Компрессионно-вакуумная машина ударного действия Советский патент 1986 года по МПК B25D9/16 

2.Машина по п. I, отличающаяся тем, что гильза установлена с возможностью поворота относительно ствола.

3.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что гильза установлена неподвижно относительно корпуса, а ствол - с возможностью поворота вокруг собственной оси.

4.Машина по п. 3, отличающаяся тем, что гильза выполнена заодно с корпусом.

1

Изобретение относится к машиностроению, а в частности, к компрессионно-вакуумным машинам ударного действия, например электромолоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, машиностроении и других областях промышленности для образования отверстий в горных породах, строительных материалах, а также их разрушения.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования энергии удара машины.

На фиг. 1 представлена компрессионно- вакуумная машина ударного действия, продольный разрез, с враш,аюшейся гильзой, где ( - расстояние компенсационных отверстий от торца ударника; на фиг. 2 - совмешенный график перемешений поршня (SH) и ударника (Зуд ), поясняюпдий принцип работы машины с регулируемой энергией удара, где Зуд - траектория перемешения ударника при максимальной энергии удара, когда воздушная подушка и атмосфера со- обшены одним из рядов, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси ствола компенсационных отверстий; Зуд - траектория перемещения ударника при открытом дополнительном компенсационном отверстии, расположенном в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола, с основным компенсационным отверстием; Зуд2 - траектория перемешения ударника при открытом дополнительном компенсационном отверстии, смешенном по оси ствола относительно основного компенсационного отверстия в сторону ударника; Зудз - траектория перемешения ударника при открытом дополнительном отверстии, смешенном по оси ствола относительно основного компенсационного отверстия в сторону поршня; I - расстояние от основного компенсационного отверстия до торца ударника при его нижнем рабочем положении касания с рабочим инструментом; 12 - расстояние от дополнительного компенсационного отверстия, смещенного по оси ствола относительно основного компенсационного отверстия в сторону ударника, до торца ударника, причем ta - рас5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что гильза установлена с возможностью продольного перемеш,ения относительно ствола и в ней выполнен косой паз или ряд отверстий с последовательно увеличиваюш,имся размером в продольном относительно оси ствола направлении.

5

стояние от дополнительного компенсацион ного отверстия, смешенного по оси ствола относительно основного компенсационного отверстия в сторону поршня, до торца ударника, причем nil - точка траектории Зуд2, в которой ударник перекрывает компенсационное отверстие, расположенное на расстоянии Ь; гпг - точка траектории 3y.i2, в которой ударник вскрывает компенсационное отверстие, расположенное на рас0 стоянии 12,-, гпз и та - точки траектории 3, в которых поршень вскрывает компенсационное отверстие, расположенное на расстоянии 1з; П14 - точка траектории 3„, в которой поршень закрывает компенсационное отверстие, расположенное на расстоянии 1з; tg - время, в течение которого ударник, перемещаясь по траектории Зуд2, перекрывает компенсационное отверстие, расположенное на расстоянии 12; 1з и .з - время, в течение которого поршень при своем перемещении

0 перекрывает компенсационное отверстие, расположенное на расстоянии 1з; а - угол поворота кривошипа привода; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, по плоскости расположения компенсационных отверстий с вращающейся гильзой и открытым основ5 ным компенсационным отверстием; на фиг. 4 - то же, по плоскости расположения компенсационных отверстий с вращающейся гильзой при открытых двух компенсационных отверстиях; на фиг. 5 - то же, по плоскости расположения компенсационных отверстий при неподвижной гильзе и вращающемся стволе; на фиг. 6 - то же, по плоскости расположения компенсационных отверстий при вращающемся стволе, выполненной заодно с корпусом; на фиг. 7 - вид Б на фиг. 3, на ствол с компенсационными отверстиями, расположенными в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола, и гильзу, имеющую косой паз для перекрытия заданного числа указанных отверстий при осевом перемещении гильзы; на

0 фиг. 8 - вид В на фиг. 4, на ствол с ко.м- пенсационными отверстиями, расположенными в одной плоскости, перпендикулярной

0

оси ствола, и гильзу, имеющую ряд отверстий с увеличивающимся размером в продольном относительно оси ствола направлении, для перекрытия заданного числа компенсационных отверстий при осевом перемещении гильзы.

Компрессионно-вакуумная машина ударного действия (фиг. 1) содержит корпус 1, размещенные в нем привод 2, рабочий инструмент 3, ствол 4, в котором установлены связанный с приводом 2 поршень 5 и ударник б, на которых имеются уплотнения 7 и 8 соответственно. Ударник связан с поршнем 5 с помошью воздушной подушки 9 и периодически, в такт движениям поршня 5, взаимодействует с рабочим инструментом 3. В стволе 4 в зоне рабочего торца 10 поршня 5 при его положении в нижней мертвой точке выполнены компенсационные отверстия 11 -14, которые расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола 4. В стволе 4 выполнено также другое компенсационное отверстие 15, расположенное в зоне воздушной подушки 9 непосредственно над торцом 16 ударника 6 в его крайнем рабочем положении, когда он касается рабочего инструмента 3. В зоне расположения компенсационных отверстий 11 -14 размещена охватывающая ствол гильза 17, и.мею- щая отверстия 18-21 (фиг. 3). В гильзе

17выполнен паз 22, взаимодействующий с эксцентриковым рычагом 23 ручки 24, установленной в корпусе 1. В случае выполнения гильзы 17 неподвижной относительно корпуса 1 (фиг. 5) в стволе 4, с целью обеспечения его вращения вокруг собственной оси, выполнен паз 25, взаимодействующий с эксцентриковым рычагом 23 ручки 24. При выполнении гильзы 17 заодно с корпусом 1 (фиг. 6), в последнем выполнены пазь 26- 29 аналогичные по размерам и расположению отверстиям 18-21 в гильзе 17. В том случае, если перекрытие компенсационных отверстий 11 -14 осуществляется осевым перемещением гильзы 17, в последней имеется для этого кольцевая проточка 30, взаимодействующая с эксцентриковым рычагом 23, и косой паз 31 (фиг. 7), или ряд отверстий 32-35 с последовательно увеличивающимся размером в продольном относительно оси ствола 4 направлении (фиг. 8).

Компрессионно-вакуумная машина ударного действия работает следующим образом.

В исходном положении ударной машины (фиг. 3) воздушная подушка 9 сообщается с атмосферой через одно компенсационное отверстие 11 в стволе 4, а также отверстие

18в гильзе 17.

Для предотБрац.1ения износа уплотнений 7 и 8 ударника 6 и поршня 5 диаметр указанного компенсационного отверстия 1 1 делается как можно меньше. Для получения стабильности работы ударной машины при изменении величины отскока ударника 6 от рабочего инстру.мента 3 во время работы

5

С материалами различной прочности, указанное компенсационное отверстие выполняется по возможности дальше от торца 16 ударника 6.

с Указанное расстояние I (фиг. 1) компенсационного отверстия 11 от торца 16 ударника 6 окончательно выбирается из расчета получения макси.мальной энергии удара. На практике компенсационное отверстие 1 рас- полагается в зоне торца 10 поршня 5 при

О его нахождении в нижней мертвой точке. В этом случае при обратном ходе поршня 5 в воздушной подушке 9 образуется достаточно глубокий вакуум, чтобы поднять ударник 6 на максимально возможную высоту. При прямом ходе поршня 5 между ним и ударником 6 образуется достаточно высокое давление, чтобы разогнать ударник 6 в направлении рабочего инструмента 3, обеспечивая при этом высокую скорость соударения последних (кривая Зуд на фиг. 2).

0 Компенсационное отверстие 15, расположенное непосредственно у торца 16 ударника 6 (фиг. 1), мало влияет на работу машины Б ударном режиме, так как время, в течение которого оно сообщает воздушную подуп1ку 9 с атмосферой, очень мало

5 и служит для обеспечения надежного перехода машины с холостого, безударного режима на рабочий ударный режим.

При повороте гильзы 17 из исходного по- ложершя (фиг. 3) на угол, при котором вскрывается дополнительное компенсационное отверстие 12 (фиг. 4), расположенное в плоскости, перпендикулярной оси ствола 4 на расстояние t от торца ударника, воздушная подушка 9 сообщается с атмосферой двумя компенсационными отверстиями 11 и 12. В этом случае вакуум, образующийся при обратном ходе поршня 5, менее глубокий, и ударник 6 поднимается из исходного положения (фиг. 1) на меньшую высоту, снижая тем самым путь разгона ударника 6 при прямо.м ходе поршня 5 на удар.

0 В этом случае обеспечивается снижение энергии удара на величину, определяемую крутизной траектории перемещения ударника 5ул1 (фиг. 2).

При таком расположении дополнительного компенсационного отверстия 12 достигает5 ся наиболее глубокое снижение энергии удара ударника 6. Любое другое расположение дополнительного компенсационного отверстия 12 приводит к менее резкому падению энергии удара. Если дополнительное отверстие расположено на расстоянии Ь от торца 16 ударника 6 (фиг. 1) меньшем, чем I, подъем ударника 6 под действием вакуума в воздушной подушке 9 сопровождается перекрытием дополнительного компенсационного отверстия Bml (фиг. 2) и в зоне

5 максимального сжатия воздушной подушки 9 от ml до т2 на траектории движения ударника 6 открыто только одно компенсационное отверстие 11, расположенное на расстоя

НИИ от торца 16 ударника 6. На участке от ml до т2 в воздушной подушке 9 при этом в течение времени t2 действует давление большее, чем в том случае, если дополнительное компенсационное отверстие 12 располагалось бы на расстоянии С от торца 16 ударника 6 в данном устройстве.

Повышение давления в воздушной подушке приводит к более быстрому изменению направления движения ударника 6 на удар, сообщая при этом ему большую скорость соударения с рабочим инструментом 3 и, как следствие, большую энергию удара. Чем ближе располагается дополнительное компенсационное отверстие к торцу ударника 6, тем меньше оно влияет на снижение его энергии удара, определяя тем самым некоторый предел ее уменьшения. Если дополнительное компенсационное отверстие расположено на расстоянии 1з от торца ударника 6 (фиг. 1} большем, чем t, оно попадает в зону движения поршня 5 и на участках от тЗ в течение времени is и т4-т5 в течение времени ts перекрывает указанное отверстие. При этом глубина вакуума в воздушной подушке 9 на участке ts и давление на участке 1з увеличиваются, приводя к большему подъему ударника 6 (траектория движения ударника 6), а затем и к большей скорости его сближения с рабочим инструментом, что в конечном итоге обеспечивает большую энергию удара, чем в известной ударной машине, когда дополнительное компенсационное отверстие расположено в плоскости, перпендикулярной оси ствола на расстоянии t от торца 16 ударника 6. Чем больше удаление дополнительного отверстия от торца 16 ударника 6, тем меньше оно влияет на снижение его энергии удара, определяя таким образом некоторый другой предел ее уменьшения.

При расположении таким образом дополнительных компенсационных отверстий 11 - 14 на одном уровне относительно торца 16 ударника, воздушная подушка получает возможность сообщения с атмосферой возможно более длительное время в течение рабочего цикла и эффективно снижает энергию удара при открывании каждого последующего компенсационного отверстия вплоть до нуля.

Перекрытие компенсационных отверстий 11 -14, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси ствола 4, возможно различными способами, каждый из которых обладает определенным преимуществом.

Наиболее просто перекрытие отверстий 11 -14 осуществляется гильзой 17, установленной на стволе 4 с возможностью вращения вокруг последнего (фиг. 3). Поворотом ручки 24 с помощью эксцентрикового рычага 23, взаимодействующего с пазом 22 1 ильзы 17, последняя поворачивается на угол достаточный для того, чтобы осуп 1ествить совмещение отверстия 19 гильзы 17 и допол0

5

0

5

0

0

5

0

5

нительного компенсационного отверстия 12 (фиг. 4). Дальнейшее вращение ручки 24 приводит к повороту гильзы до совмещения отверстия 20 гильзы 17 с другим дополнительным компенсационным отверстием 13, оставляя при этом открытым два предыдущих компенсационных отверстия 11 и 12, что обеспечивается различным положение.м отверстий 18-21 в гильзе 17 и их конфигурацией, и так далее до совмещения всех отверстий 18-21 гильзы 17 с компенсационными отверстиями 11 -14. Такой вариант выполнения машины позво.тяет сократить ее осевые габариты.

В другом варианте выполнения мащины гильза 17 установлена в корпусе 1 неподвижно, а ствол имеет возможность вращаться вокруг своей оси (фиг. 5). При этом поворот ствола 4 осу цествляется той же ручкой 24 через эксцентриковый рычаг 23, вза- и.модействующий с пазом 25, выполненным в стволе 4. Схема перекрытия ко.мпенсацион- ных отверстий 11 -14 аналогична предыдущему варианту. При неподвижной установке в корпусе 1 гильзы 17 ствол 4 имеет более плотную посадку относительно корпуса 1, так как в этом случае есть только одна подвижная посадка - между стволом 4 и гильзой 17.

Выполнение гильзы 17 заодно с корпу- со.м 1 (фиг. 6) дает возможность освободиться от гильзы 17. Для вскрытия компенсационных отверстий 11 -14 в корпусе 1 имеются соответствующие пазы 26-29, благодаря чему обеспечивается технологическая простота в изготовлении.

В соответствии с другим вариантом выполнения гильза 17 снабжена косым пазом 31 (фиг. 7) или рядом отверстий 32-35 с последовательно увеличивающи.мся размером в продольном направлении (фиг. 8) и установлена с возможностью осевого перемещения. Поворотом ручки 24 с помощью эксцентрикового рычага 23, взаимодействующего с круговой проточкой 30 гильзы 17, последняя имеет возможность осевого перемещения относительно ствола 4. Указанное перемец.1ение сопровождается перекрытие.м любого заданного числа компенсационных отверстий 11 -14 за счет изменяющегося в осевом направлении размера отверстий 32- 35 гильзы 17 или скоп1енного паза 31 в ней. .Благодаря отсутствию сложного в изготовлении паза 22 в гильзе 17, такой вариант обеспечивает технологическую простоту изготовления последней.

Предлагаемая компрессионно-вакуумная машина ударного действия по сравнению с базовой моделью, в качестве которой взят серийно выпускаемый перфоратор НЭ4712, обеспечивает широкий диапазон регулирования энергии единичного удара ударника; повышенную надежность бурового инструмента при бурении материалов невысокой прочности; повышение надежности муфты предельного момента механизма вращения перфоратора.

Экономический эффект обеспечивается за счет повышения надежности муфты предельного момента. При бурении материалов небольшой прочности, когда производительность разрушения превышает производительность выноса буровой мелочи, что приводит к частому заклиниванию бура, муфта предельного момента продолжительное время работает на износ в стопорном режиме.

Указанное обстоятельство приводит к ускоренному износу рабочих поверхностей муфты, и, как следствие, к быстрому падению передаваемого ею момента ниже предельного. В этом случае муфта подлежит замене на запасную, входяшую в комплект перфоратора ИЭ 4712. Устройство эффективного регулирования энергии удара дает возможность снизить частоту заклинивания бура и тем самым облегчить режим работы предохранительной муфты до такой степени, что отпадает необходимость в запасной муфте.

Л-Л

Фиг. 2

77 / у. /g V 27

2., 2

17

23

П

/9

ya.z 7

У J Ч

А-А

18

22

Фиг.5

В

Z9

24

Фиг.д

Фиг.7

Щ /3 J2v 11 Ц