Электромагнитная машина ударного действия Советский патент 1992 года по МПК E21C3/16 

Изобретение относится к электромагнитным машинам возвратно-поступательного движения, применяемым для выполнения различных технологических операций (бурение, клепка, штамповка, обрубка, разрушение бетона и кирпичной кладки).

Известен линейный электрический привод, содержащий электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, соосно расположенный с ним цилиндр с поршнем.жестко связанный с бойком (авт. св. № 744863, кл. Н 02 К 33/18, 1980).

Известен также электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий передний и задний электромагниты, соосно расположенный цилиндр с поршнем,жестко связанным с бойком 1.

При работе указанных устройств происходят потери энергии на вихревые токи и гистерезис (перемагничивания), которые выделяются в виде тепла в элементах устройств. В результате происходит нагрев бойка и жестко связанного с ним поршня, который размещен в цилиндре. За счет температурного расширения возможно заклинивание поршня в цилиндре, что снижает надежность работы устройств.

Известна наиболее близкая по технической сущности (прототип) электромагнит- ная машина ударного действия, содержащая электромагнитные катушки прямого и обратного хода с бойком, расположенный между катушками соосно цилиндрический корпус, с расположенным в нем импульсным насосом с гидроарматурой, и гидродвигатель вращения инструмента 2.

При работе машины происходят потери энергии на вихревые токи и перемагничива- ние. Потери энергии приводят к нагреву массивного бойка и выполненного за одно целое с ним поршня. Поршень входит в цилиндрический корпус, т.е. они образуют со- единение и являются сопрягаемыми деталями. Для предотвращения утечки жидкости через зазоры между сопрягаемыми поверхностями их размеры выполняются с меньшими допусками. Поэтому при температурном расширении поршня из-за достаточно малого допуска возможно заклинивание поршня в цилиндрическом корпусе, что снижает эксплуатационную надежность работы машины.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы путем устранения заклинивания поршня.

Указанная цель достигается тем, что в известной электромагнитной машине ударного действия, содержащей электромагнитные катушки прямого и обратного хода с бойком, расположенный между катушками соосно с последним цилиндрический корпус, с расположенным в нем импульсным насосом, гидравлически связанным посредством напорной и сливной магистралей с обратными клапанами соответственно с гидродвигателем вращения рабочего инструмента и резервуаром, импульсный насос

0 выполнен в виде размещенных в теле цилиндрического корпуса не менее двух гидроцилиндров, продольные оси которых параллельны оси машины. Поршни гидроцилиндров кинематически связаны с бой5 ком посредством кольцевого выступа, выполненного на последнему подпружинены относительно корпуса. При этом пружины размещены в полостях гидроцилиндров, а полости каждого из гидроцилиндров свя0 заны с гидродвигателем вращения инструмента и резервуаром посредством напорных и сливных гидромагистралей с обратными клапанами.

Отсутствие жесткой связи бойка с пор5 шнями, возможность выполнения большого зазора между бойком и цилиндрическим корпусом и расположение гидроцилиндров с поршнями на периферии позволяют устранить заклинивание при температурном рас0 ширении бойка в цилиндрическом корпусе и поршней в гидроцилиндрах при работе машины. Это способствует повышению эксплуатационной надежности работы машины. Сопоставительный анализ с прототипом

5 показывает, что заявляемая машина отличается тем, что установлены гидроцилиндры, в полости каждого из которых размещены подпружиненные поршни, а на бойке выполнен кольцевой выступ, посредством ко0 торого боек связан кинематически со штоками поршней. Таким образом, заявляемая машина соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение заявляемого решения не

5 только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию су0 щественные отличия.

На чертеже изображена машина, продольный разрез.

Электромагнитная машина ударного действия содержит электромагнитные ка5 тушки прямого и обратного хода 1 и 2, боек 3 с кольцевым выступом 4 и цилиндрический корпус 5, расположенный между катушками 1 и 2. В теле корпуса 5 установлены гидроцилиндры 6 и 7, в полостях 8 и 9 которых размещены пружины 10 и 11 и поршни 12 и

13. Торцы штоковой части поршней 12 и 13 кинематически связаны с кольцевым выступом 4 бойка 3. Полости 8 и 9 гидроцилиндров 6 и 7 посредством каналов 14 и 15,16 и 17, выполненных в стенке гидроцилиндров 6,7 и гидравлического корпуса 5, сообщены соответственно с напорной 18 и всасывающей 19 магистралями. Напорная 18 магистраль снабжена обратными клапанами 20 и

21,установленными на наружной поверхности цилиндрического корпуса 5, гидроаккумулятором 22, предохранительным клапаном 23, регулируемым дросселем 24 и соединена с гидродвигателем вращения 25; всасывающая 19 магистраль - обратными клапанами 26 и 27, установленными на наружной поверхности корпуса 5, и соединена с резервуаром жидкости 28. Сливная магистраль 29 гидродвигателя 25 сообщена с резервуаром 28. В передней части катушки

1установлен редуктор 30, который кинематически связан с хвостовиком инструмента 31 и гидродвигателем 25.

Питание электромагнитных катушек 1 и

2осуществляется импульсами тока, которые поочередно подаются на обмотки этих катушек. Пусть импульс тока подан на катушку обратного хода 2, резервуар 28 и объемы полостей 8 и 9 гидроцилиндров б и 7 заполнены жидкостью и боек 3 находится в положении, показанном на чертеже. При этом под действием электромагнитных сил боек

3и поршни 12 и 13, которые связаны кинематически с кольцевым выступом 4, сжимая пружины 10 и 11 в полости 8 и 9, движутся влево (на обратный ход). Обратные клапаны 26 и 27 при этом движении поршней 12 и 13 закрыты, а обратные клапаны 20 и 21 - открыты, При движении влево поршни 12 и 13 сжимают жидкость в полостях 8 и 9, в которых создается давление. Жидкость из полостей 8 и 9 через каналы 14 и 15, обратные клапаны 20 и 21 вытесняются в напорную 18 магистраль и далее через гидроаккумулятор

22,дроссель 24 поступает в гидродвигатель вращения 25. Гидродвигатель 25 приводит во вращение инструмент 31 посредством редуктора 30,кинематически связанного с ним. Отработанная жидкость из гидродвигателя 25 поступает по сливной 29 магистрали в резервуар 28. Так продолжается в течение хода влево бойка 3, а значили поршней 12 и 13.

Напорная магистраль 18 снабжена гидроаккумулятором 22,предназначенным для равномерной подачи жидкости в гидродвигатель, регулируемым дросселем 24 для поддержания заданной величины расхода в зависимости от величины перепада давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости и предохранительным клапаном 23 - для пропускания потока рабочей жидкости при достижении в нем заданной величины давления. Снабжение напорной

12 магистрали указанными элементами позволяет предотвратить аварию гидропривода и регулировать скорость вращения гидродвигателя 25.

В момент достижения бойком 3 и порш0 нями 12 и 13 крайних задних положений при обратном ходе подается импульс тока на катушку прямого хода 1 и под действием электромагнитной силы боек 3, а поршни 12 и 13 под действием силы упругости пружин

5 10и11 движутся вправо на прямой ход. При этом обратные клапаны 20 и 21 закрыты, а обратные клапаны 26 и 27 открыты и при постепенном увеличении свободных объемов полостей 8 и 9 жидкость из резервуара

0 28 по всасывающей 19 магистрали, обратные клапаны 26 и 27 поступает в полости 8 и 9. Так продолжается в течение хода бойка и поршней 12 и 13 на прямой ход. Прямой ход бойка 3 заканчивается ударом по хво5 стовику инструмента 31.

В момент удара подается импульс тока на катушку обратного хода 2 и под действием электромагнитной силы боек 3 и поршни 12 и 13, связанные кинематически с высту0 пом 4 бойка 3, сжимая пружины 10 и 11 в полостях 8 и 9, начинают движение влево. Обратные клапаны 26 и 27 при этом движении поршней 12 и 13 закрыты, а клапаны 20 и 21 - открыты. При движений влево поршни

5 12 и 13 сжимают жидкость в полостях 8 и 9, в которых создается давление, и жидкость из них через каналы 14 и 15, клапаны 20 и 21 вытесняется в напорную 18 магистраль. Так начинается новый цикл работы устрой0 ства.

Количество установленных гидроцилиндров, выполняющих функции насосов, зависит от необходимого расхода рабочей жидкости и мощности машины.

5 Таким образом, установление гидроцилиндров в теле цилиндрического корпуса, размещение в полостях каждого из гидроцилиндров пружины и поршня, выполнение кольцевого выступа на бойке, кинематиче0 екая связь бойка с поршнями посредством кольцевого выступа, сообщение полостей гидроцилиндров с гидродвигателем и резервуаром позволяет устранить заклинивание бойка в цилиндрическом корпусе при

5 температурном расширении бойка из-за нагрева, а также поршней в гидроцилиндрах. Это повышает устойчивую, надежную работу устройства.

Предлагаемое решение позволяет сэкономить энергию в 1-1.5 раза за счет полезного использования энергии обратного ходе бойка, устранить заклинивание поршней в цилиндрах и взаимную магнитную связь обмоток электромагнитных катушек, оказывающую дополнительное сопротивление движению бойка.

При внедрении устройства на основе использования технического решения в строительство, машиностроение, горнорудную промышленность в качестве насосов, двигателей, машин ударного действия экономический эффект по расчету на 1 шт. составил около 2000 руб. в/од.

Формула изоб ретбния Электромагнитная машина ударного действия, содержащая электромагнитные катушки прямого и обратного хода с бойком, расположенный между катушками соосно с последним цилиндрический корпус с расположенным в нем импульсным насосом, гид-

равлически связанным посредством напорной и сливной магистралей с обратными клапанами соответственно с гидродвигателем вращения рабочего инструмента и резервуаром, отличающаяся тем,что,с целью повышения эксплуатационной надежности работы, импульсный насос выполнен в виде размещенных в теле цилиндрического корпуса не менее двух гидроцилиндров, продольные оси которых параллельны оси машины, а поршни кинематически связаны с бойком посредством кольцевого выступа, выполненного на последнем, и подпружинены относительно корпуса, при этом пружины размещены а полостях гидроцилиндров, а полости каждого гидроцилиндра связаны с гидродвигателем вращения инструмента и резервуаром посредством напорных и сливных гидромагистралей с обратными клапанами.

Использование: изобретение относится к горному делу, строительству, машиностроению, в частности к устройствам ударного действия для выполнения различных технологических операций. Сущность изобретения: машина имеет дополнительные 2 16 19 Ю 856 П 3 $ 25} / I цилиндры 6 и 7, в полостях 8 и 9 которых размещены пружины 10 и 11 и поршни 12 и 13. Торцы штоковой части поршней 12 и 13 кинематически связаны с кольцевым выступом 4 бойка 3. Полости 8 и 9 посредством каналов 14 и 15, 16 и 17 сообщены с напорной 18 и всасывающей 19 магистралями. При движении бойка 3 на обратный ход за счет кинематической связи со штоками поршней 12 и 13 происходит также движение этих поршней. Поршни сжимают жидкость в полостях 8 и 9, Жидкость из указанных полостей по напорной магистрали поступает в гидродвигатель, который приводит во вращение инструмент 31, что позволяет повысить эксплуатационную надежность работы путем устранения заклинивания поршня. 1 ил. 3 $ (Л С х v| О СЛ СЛ Ю