При выполнении камеры 3 с размерами сфер R и г и проекции торцов 4 и 5„ на J Г ItJ-IVJ -liU.ivyjv 1-1, V и1Ч ly,IJ.U ОСЬ 2h, связанными соотношением h (R-i потоки балластной массы сталкиваются одновременно по отрезку, соединяющему центры сфер камеры. Гидропневмоударни-к начинает работать при предварительном поджатии бойка о преграду. При этом рабочая жидкость от насоса напорной магистрали по каналу 12 и через сквозное отверстие в золотнике 10 поступает в полость 8 обратного хода. Происходит взвод поршня-бойка. При этом жидкость из вспомогательной полости 14 вытесняется в сливную магистраль через канал 13. Одновременно рабочая жидкость перемешает поршень 11 вправо. Как только поршень-боек 1 пересекает канал 15 управления, золотник 5 перемещается вправо, отсекая напорную магистраль от полости обратного хода 8 и соединяет последнюю с вспомогательной полостью 14, открывая полностью сливные каналы Под действием расширяющегося газа в пневматической полости 7 поршень-боек 1 начинает ускоренно перемешаться влево и наносит удар, т.е. происходит рабочий ход бойка. При рабочем ходц бойка золотник 10 удерживается в правом крайнем положении за счет горизонтальной составляюшей реакции жидкости, вытекающей из камеры .8 обратного хода, для чего на торце золотника 10 предусмотрена наклонная плош,адка. Поршень 11 начинает перемещаться влево после того, как золотник 10 отсекает напорную магистраль под действием пружины. Выдержка времени, необходимая для совершения полного рабочего хода бойка, обеспечивается дросселированием жидкости пазами поршня 1 В конце рабочего хода порщня-бойка 1 поршень 11 перемещает золотник 10 в исходное положение, что позволяет соединить напорную магистраль через канал 12 с ка.мерой 8 обратного хода. В начале рабочеPQ хода бойка щарики балластной массы 6 под влиянием сообщаемого им ускорения прижимаются к торцам 4 и 5 камеры 3. Благодаря большому ускорению бойка шарики, несмотря на действие силы тяжести, распределяются равномерно по всей площади поперечного сечения занимаемой ими части полости 14, располагаясь при этом вплотную друг к другу. После этого вплоть до момента удара поршня-бойка о преграду расположение шариков относительно бойка не изменяется. С момента начала удара бойка шарики, под действием сил инерции начинают двигаться к переднему торцу камеры. До того момента, когда боек отскочит от преграды, движущийся поток шариков продолжает процесс ударного взаимодействия бойка с преградой. В начале обратного хода скорость бойка постепенно увеличивается, не достигая. 1Ч.С1111 „1 „ 1 111И у U illli TflLJ€-l J./,IJV, /-tV-IV-illlt /, однако, той величины, при которой шарики. несмотря на действие силы тяжести, займут часть объема камеры бойка по всему поперечному сечению данной части объема. Не пройдя и половины пути обратного хода, боек постепенно уменьшает свою скорость до нуля. Ввиду этого столкновение шариков с торцами 4 и 5 камеры 3 произойдет до момента остановки бойка. причем оно будет мягким вследствие однонаправленности скоростей шариков и бойка. В момент остановки бойка шарики изза отсутствия отскока еще слегка прижаты к задней части камеры бойка, однако ввиду потери скорости под действием силы тяжести, шарики займут в основном нижнюю половину камеры бойка. Далее цикл работы устройства повторяется. Наличие и-образной камеры в гидропневмоударнике позволит повысить эффективность передачи энергии единичного удара бойка, и -образная форма камеры бойка является необходимым условием для достижения поставленной цели. и -образная форма камеры позволяет уменьшить поперечные деформации поршня-бойка при ударе. Это обеспечивается тем, что каждый шарик балластной массы имеет в силу равномерности распределения шариков по всему поперечному сечению во время рабочего хода бойка, симметрично движущийся с ним относительно оси симметрии бойка щарик. Результирующим вектором их скоростей, направленных при огибании заднего торца камеры под одинаковым углом к оси симметрии бойка, будет вектор, лежащий на оси симметрии. Складывая все такие равнодействующие вектора скоростей всех симметричных пар шариков, получим один вектор скорости потока шариков, проходящий по оси симметрии через центр торца бойка. Кумулятивный эффект приложения общего импульса балластной массы позволяет снизить потери кинетической энергии бойка на упругую деформацию выпуклого торца бойка при ударе. Выполнение торцов ветвей U-образной камеры скошенными позволяет управлять процессом столкновения потоков шариков, идущих по периметру окружности заднего торца камеры. Уменьщение поперечных деформаций поршня-бойка и упорядочение движения балластной массы обеспечивают повышение эффективности передачи единичного удара поршнем-бойком при ударе.

ПОРШЕНЬ-БОЕК ДЛЯ МАШИН УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, включающий корпус с камерой, расположенной параллельно оси корпуса и заполненной балластной массой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности передачи единичного удара, камера выполнена U-образной формы в поперечном сечении с торцами, расположенными под острым углом к оси корпуса.