Машина ударного действия Советский патент 1990 года по МПК B25D11/04 

Изобретение относится к машино- строению, в частности к машинам ударного действия, и может быть использовано в горном деле и строительстве при проведении строительно-монтажных работ.

Цель изобретения - повышение экс«- плуатационных характеристик путем уве личения энергии удара за счет исключения выброса воздуха из рабочей камеры, устранение соударения поршня и ударника за счет подачи воздуха в рабочую камеру перед сжатием воздушной подушки.

На фиг. 1 изображена машина ударного действия, разрез; на фиг. 2 - то же, в момент отрыва ударника от рабочего инструмента (фаза I); на фиг. 3 - то же, в момент компенсации утечек воздуха при перепуске воздуха из атмосферы в рабочую камеру (фа- за II); на фиг. 4 - то же, при встречном движении поршня и ударника при максимальном сжатии воздушной подушки (фаза III); на фиг. 5 - то же, при окончании рабочего цикла в мо- мент удара ударника о рабочий инструмент (фаза IV).

Машина ударного действия (фиг.1) содержит корпус 1, размещенный в нем механизм 2 преобразования кривошип- ного типа с кривошипом 3 радиуса г и установленный в радиальным зазором 4 в корпусе 1 цилиндр. 5. На внутренней поверхности 6 цилиндра 5 выполнены радиальные канавки 7, а в его стенке - радиальное отверстие 8 и дополнительное радиальное отверстие 9. В цилиндре 5 размещены поршень 10 и ударник 11.

Поршень 10 шарнирно соединен с ме ханизмом 2 преобразования кривошипного типа. Поршень 10 и ударник 11 образуют между собой рабочую камеру 12, в которой при положении поршня 1 0 и ударника 11, изображенном на фиг. 1, образуется воздушная подушка высотой Н 2,0-2,6г, где г - радиус кривошипа 3. При этом ударник 11 имеет высоту с боковой поверхности, меншую высоты Ъ радиальных к-анавок 7 (фиг. 1 и 3). Расстояние L от обращенной к кривошипу 3 кромки 13 радиальных канавок 7 до торца 14 ударника 11 обращенного в ту же сторону, в конце рабочего хода выбрано равным 1,6-1,0г В конце рабочего хода ударник 11 наносит удар по рабочему инструменту 15,

В частном случае исполнения (фиг. 1) расстояние Л от дополнительного радиального отверстия 9 до ближайших к кривошипу 3 кромок 13 радиальных канавок 7 выбрано равным 0,1- 0,13г.

Машина ударного действия работает следующим образом.

Перед пуском машины (фиг, 1) в рабочей камере 12 имеется воздушная подушка, а сама рабочая камера 12 открыта и сообщается с атмосферой через дополнительное радиальное отверстие 9 При вращении кривошипа 3, кинематически связанного с поршнем 10, последний, двигаясь по направлению к рабочему инструменту 15, вытесняет воздух через дополнительное радиальное отверстие 9. Диаметр дополнительного радиального отверстия 9 выбран из условия ускоренного перехода машины с холостого хода на рабочий режим. Наличие дополнительного радиального отверстия 9 позволяет сократить время перехода на рабочий режим до 0,5с. При отсутствии указанного отверстия 9 поршень 10 вытесняет лишний воздух через посадочные зазоры поршня 10 и ударника 11 в цилиндре 5. Тем самым увеличивается время перехода на рабочий режим.

В установившемся режиме машина работает следующим образом.

При ускоренном перемещении поршня 10 в сторону кривошипа 3 из положения нижней мертвой точки воздушная подушка растягивается и в рабочей камере 12 образуется разрежение (вакуум) . Под действием всасывающей силы вакуума ударник 11 отрывается от рабочего инструмента 15 и движется

вслед за поршнем 10. Момент отрыва ударника 11 от рабочего инструмента 15 соответствует фазе I рабочего цикла машины (фиг. 2). Создаваемая вса- сывающая сила вакуума достаточна, чтобы обеспечить ускоренное движение ударника 11 вслед за поршнем 10.

При переходе поршня 10 через верхнюю мертвую точку воздушная подушка продолжает оставаться в растянутом состоянии и ударник 11 имеет максимальную скорость разгона. В момент прохождения ударником 11 расстояния ,6-1,9г, где г - радиус кривошипа 3, осуществляется компенсация утечек воздуха из воздушной подушки рабочей камеры 12. Это фаза II рабочего цикла машины (фиг. 3).

Поскольку -высота b радиальных канавок 7 больше высоты с боковой поверхности ударника 11, то при движении ударника 11 между ним и кромками 13 радиальных канавок 7 образуются

5

0

щая сила вакуума уменьшается, а следовательно, уменьшается скорость разгона ударника 11. В результате снижается энергия удара ударника 11.

После компенсации утечек воздуха ударник 11 при своем движении перекрывает компенсационный зазор. Воздушная подушка становится замкнутой. Поршень 10 и ударник 11 движутся на-| встречу друг другу. Воздушная подушка сжимается. В определенный момент времени давление в воздушной подушке выравнивается с атмосферным. Причем высбта воздушной подушки больше начальной ее высоты, поскольку в фазе II (фиг. 3) произведена подпитка воздушной подушки дополнительной порцией воздуха и масса сжимаемого . воздуха несколько (на 3-4-%) увеличилась.

Сжатие воздушной подушки осуществляется до тех пор, пока сила упругости сжатого воздуха в рабочей камере

Изобретение относится к машинам ударного действия. Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик путем увеличения энергии удара за счет исключения выброса воздуха из рабочей камеры и устранение соударения поршня и ударника за счет подачи воздуха в рабочую камеру перед сжатием воздушной подушки. В стенке цилиндра 5 выполнено дополнительное радиальное отверстие 9. Расстояние от обращенной к кривошипу 3 кромки 13 радиальных канавок 7 до торца 14 ударника 11, обращенного в ту же сторону, в конце рабочего хода машины выбрано равным (1,6...1,9) R, где R - радиус кривошипа 3. Расстояние Δ от дополнительного радиального отверстия 9 до ближайших к кривошипу 3 кромок 13 радиальных канавок 7 выбрано равным (0,1...0,13) @ R₁, где R₁ - радиус кривошипа 3. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

компенсационные зазоры с максимальны- 25 12 не останавливает ударник 11, При

b-с

ми значениями, равными . Расположение верхней кромки 13 радиальных канавок 7. на расстоянии ,6-1,9r соответствует прохождению ударником 11 участка пути в конце зоны вакуума. За время прохождения ударником 11

Ъ-с зазоров -г- воздух через указанные

зазоры перепускается из атмсГсферы в рабочую камеру 12. В этом случае порция воздуха, перетекающая через зазоры, восполняет утечки воздуха за предыдущий цикл работы.

Высоту Ив воздушной подушки выбирают в пределах И 2,0-2,6г. При восполнении воздушной подушки з величива- ется масса воздуха, а следовательно, увеличивается энергия удара ударника 11 при последующем сжатии воздушной подушки.

Если величина L больше 1 ,9г, то расположение кромки 13 радиальных канавок 7 соответствует прохождению ударником 11 зоны сжатия воздушной подушки и происходит выброс воздз ха из рабочей камеры 12. В результате уменьшается масса энергоносителя в воздушной подушке и снижается энергия удара ударника 11.

Если величина L меньше 1,6г, то расположение кромки 13 радиальных канавок 7 соответствует прохождению ударником 11 зоны вакуума. Всасываю30

35

40

45

50

55

сжатии воздушной подушки часть воздуха (до 6 -3% - утечка) вытесняется через посадочные зазоры ударника 11 и поршня 10.

Фаза III, соответствующая моменту остановки ударника 11 при максимальном сжатии воздушной подушки, представлена на фиг. 4. В конечной фазе рабочего цикла поршень 10 продолжает движение вниз с оиредленным переносным ускорением. Сжатая воздушная подушка разжимается подобно сжатой пружине. Потенциальная энергия сжатой воздушной подушки сообщает ускорение ударнику 11 относительно поршня 10.

Ударник 11 приобретает ускорение, равное сумме его ускорений переносного и относительного движений, и на носит удар по рабочему инструменту 15. Причем основные конструктивные параметры машины выбраны таким образом, что удар ударника 11 по рабочему инструменту 15 происходит после прохождения поршнем 10 своей нижней мертвой точки (фаза IV, фиг,5)

Машина при выполнении ее в частном случае по п. 1 формулы изобретения работает следующим образом.

Дополнительное радиальное отверстие 9 (фиг. 1) расположено ниже торца поршня 10, находящегося в нижней мертвой точке. Таким образом, воздух из атмосферы постоянно поступает в

0

5

0

5

0

5

сжатии воздушной подушки часть воздуха (до 6 -3% - утечка) вытесняется через посадочные зазоры ударника 11 и поршня 10.

Фаза III, соответствующая моменту остановки ударника 11 при максимальном сжатии воздушной подушки, представлена на фиг. 4. В конечной фазе рабочего цикла поршень 10 продолжает движение вниз с оиредленным переносным ускорением. Сжатая воздушная подушка разжимается подобно сжатой пружине. Потенциальная энергия сжатой воздушной подушки сообщает ускорение ударнику 11 относительно поршня 10.

Ударник 11 приобретает ускорение, равное сумме его ускорений переносного и относительного движений, и наносит удар по рабочему инструменту 15. Причем основные конструктивные параметры машины выбраны таким образом, что удар ударника 11 по рабочему инструменту 15 происходит после прохождения поршнем 10 своей нижней мертвой точки (фаза IV, фиг,5).

Машина при выполнении ее в частном случае по п. 1 формулы изобретения работает следующим образом.

Дополнительное радиальное отверстие 9 (фиг. 1) расположено ниже торца поршня 10, находящегося в нижней мертвой точке. Таким образом, воздух из атмосферы постоянно поступает в

рабочую камеру 12. При ускоренном перемещении поршня 10 вверх из положения нижней мертвой точки ударник 11 отрывается от рабочего инструмента 15 и движется вслед за поршнем 10. Воздух из атмосферы через дополнительное радиальное отверстие 9 поступает в рабочую камер} - 12 и разрежение в ней несколько уменьшается. Однако всасывающая сила вакуума достаточна, чтобы обеспечить движение ударника 11 вслед за поршнем 10 (фиг. 2, фаза I).

При переходе поршня 10 через верхнюю мертвую точку воздушная подушка продолжает оставаться в растянутом состоянии и ударник 11 имеет макси- мальную скорость разгона. Происходит подпитка рабочей камеры 12 воздухом в течение всего времени, соответствующего зоне вакуума.

В момент прохождения ударником 11 расстояния ,6-1,9r осуществляется компенсация утечек воздуха из воздушной подзтшки (фаза II, фиг. 3). В этом случае компенсация утечек осуществляется из двух источников: из дополнительного радиального отверстия 9 в пределах 3-4% от общей массы воздуха и через компенсационные зазоры с

Ь-с

максимальным значением , т.е. осуществляется смешанная компенсация.

После окончания фазы II ударник 11 проходит расстояние ,1-0,13 радиуса кривошипа и закрывает рабочую камеру 12, Воздушная подушка становится замкнутой. Поршень 10 и ударник 11 движется навстречу друг другу. Воздушная подушка сжимается до тех пор, пока сила упругости сжатого воздуха не останавливает ударник 11. Далее машина работает так же, как при- выполнении ее по п. 1 формулы (фиг. 4 и 4, фазы III и IV).

Если расстояние Д выбрать меньше 0,1 г кривошипа, то дополнительное радиальное отверстие 9 попадает в зону более глубокого вакуума, в результате чего уменьшается глубина вакуума

0

5

0

5

0

5

0

5

в рабочей камере 12 при движении поршня 10 из начального положения при запуске машины. Поэтому ухудшаются условия запуска машины, в особенности, при низких температурах, когда застывшая смазка создает дополнительное сопротивление движению ударника 11. Если расстояние выбрать больше 0,13г, то дополнительное радиальное отверстие 9 попадает в зону сжатия воздушной подушки. В результате этого ухудшаются термодинамические параметры воздушной подушки. В конечном счете это может привести к выбросам воздуха из рабочей камеры 12 и соударению ударника 11 и поршня 10.

Формула изобретения

с высотой боковой поверхности, меньшей высоты радиальных канавок, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик путем увеличения энергии удара за счет исключения выброса воздуха из рабочей камеры, в стенке цилиндра выполнено дополнительное радиальное отверстие, а расстояние от обращенной к кривошипу кромки радиальных канавок- до торца ударника, обращенного в ту же сторону, в конце рабочего хода выбрано равным 1,6- 1,9 радиуса кривошипа.

Фиг.1

Фиг.З

В

Фиг. 4

Фиг.5