Гидравлический ударный механизм Советский патент 1984 года по МПК E21C37/00 E01C19/05 

Jf

J

(Л

с

Од 1C

ел

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в отбойных молотках, перфораторах, бурильных машинах ударного действия.

Известен гидравлический ударный механизм, включающий корпус, ударный поршень камеры прямого и обратного ходов, распределительный механизм с золотником, который образует с корпусом камеру управления, каналы управления 1.

Недостаток устройства заключается в низкой энергии единичного удара, что обусловлено переключением распределительного механизма до нанесения удара поршнем по инструменту.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату яв.тяется гидравлический ударный механизм, включающий корпус, инструмент, ударный поршень, камеры рабочего и обратного ходов и распределительный механизм со ступенчатым золотником 2.

Недостаток устройства заключается в переключении золотникового механизма управления до момента нанесения удара бойка по инструменту. Это приводит к тому, что давление в камере рабочего хода падает и боек начинает движение по инерции. Поскольку камера холостого хода постоянно связана с нагнетающей линией, происходит торможение бойка и рассеивание его кинетической энергии. При работе с большой частотой ударов время торможения бойка .может составлять до 30°/о времени всего периода прямого хода, поэтому энергия удара гидравлического устройства ударного механизм низкая.

Цель изобретения - повышение энергии единичного удара.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом ударном механизме, включающем корпус, инструмент, ударный поршень, камеры рабочего и обратного .ходов и распределительный механизм со ступенчатым золотником, на меньших ступенях золотника установлены подпружиненные к большей ступени поршни, образующие с корпусом и меньщими ступенями золотника порщена с камерой рабочего хода, а другая - с камерой обратного хода.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Гидравлический ударный механизм состоит из корпуса 1, внутри которого расположен ударный поршень 2, образующий с корпусом 1 рабочие камеры 3 и 4 прямого и обрагного ходов соответственно. В нижней части корпуса 1 (здесь и далее направление дается по чертежу) соосно ударному порщню 2 расположен инструмент 5, а в верхней части установлен на резьбе стакан 6 для изменения величины хода ударного

поршня 2. В нижнем торце стакана 6 соосно хвостовику ударного поршня 2 выполнено отверстие 7, связывающее внутреннюю гюлость стакана 6 с камерой 3 прямого хода. Во внутренней полости стакана 6 неподвижно относите;1ьно корпуса установлен штуцер 8 с центральным каналом 9 для подвода рабочей жидкости. Рабочая камера 3 прямого хода канало.м 10 связана со сбросной камерой 11 распределительного

0 механиз.ма, состояц.1.его из корпуса 12, внутри которого расположены золотник 13 и два поршня 14 и 15 управления, имеюц их упоры 16 и 17 с корпусом 12. Между золотником 13 и rlopпJнями 14 и 15 управления установлены пружины 18 и 19. Пор5шень 14 управления образует с корпусом 12 и золотником 13 поршневую полость 20, связанную каналом 21 с рабочей камерой 4 обратного хода. Поршень 15 управления образует с корпусом 12 и золотником 13 порш0невую полость 22, связанную каналом 23 с рабочей камерой 3 прямого хода. В корпусе 12 выполнено отверстие для подвода жидкости по напорной линии 24. На золотнике 13 выполнен поясок 25 для соединения напорной линии 24 с камерой 4 об5ратного хода через канал 26 в корпусе 1. Поясок 27 выполнен на золотнике 13 для соединения напорной линии 24 с центральным каналом штуцера 8. В нижней части распределительного механизма выполнена

0 сбросная камера 28, которая соединена с камерой 4 обратного хода посредством канала 29. В корпусе 12 выполнено отверстие

30для соединения сбросной камеры 28 с атмосферой. Сбросная камера 11, расположенная в верхней части распределитель5ного механизма, связана отверстие.м 31 с атмосферой.

Гидравлический ударный механизм работает следующим образом.

Пусть в начальном положении поршень

0 2 расположен в корпусе 1 в крайнем нижнем положении. При подаче рабочей жидкости по напорной линии 24 к распределительному механизму она по отверстию в корпусе 12 и пояску 25 золотника 13 по5ступает через канал 26 в камеру 4 обратного хода. Ударный поршень 2 под действием давления жидкости начинает перемещаться вверх, совершая обратный ход. При этом жидкость из камеры 3 прямого хода по каналу 10 вытесняется в сбросную

0 камеру 11, из которой по отверстию 31 сбрасывается в атмосферу. Диаметр отверстия

31определяет давление в сбросной камере 11 и силу, действующую на золотник 13. Из камеры 4 обратного хода рабочая жид5кость поступает в поршневую полость 20 по каналу 21. При этом поршень 14 управления перемещается вверх до упора 16 в корпусе 12 распределительного механизма. Параметры пружин 18 и 19, гидравлические сопротивления каналов 2 и 23 и отверстий 30 и 31, площади золотника 13 в сбросных камерах II и 28 и поршней 14 и 15 управления со стороны поршневых полостей 20 и 22 выбраны таким образом, что сила,действуюш,ая на золотник 13 со стороны пружины 19 и сбросной камеры 11 во время обратного хода ударного поршня 2, больше силы, действуюш,ей на золотник 13 со стороны пружины 18. Вследствие этого золотник 13 удерживается в нижнем положении, перекрывая отверстие 30 и связь сбросной камеры 28 с атмосферой. Поскольку энергия единичного удара и частота зависят от величины хода ударного поршня 2, то положением стакана 6 относительно корпуса 1 можно плавно регулировать в широком диапазоне энергию единичного удара и частоту путем изменения величины хода, так как переключение распределительного механизма на прямой ход наступает в момент входа хвостовика ударного поршня 2 в отверстие 7 стакана 6. При этом жидкость в канале 9 штуцера 8 оказывается герметично замкнутой и происходит резкое торможение ударного поршня 2. В момент входа хвостовика поршня 2 в отверстие 7 расход через сбросную камеру И и отверстие 31 падает практически до нуля, следовательно, давление жидкости в сбросной камере 11 снижается до атмосферного. В результате этого золотник 13 оказывается неуравновешенным, так как сила, действуюш,ая со стороны пружины 18, больше силы, действуюшей со стороны пружины 19. Это приводит к тому, что золотник 13 перемещается вверх, соединяя сбросную камеру 28 с атмосферой и закрывая связь с атмосферой сбросной камеры 11. Рабочая жидкость из напорной линии 24 по пояску 27 золотника 13 и далее по каналу 9 щтуцера 8 поступает во внутреннюю полость стакана 6. Хвостовик ударного поршня 2 выходит из отверстия 7 стакана 6 и начинает совершать ускоренное движение вниз, вытесняя жидкость из камеры 4 обратного хода по каналу 29 в сбросную камеру 28 и далее через отверстие 30 в атмосферу. Под действием силы со стороны пружины 18 поршень 14 управления перемещается вниз, вытесняя жидкость из поршневой полости 20 по каналу 21 через камеру 4 обратного хода на сброс. При этом сила, действующая со стороны пружины 18 на золотник, умень шается. Рабочая жидкость из камеры 3 прямого хода поступает в поршневую полость 22 по каналу 23. Поршень 15 управления перемещается вниз до упора 17 в корпусе 12 и снимает пружину 19. Сила, действующая на золотник 13 со стороны пружины 19, возрастает, однако переброса золотника 13 не происходит, так как параметры распределительного механизма выбраны таким образом, что сила, действующая на золотник 13 со стороны пружины 19, меньше суммы сил, действующих на него со стороны сбросной камеры 28 и пружины 18. Сила, действующая на золотник 13 со стороны сбросной камеры 28, определяется произведением давления жидкости в камере 28 на площадь торцовой поверхности золотника 13. В конце прямого хода ударный порщень 2 передает энергию инструменту 5. До нанесения поршнем 2 удара по инструменту 5 в камере 3 прямого хода продолжает подаваться рабочая жидкость под давлением, а из камеры 4 обратного хода жидкость сбрасывается, т. е. ударный поршень 2 продолжает набирать скорость и отсутствует промежуток времени, когда он движется по инерции, преодолевая силу сопротивления, возникающую при подаче жидкости под давлением в камеру 4 обратного хода и соединении камеры 3 прямого хода с атмосферой. Вследствие отсутствия участка замедленного движения ударного поршня 2 энергия единичного удара возрастает. Как только.происходит удар поршня 2 по инструменту 5, расход жидкости через отверстие 30 уменьшается до нуля и падает давление жидкости в сбросной камере 28 до атмосферного. Это приводит к на рушению равновесия золотника 13, который под действием силы со стороны пружины 19 перебрасывается в нижнее положение, соединяя камеру 4 обратного хода с напорной линией 24, а камеру 3 прямого хода со сбросом. Ударный поршень 2 начинает совершать обратный ход, и цикл повторяется. Применение изобретения позволяет повысить энергию единичного удара, что обеспечивается переключением распределительного золотника на холостой ход после нанесения удара поршнем по инструменту.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, включающий корпус, инструмент, ударный поршень, камеры рабочего и обратного ходов, распределительный ме.канизм со ступенчатым золотником, отличающийся тем, что, с целью повышения энергии единичного удара, на меньших ступенях золотника установлены подпружиненные к большей ступени поршни, образующие с корпусом и меньшими ступенями золотника поршневые полости, одна из которых сообщена с камерой рабочего хода, а другая - с камерой обратного хода.