Пневмогидравлическое устройство ударного действия Советский патент 1989 года по МПК E21C37/24 B25D9/00 

сд

о vl

а оо

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам ударного действия для разрушения горных пород.

Цель изобретения - повышение энергии единичного удара за счет исключения затрат энергии на вытеснение рабочей жидкости из камеры холостого хода.

На чертеже представлено устройство.

Пневмогидравлическое устройство удар- ного действия состоит из корпуса 1 с кольцевыми проточками постоянного давления 2, управления 3, слива 4, бойка 5 с проточками 6 и 7, гидроуправляемого распределителя 8 с полостями управления 9 и 10, поршня 11, контактируюш.его с плунжером 12, и инструмента 13. Боек 5 с корпусом 1 образует камеры рабочего хода 14 и холостого хода 15, от которой расточкой отделена тормозная полость 16. Поршень 11, плунжер 12 и корпус 1 образуют вспомогательную каме- ру 17, изолированную поршнем II от аккумулирующей камеры 18, заполненной упругим элементом (например: пружина, газ, резиновые шарики и т. п.). Плунжер 12 и корпус 1 образуют рабочую камеру 19. В сливной гидролинии установлен обратный клапан 20.

Камера 14 рабочего хода заполнена сжатым газом. Полость 10 выполнена с рабочей площадьюJ, по величине большей рабочей площади полости 9. Камера 15 холостого .кода связана с напорной и сливной магист- ралями через распределитель 8, полости 9 и 10 которого сообщены соответственно с напорной магистралью и проточкой 3 корпуса 1. Распределитель 8 выполнен с дополнительным выходом, связанным периодиче

ски с напорной магистралью насоса и слив

ной магистралью и сообщенным с рабочей камерой 19. Вспомогательная камера 17 сообщена со сливной магистралью перед клапаном 20.

Вспомогательная камера 17 выполнена с рабочей площадью, не меньшей по величине рабочей площади камеры 15 холостого хода.

Плунжер 12 выполнен с рабочей площадью, не большей по величине частного от деления величины расхода насоса и ско-. рости соударения бойка с инструментом.

Боек, поршень и плунжер выполнены с соотношением массы бойка и суммы масс поршня и плунжера, не меньшим по величине соот- нощенйя рабочих площадей камеры холостого хода и рабочей камеры.

Математически указанные зависимости можно записать

с . с ,. 5р.к. tUf,

Ов.к.ох.х., ор-к.тт-;- г-9

Vy Ох.х. tUf

(1)

где SH.K., Sx.x., SR.K. - соответственно площадь камеры вспомогательной холостого хода, рабочей камеры;

р 5 5

0

5

0

5

3

QH - производительность насоса;

Vy - скорость соударения бойка с инструментом; т, и mgf- соответственно масса подвижных элементов (поршня И, плунжера 12) и бойка.

Работа устройства.

В исходном положении боек 5 под действием давления сжатого газа в камере 14 прижат к инструменту 13, при этом он перекрывает расточку камеры 15, а проточка 7 сообщает проточки постоянного давления 2 и управления 3 с проточкой 4 слива, поэтому пнев.могидравлическое устройство ударного действия не работает при включенном насосе а жидкость из напорной магистрали через проточку 2, проточку 7 и проточку- 4 перетекает в сливную магистраль.

Когда корпус 1 подается на забой, инструмент 13 смещает боек 5 (по чертежу вправо), в результате проточка 2 постоянного давления отсекается от проточки 4 слива, а проточка камеры 15 открывается и жидкость от распределителя под давлением поступает в камеру 15 холостого хода (данный момент изображен на чертеже). Одновременно с этим распределитель 8 сообщает рабочую камеру 19 со сливной магистралью. Боек 5 под действием давления жидкости в камере холостого хода перемещается (по чертежу вправо), совершая обратный ход, в процессе которого сжимается газ в камере 14 рабочего хода, в результате чего происходит накопление потенциальной энергии. В это же время поршень 11 и плунжер 12 под действием упругого элемента в камере 18 перемещаются (по чертежу влево) и жидкость из вспомогательной камеры 17 и рабочей камеры 19 вытесняется в сливную магистраль. При завершении обратного хода бойка проточка 6 сообшает проточку 2 постоянного давления с проточкой 3 управления и жидкость из напорной магистрали поступает в полость 10 управления распределителя 8. В этот момент полости 9 и 10 управления сообщены с напорной магистралью} но так как площадь полости 10 больше, чем полости 9, распределитель 8 переключается (по Ч1:ртежу влево) и соединяет камеру холостого хода со вспомогательной камерой и сливной магистралью, а рабочую камеру 19 - с напорной магистралью.

В результате происходит одновременно два процесса: перемещение поршня 11 под действием жидкости, поступающей в рабочую камеру 19 от насосали разгон бойка 5 под действием газа в камере 14 рабочего хода. При перемещении поршня И (по чертежу вправо) происходит увеличение объема вспомогательной камеры 17, в которую всасывается жидкость, вытесняемая бойком 5 из камеры холостого хода. Подсос

жидкости во вспомогательную камеру 17 из маслобака не происходит, так как закрывается обратный клапан 20, установленный в сливной гидролинии.

В конце участка разгона боек 5 совершает удар по инструменту 13. Одновременно с этим проточка 7 сообщает проточку 3 управления с проточкой 4 слива и жидкость из полости 10 управления вытесняется в сливную магистраль, распределитель 8 под действием жидкости, действующей со стороны полости 9 управления, переключается (по чертежу вправо) и сообщает камеру холостого хода с напорной магистралью, а рабочую камеру 19 - со сливной магистралью. После передачи, бойком 5 энергии забою (породе) через инструмент 13 корпус- 1 подается на забой и рабочий цикл повторяется, как описано выше.

В процессе обратного хода бойка 5 жидкость из вспомогательной камеры 17 под действием сжатого упругого элемента в камере 18 вытесняется на слив. К повторному разгону бойка 5 вспомогательная камера 17 освобождается от жидкости, т. е. поршень 11 находится по чертежу слева.

В период рабочего хода бойка (разгона) производительность по вытеснению жидкости из камеры холостого хода определяется

QBblT S .x. Упр,

где Sx.x -площадь камеры обратного хода;

Упр. - скорость перемещения бойка.

Максимальную скорость боек имеет в момент соударения с инструментом Vy, которой соответствует максимальный расход жидкости из полости холостого хода:

QB. х-х. Vу.

Вспомогательная камера обеспечивает прием вытесняемой жидкости, т. е. ее площадь SB.K. должна быть не менее площади камеры холостого хода Sxx., а перемещаться подвижные элементы должны со скоростью не менее Vy, но за счет расхода насоса Q. Чтобы обеспечить скорость Vy насос должен подавать жидкость в рабочую камеру, плос QX щадь которой определяется 6р.к.- .

а

Для перемещения двух тел с равной скоростью они должны иметь равные массы и на них должны действовать равные силы, т. е. чтобы у них были равны ускорения. В нашем случае ускорение подвижных элементов должно быть равно ускорению бойка:

.

Силы, которые перемещают боек (Fj-) и подвижные элементы (Р„), пропорциональны площадям, на которые действуют рабочая жидкость, поступающая от насоса (для бой г - Sx.x., для подвижных элементов - SP.K), и давлению Р насосом:

fs 5х.х . Р« ; .к.р, . Таким образом:

f Fg

a,ae или , гпц mg

или

Sp.K..

т

Sx.x.ft,

те

отсюда

Sp.K.ГП„

оз.з. ГПб

(2)

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При выполнении соотнощений (1) жидкость из камеры холостого хода вытесняется во вспомогательную камеру, объем которой увеличивается пропорционально уменьшению объема камеры холостого хода. При этом перемещение подвижных элементов, образующих вспомогательную камеру, осуществляется за счет энергии жидкости, поступающей в рабочую камеру 19 от насоса, а не за счет энергии газа в камере 14 рабочего хода.

При выполнении подвижных элементов с массой, меньшей чем расчетная из уравнения (2):

Sp-K.-ma- . ,

.Зх.х.

ускорение, а следовательно, скорость их будет выше, чем у бойка, и вспомогательная ка.мера будет выполнять функции отсасывающего насоса, что дает дополнительное увеличение энергии при ударе.

Формула изобретения

Пневмогидравлическое устройство ударного действия, включающее корпус, образующий с имеющим проточки бойком камеру рабочего хода и камеру холостого хода, связанную попеременно с напорной магистралью насоса и сливной магистралью через распреде.литель, одна полость управления которого сообщена с напорной магистралью, а другая - с кольцевой проточкой корпуса, и инструмент, отличающееся тем, что, с целью повышения энергии единичного удара за счет исключения затрат энергии на вытеснение рабочей жидкости из камеры холостого хода, оно снабжено поршнем и плунжером, расположенными в корпусе и образующими с ним рабочую, вспомогательную и аккумулирующую камеры, и обратным клапаном, установленным в сливной магистрали, причем распределитель выполнен с дополнительным выходом, связанным попеременно с напорной и сливной магистралями, при этом рабочая камера сообщена с дополнительным выходом распределителя, а вспомогательная камера сообщена со сливной магистралью, причем вспомогательная каме715079638

pa выполнена с рабочей площадью, не мень-бойка и суммы масс поршня и плунжера,

шей по величине рабочей площади камерыне меньшим по величине соотношения рабохолостого хода, при этом боек, поршень ичих площадей камеры холостого хода и раплунжер выполнены с соотношением массыбочей камеры.

Изобретение относится к устройствам ударного действия для разрушения горных пород. Цель - повышение энергии единичного удара за счет исключения затрат энергии на вытеснение рабочей жидкости из камеры /К/ холостого хода. Пневмогидравлическое устройство включает корпус 1 и боек 5 с проточками 6,7. Боек 5 с корпусом 1 образуют К 14 рабочего хода и К 15 холостого хода. При этом К 15 связана попеременно с напорной магистралью насоса и сливной магистралью через распределитель с полостями 9,10. Полость 9 сообщена с напорной магистралью насоса, а полость 10 - с проточкой 2 корпуса 1. В корпусе 1 размещены поршень 11 и плунжер 12, образующие с ним рабочую К 19, вспомогательную К 17 и аккумулирующую К 18. В сливной магистрали установлен обратный клапан 20. При этом К 19 сообщена с дополнительным выходом распределителя 8, К 17 выполнена с рабочей площадью, не меньшей по величине рабочей площади К 15. Плунжер 12 выполнен с рабочей площадью, не большей по величине частного от деления величин расхода насоса и скорости соударения бойка 5 с инструментом 13. Поршень 11, плунжер 12 и боек 15 выполнены с соотношением массы бойка 5 и суммы масс поршня 11 и плунжера 12, не меньшим по величине соотношения рабочих площадей К 15 и К 19. Под действием газа в К 14 боек 5 разгоняется. В это время масло от насоса поступает в К 19 и перемещает поршень 11, обеспечивая отсос масла из К 15 в К 17. 1 ил.