Компрессорно-вакуумная машина ударного действия Советский патент 1992 года по МПК B25D11/12 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрическим молоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, геологоразведочных и буровзрывных работах для разрушения строительных материалов и горных пород и образования в них отверстий.

Известны компрессионно-вакуумные машины ударного действия, содержащие корпус, размещенные в нем привод, ступенчатый цилиндр с размещенным в его большей ступени поршнем, кинематически связанным с приводом и ударником, связанным с поршнем воздушной подушкой, а также рабочий инструмент, с которым взаимодействует ударник.

В указанных машинах большая и меньшая ступени цилиндра сообщаются через отверстия в стенке, разделяющей обе ступени. При переходных режимах ударной машины величина перемещения ударника под действием вакуума может быть больше, чем это регламентирует перегородка между ступенями цилиндра. Происходит удар между ударником и перегородкой, что снижает надежность машины.

СО СО

Наиболее близкой к предлагаемой технической сущности является компрессионно-вакуумная машина ударного действия, содержащая корпус, размещенные в нем привод с осью, ступенчатый цилидр с размещенными в его большей ступени поршнем, кинематически связанным с приводом, и в меньшей - ударником.

В известной машине отсутствует перегородка, разделяющая меньшую и большую ступени цилиндра. Однако при определенных параметрах ударной машины величина максимального перемещения ударника под действием вакуума может быть больше, чем длина меньшей ступени цилиндра, так что часть тела ударника может оказаться в большей ступени цилиндра. При этом во время прямого хода поршня между цилиндрической поверхностью ударвйТа Й ётенками большей ступени цилиндра образуется полость, в которой происходит сжатие воздушной подушки, а ударник своим верхним торцом может соударяться с дном поршня. Прямые соударения поршня с ударником снижают надежность машины.

Цель изобретения - повышение надежности компрессионно-вакуумной машины ударного действия и уменьшение ее габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в компрессионно-вакуумной машине ударного действия, содержащей корпус, размещенные в нем привод с осью, ступенчатый цилиндр с размещенными в его большей ступени поршнем, кинематически связанным с приводом, и меньший - ударником, поршень выполнен ступенчатым, меньшая его ступень размещена в меньшей ступени цилиндра с образованием воздушной подушки между торцами поршня и ударника и снабжена каналами, соединяющими большую ступень цилиндра с его меньшей ступенью на максимальном удалении поршня от оси привода.

В предлагаемой машине ударник на конечном отрезке своего обратного хода (вверх в сторону поршня) после того, как он перекроет отверстия клапанов в малой ступени цилиндра, оказывается связан только с малой ступенью поршня через замкнутую рабочую камеру, расположенную в меньшей ступени цилиндра и исключающую прямое соударение ударника и поршня. В то же время остальной путь ударника связан через воздушную подушку с большей и меньшей ступенями цилиндра и при этом характер работы машины ничем не отличается от прототипа. Сохранение работоспособности прототипа и в то же время исключение возможных соударений ударника и поршня составляют сущность изобретения.

Выполнение поршня ступенчатым, повторяющим поперечное сечение большой и

малой ступеней цилиндра, дает возможность изменить направление движения ударника в своем крайнем верхнем положении не прямым соударением ударника и поршня, а через замкнутую рабочую камеру,

0 образованную ударником и меньшей ступенью поршня. Благодаря отсутствию соударения ударника и поршня повышается надежность машины. Наличие замкнутой рабочей камеры, исключающей прямые соу5 дарения ударника и поршня, позволяет со- кратить длину воздушной подушки и, следовательно, общие габариты машины.

На фиг. 1 изображена компрессионно- вакуумная машина ударного действия в ис0 ходном положении, когда ударник находится в положении касания с рабочим инструментом, а поршень - в положении максимального удаления от оси привода - оси вращения кривошипно-шатунного ме5 ханизма (положение нижней мертвой, точки поршня), продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в положении верхней мертвой точки поршня, когда ударник и малая ступень поршня образуют замкнутую рабочую камеру.

0 Компрессионно-вакуумная машина ударного действия содержит корпус 1 (фиг. 1), размещенные в нем привод (не показан), на оси 2 вращения которого размещен кривошип но-шатунный преобразовательный

5 механизм 3, и ступенчатый цилиндр 4, имеющий большую ступень 5 соответственно с большим диаметром и меньшую ступень 6 соответственно с меньшим диаметром. В ступенчатом цилиндре 4 размещен ступен0 чатый поршень 7, кинематически связанный через кривошипно-шатунный механизм 3 с приводом. Поршень 7 имеет большую ступень 8 и меньшую ступень 9, сопрягаемые соответственно с большей и меньшей ступе5 нями 5 и 6 цилиндра 4. В цилиндре 4, в меньшей его ступени б, также размещен ударник 10, связанный с поршнем 7 возуд- шной подушкой 11. В большей ступени 5 цилиндра 4 имеется камера 12, ограничен0 на я его стенками с одной стороны и стенками меньшей ступени 9 поршня 7 и дном 13 его большей ступени 8 с другой стороны (фиг. 2).

Камера 12 сообщается с меньшей сту5 пенью б цилиндра 4 каналами 14 Отверстия 15 и 16, выполненные в стенках цилиндра, с помощью которых канал 14 сообщает соответственно большую и меньшую ступени 5 и 6 цилиндра 4. размещены на уровне торцов 13 и 17 соответственно большей и меньшей ступеней 8 и 9 поршня 7, находящегося на максимальном удалении от оси 2 вращения кривошипно-шатунного механизма 3 или от оси 2 привода (фиг. 1). Ударник 10 в своем крайнем нижнем положении касается рабочего инструмента 18, закрепленного в корпусе 1. В крайнем верхнем положении (фиг. 2) ударник 10, перекрывая своей боковой поверхностью отверстия 16, образует между торцом 17 меньшей ступени 9 поршня 7 и собственным торцом 19 замкнутую рабочую камеру20.

При нахождении ударника 10 (фиг. 1}в своем крайнем нижнем положении торцы 13 и 17 поршня 7 и собственный торец 19 ударника 10 образуют наряду со стенками ступенчатого цилиндра 4 воздушную подушку 11.

Компрессионно-вакуумная машина ударного действия работает следующим образом.

Поршень 7 под действием привода, двигаясь из положения нижней мертвой точки (фиг. 1) вверх, образует в воздушной подушке 11 разрежение, заставляющее двигаться ударник 10 вслед за поршнем 6 вверх. При своем движении вверх(обратном ходе)удар- ник ТО своей боковой поверхностью перекрывает отверстия 16, соединяющие каналом 14 камеру 12 и меньшую ступень 6 цилиндра 4. При этом между ударником 10 и торцом 17-меньшей ступени 9 поршня 7 образуется замкнутая рабочая камере 20 (фиг. 2). Поршень 7. достигая верхней мертвой точки, меняет направление своего движения и перемещается навстречу ударнику 10. При этом в рабочей камере 20 между ударником 10 и меньшей ступенью 9 поршня 7 повышается давление, тормозящее движение ударника 10, а затем меняющее его направление движения на обратное. При закрытых боковой поверхностью ударника 10 отверстиях 16 движение поршня 7 вниз навстречу ударнику 10 сопровождается сжатием воздуха и повышением его давления в камере 12. Во время своего прямого хода ударник 10 своей боковой поверхностью вскрывает отверстия 16, сообщающие камеру 12 и меньшую ступень 6 цилиндра 4. В момент вскрытия отверстий 16 избыточное давление, образованное в камере 12 при прямом ходе поршня 7, уравнивается с давлением в рабочей камере 19 и дальнейшее движение ударника 10 на удар происходит под воздействием давления в воздушной подушке 11, создаваемого поршнем 7 как в известных компрессионно-вакуумных машинах ударного действия. При своем прямом ходе ударник 10 взаимодействует с рабочим инструментом 18. Далее цикл повторяется.

Таким образом, выполнение поршня 7 ступенчатым, имеющим сопряженную со 5 ступенчатым цилиндром 4 конструкцию, и наличие каналов 14. сообщающих обе ступени цилиндра 4, позволяют осуществить взаимодействие поршня 7 с ударником 10 при достижении последним своего крайнего 10 верхнего положения через замкнутую рабочую камеру 20 и исключить прямое соударение ударника 10 и поршня 7. что увеличивает надежность машины. Соединение каналами 14 обеих ступеней 5 и 6 цилин- 15 дра 4 в положении максимального удаления поршня 7 от оси 2 привода или оси 2 вращения кривошипно-шатунного механизма 3 является оптимальным.

Что касается размещения отверстий 15.

0 то оно достаточно очевидно, а размещение отверстий 16 ближе к оси 2 от оптимального значения, описанного выше, может привести к соударению ударника 10 с дном 17 малой ступени 9 поршня 7. При таком рас5 положении отверстий 16 они находятся в зоне полного хода малой ступени 9 поршня 7. При сообщении рабочей камеры 20 через отверстия 16 с гораздо большей по объему камерой 12 при прямом ходе поршня 7 в

0 момент нахождения ударника 10 в зоне рабочей камеры 20 воздух, находящийся в последней, распределяется по каналам 14 и камере 12 и дает поршню 7 возможность (, прямого соударения с ударником 10, что t

5 снижает надежность машины. ,, х,

В случаях размещения в цилиндре 4 отверстий 16 дальше от оси 2, чем их оптимальное положение, описанное выше, рабочая камера 20 становится rig высоте

0 больше полного хода поршня 7. При этом характер движения ударника 10 в зоне рабочей камеры 20 зависит от величины радиуса кривошипа кривошипно-шатунного механизма 3, а характер движения ударника

5 10 в зоне воздушной подушки 11 вплоть до перекрытия отверстий 16 боковой поверхностью ударника 10 зависит от величины приведенного радиуса кривошипа кривошипно-шатунного механизма 3, который

0 больше простого радиуса пропорционально отношению площадей большей ступени 8 к меньшей ступени 9 поршня 7, Но чем больше радиус кривошипа, тем выше энергия удара ударника 10. Следовательно, чем

5 большую часть своего пути ударник 10 проходит под действием большего по величине радиуса кривошипа (в данном случае приведенного радиуса кривошипа), тем выше энергия удара ударника 10 и, следовательно, энергетические параметры машины в целом.

С этой точки зрения размещение отверстий 16 должно быть таким, чтобы высота рабочей камеры 20 была как можно меньше, но, учитывая необходимость исключения соударения торца 17 малой ступени 9 поршня 7 с ударником 10, высота рабочей камеры 20 не должна быть меньше полного хода поршня 7. Все это приводит к необходимости размещения отверстий 16 на уровне торца 17 меньшей ступени 9 поршня 7, находящегося в максимальном удалении от оси 2 вращения кривошипно-шатунного механизма 3 или оси 2 привода.

Наличие в устройстве ступенчатого поршня 7, сопряженного со ступенчатым цилиндром 4, позволяет одновременно уменьшить габаритные размеры машины. Если в прототипе с целью исключения соударений поршня и ударника длина воздушной подушки устанавливается большей, чем максимальный ход ударника в установившемся режиме работы, то в предлагаемом устройстве длина воздушной подушки 11 может быть существенно меньше максимального хода ударника 10, так как прямые соударения ударника 10 и поршня 7 невозможны из-за наличия между последними замкнутой рабочей камеры 20. Уменьшение длины воздушной подушки 11 приводит к такому же уменьшению общего габарита машины.

Экономический эффект от применения предлагаемого устройства заключается в увеличении надежности.

При прочих равных условиях устройство позволяет в 2-3 раза увеличить ресурс машины.

Например, в компрессионно-вакуумной машине ударного действия, выполненной в

соответствии с прототипом, достигнут ре- суре около 100 ч. При этом для исключения прямого соударения поршня и ударника последний снабжен резиновым амортизатором, время работы которого и составляет около 100 ч, После разрушений амортизатора и возникновения прямых соударений ударника и поршня работоспособность машины сохраняется еще в течение нес кол ьких десятков минут, после чего происходят поломки деталей кривошипно-шатунного механизма, редуктора, а также двигателя.

Выполнение компрессионно-вакуумной машины в соответствии с изобретением исключает саму возможность появления соударений поршня и ударника. При этом ресурс всей машины ограничивается самым слабым узлом - двигателем. Его ресурс в зависимости от условий работы составляет

200-300 ч. Одновременно это является ресурсом всей ударной машины.

Формула изобретения

Компрессионно-вакуумная машина ударного действия, содержащая корпус, размещенные в нем привод с осью, ступенчатый цилиндр с размещенными в его большей ступени поршнем, кинематически

связанным с Приводом, и в меньшей - ударником, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, поршень выполнен ступенчатым, меньшая его ступень размещена в меньшей

ступени цилиндра с образованием воздушной подушки между торцами поршня и ударника и снабжена каналами, соединяющими большую ступень цилиндра с его меньшей ступенью на максимальном удалении поршня от оси привода.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрическим молоткам. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов. Компрессионно-вакуумная машина содержит корпус, размещенный в нем привод, ступенчатый цилиндр с размещенным в его большей ступени поршнем, кинематически связанным с приводоми и ударник, связанный с поршнем воздушной подушкой, а также рабочий инструмент. Поршень выполнен с участком, размещенным в меньшей ступени цилиндра и образующим в большей ступени постоянно отделенную от меньший ступени камеру, сообщающуюся с меньшей ступенью через отверстия цилиндра, размещенного под нижней пробкой участка поршня в его нижней мертвой точке. Конструкция машины выполнена так, что ударник на конечном отрезке своего обратного хода (в сторону поршня) после того, как он перекроет отверстия в цилиндре, сообщающие камеру с меньшей ступению цилиндра, оказывается связан только с участком поршня через замкнутую рабочую камеру, расположенную в меньшей ступени цилиндра, исключающую прямое соударение ударники и поршня. 2 ил. VI СП

Фиг 2.