Гидравлическое устройство ударного действия Советский патент 1993 года по МПК E21C3/20 

Изобретение относится к гидравлическим объемным механизмам ударного действия и может быть использовано в исполнительных органах ударных машин, применяемых в горной промышленности и строительно-дорожной технике.

Известно гидравлическое устройство ударного действия, включающее корпус, образующий с коаксиально установленными в его полости бойком и разделительным поршнем взводящую, рабочую и газовую камеры, золотник управления. Целью известного изобретения является повышение долговечности устройства и улучшение условий труда оператора за счет снижения передаваемых на корпус динамических нагрузок. Указанная цель достигается тем, что разделительный поршень выполнен с дополнительной ступенью, а корпус - с ответной этой дополнительной ступени дополнительной расточкой.

К недостаткам известного устройства можно отнести следующее. В известном

гидравлическом устройстве ударного действия аккумулятор энергии выполнен в виде газовой камеры, отделенной от камеры рабочего хода разделительным поршнем и штоком бойка. Причем камера рабочего хода выполнена управляемой, попеременно соединяемой с напором и сливом, Следовательно, давление жидкости в камере рабочего хода во время работы ударного устройства будет изменяться от минимального давлением слива до номинального рабочего давления с большой амплитудой. При этом, как показала практика, неизбежны утечки газа из газовой камеры в жидкостную во время перерыеой в работе и наоборот утечек жидкости из жидкостной камеры в газовую во время работы устройства из-за значительной разности давлений сред в этих камерах, что снижает надежность работы устройства, усложняет обслуживание вследствие необходимости пополнения утечек газа и уменьшает КПД устройства из-за снижения ударной мощно™« Х| 00

ю

00

00

сти. Кроме этого, резкий перепад давления жидкости в камере рабочего хода значительно снижает жесткость гидросистемы и ухудшает ее динамические характеристики, а следовательно, снижается КПД и надежность ударного устройства.

Известен также гидравлический бесклапанный ударный механизм /2/, включающий корпус с поршнем-ударником со штскком и периодически сообщенными между Собой ШТОКОВОЙ И ПОрШНеВОЙ ПОЛОСТЯМИ;

последА(Гя из которых периодически сооб- щёнVc6 cэл йвнo и м gШfc tp aлью, а щтоковая полость постоянно с напорной магистралью, и выполненный в виде двух частей накопитель энергии, подсоединенный к поршневой полости. Целью известного изобретения является повышение КПД механизма при рабочем ходе поршня путём использования нелинейной характеристики накопителя энергии.

К недостаткам известного технического решения можно отнести следующие. В вестном ударном механизме поршневая полость периодически соединяется с напором и сливом в конечных положениях поршня- ударника, а следовательно, давление жидкости в ней ммпульсно изменяется от минимального (близкого к нулю) до номинального значения с большой амплитудой колебания, что отрицательно сказывается на динамических характеристиках гидропривода и снижает эксплуатационную надежность устройства. Кроме этого, в известном гидравлическом ударном механизме рабочий ход поршня-ударника практически полностью осуществляется только за счет энергии разряжающихся накопителей (аккумуляторов), а гидропривод в это время работает в холостом режиме, что снижает КПД ударного механизма.

Данный гидравлический бесклапанный ударный механизм является наиболее близким fro технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению и принят нами за прототип.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и КПД ударного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом устройстве ударного действия, включающем корпус и боек со штоком, образующие ударную камеру гидропневматическогр аккумулятора и ка-, меру обратного хода, напорную и сливную магистрали, в отличие от прототипа боек выполнен с дополнительным штоком, а корпус-с перемычкой, образующими рабочую камеру, сообщенную с напорной магистралью, причем перемычка корпуса выполнена с расточкой, расположенной с возможностью ее гидравлической связи с ударной ка- мерой и сообщенной cq сливной магистралью.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается включением в конструкцию новых элементов: дополнительного штока, выполненного на бойке; перемычки,

выполненной в корпусе; расточки, выполненной на паремычке. Указанные элементы позволяют проявлять заявленному устройству новые свойства, не обнаруженные у прототипа, а именно повышение КПД и эксплуатационной надежности, следовательно, заявленное соответствует критерию изобретения новизна,

Сравнение заявленного технического решения не только с прототипом, но и с

другими известными техническими решениями в данной области техники позволило выявить у них признаки, отличающие заяв- леннбе решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии

заявленного решения критерию существенные отличия.

На чертеже приведена схема ударного, устройства, продольный разрез.

Гидравлическое устройство ударного

0 действия, включающее рабочий инструмент 1, боек 2 со штоком 3 и дополнительным штоком 4, имеющим возможность осевого возвратно-поступательного перемещения в корпусе 5, в котором выполнена перемычка

5 б, охватывающая дополнительный шток, причем перемещение бойка 2 в корпусе 5 осуществляется под действием расширяющегося газа в газовой полости 7 аккумулятора 8 и жидкости в камерах рабочего хода 9,

0 обратного хода 10 и в ударной камере 11, отделенной от газовой полости 7 диафрагмой 12с отверстиями 13 и упругой мембраной 14, переливную полость 15, образованную проточкой на бойке 2; рас5 пределитель 16, состоящий из плунжера 17 управления и золотника 18, сообщающего периодически камеру 10 обратного хода с напорной 19 и сливной 20 магистралями, причем золотник 18 и плунжер 17 образуют

0 с корпусом распределителя 16 камеру 21

управления, соединяемую периодически с

камерой 9 рабочего хода и с переливной

полостью 15, разгрузочную камеру22, соеди ненную осевым 23 и уголовыми 24 каналами

5 золотника со сливной камерой 25, напорную камеру 26, постоянно соединенную с напорной магистралью 19, расточки напора 2.7 и слива 28, выполненные в корпусе распределителя 16, корпусные расточки: перелива 29, соединенную каналом 30 с расточками

27 и 28 распределителя 16, сливную 31,соединенную каналом 32 со сливной магистралью 20, управления 33, соединенную каналом 34 с камерой управления 21 распределителя, подпиточную 35, соединенную со сливной магистралью 20, напорную 36, соединенную с напорной магистралью 19, и тормозную камеру 37.

Ударное устройство работает следующим образом,

В исходном положении (нагрузки на инструменте 1 нет) боек 2 должен находится в крайнем левом положении, на чертеже представлено положение бойка после соударения с инструментом, и он может еще продвинуться влево на величину хода инструмента , При включении гидропривода рабочая жидкость от насоса по напорной магистрали 19 подается в камеру 9 рабочего хода и далее по каналу 34 в камеру 21 управления. Под действием давления рабочей жидкости в камере 21 плунжер 17 перемещается совместно с золотником 18 в левое (по схеме) положение, соединяя напорную камеру 26 через расточки 27 , 29 и канал 30 с переливной полостью 15 и далее через расточку 3.1 канал 32 со сливной магистралью 20. В этот период ударная камера 11 подпитывается рабочей жидкостью из сливной магистрали 20 и давлением слива боек 2 удерживается в крайнем левом положении, при этом все рабочие камеры соединены со сливной магистралью 20, устройство не работает.

Ударное устройство начинает работать при предварительном поджатии инструмента 1, который, перемещаясь, продвигает боек 2 вправо (по схеме) и перекрывает расточки 29 и 35. В результате рабочая жидкость- под давлением начинает поступать в камеру 10 обратного хода и перемещает боек 2 вправо, совершая обратный ход, во время которого жидкость воздействует на упругую мембрану 14, сжимая газ в газовой полости 7 аккумулятора 8. Боек 2, перемещаясь вправо, сначала перекрывает расточку 33, а при достижении своего крайнего положения соединяет ее расточкой 31, при этом камера 21 управления по каналам 32 и 34 соединяется со сливной магистралью 20. Под действием давления рабочей жидкости в напорной камере 26 золотник 18 перемещается в крайнее правое положение, при этом расточка 27 перекрывается, а камера 10 обратного хода соединяется со сливной магистралью 20 по каналу 30 через расточку 28 и сливную камеру 25. Боек 2 начинает рабочий ход за счет энергии, получаемой от жидкости (под давлением), поступающей по напорной магистрали 19 в камеру 9 рабочего хода. Однако большую часть энергии при рабочем ходе боек 2 получает от разряжающегося аккумулятора 8, Под действием расширяющегося газа в газовой полости 7 5 происходит вытеснение рабочей жидкости из гидравлической полости аккумулятора в ударную камеру 11, в результате осуществляется ускоренное движение бойка, т.е. совершается его рабочий ход и удар штока 3

0 по инструменту 1.

После того, как боек 2 начал рабочий ход, расточка 33 управления вновь перекрывается, а при достижении крайнего положения бойка 2 и соударения его с инструментом 1 он

5 соединяется с камерой 9 рабочего хода, постоянно соединенной с напорной магистралью 19. В результате снова происходит переключение плунжера 17 с золотником 18, т.е. подготавливается очередной цикл

0 автоматической работы ударного устройства.

Во время прострела бойка это происходит при отсутствии преграды инструменту, т.е. при разрушенном грунте или снятии

5 усилия поджатия энергия бойка гасится тормозной камерой 37, подвижные элементы возвращаются в исходное положение и уст-- ройство автоматически отключается. В этот период времени дополнительный шток 4

0 бойка 2 перебегает расточку 35, выполненную на перемычке 6 корпуса, и ударная камера 11 соединяется со сливной магистралью 20, при этом происходит подпитка или сброс лишней жидкости из ударной камеры 11, стаби5 лизируя давление жидкости в ней. Кроме того, в заявленном техническом решении камера 9 рабочего хода выполнена напорной, постоянно соединенной с напорной магистралью 19 с постоянным значением

0 давления жидкости в ней, что позволило увеличить жесткость гидросистемы и улучшить динамические характеристики гидросистемы ударного устройства за счет исключения резких колебаний давления, что

5 увеличило КПД ударного устройства и его эксплуатационную надежность.

.Заполнение ударной камеры 11 жидкостью осуществляется однократно, например на заводе-изготовителе или при

0 ремонте ударного устройства, так как подпитка ударной камеры жидкостью осуществляется автоматически во время работы и не

требует постоянного контроля.

Кроме того, в заявленном ударном ме5 ханизме в отличие от прототипа рабочий ход ударника осуществляется с помощью энергии разряжающегося в этот момент времени гйдропневматического аккумулятора и энергии напорной жидкости в камере рабочего хода, что позволило загрузить гидропривод устройства в течение всего рабочего цикла, повысив тем самым его КПД. Формула изобретения Гидравлическое устройство ударного действия, включающее корпус и боек со штоком, образующие ударную камеру гидропневматического аккумулятора и камеру обратного хода, напорную и сливную магистрали, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности

и КПД устройства за счет уменьшения амплитуды колебаний давления рабочей жидкости в ударной камере, боек выполнен с дополнительным штоком, а корпус - с перемычкой, образующими рабочую камеру, сообщенную с напорной магистралью, причем перемычка корпуса выполнена с расточкой, расположенной с возможностью ее гидравлической связи с ударной камерой и сообщенной со сливной магистралью.

Использование: для ударного разрушения твердых покрытий, грунтов и пород. Сущность изобретения: гидравлическое устройство ударного действия включает корпус, размещенный в корпусе боек, имеющий дополнительный шток, который образует с перемычкой корпуса рабочую камеру, сообщенную с напорной магистралью. Перемычка корпуса выполнена с расточкой, которая гидравлически связана с ударной камерой гидропневматического аккумулятора и сообщена со сливной магистралью, что cnoj собствует уменьшению амплитуды колебаний давления рабочей жидкости в ударной камере. 1 ил.

/ S . Ъ 57 tuЈЈ3f5 3i 33. 9 36 J 35& // // 7