Гидроимпульсный силовой механизм Советский патент 1980 года по МПК B25D9/04 B06B1/20 

Изобретение Ор1осится к устройствам для формирования силовых импульсов л может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, напримф в горной промышленности вместо ударньрс узлов бурильных машин или в строительстве для забивки свай. Известные пневмо- и гидроударные узлы, применяемые в горной промышленности, имеют низкий КПД из-за наличия активных сопротивлений в виде различны дросселей, клапанов, золотников и т.п.р В бурильных машинах с пневмо- или гидроударными узлами формирование силовых импульсов в буровой штанге производится за счет разгона поршня и нанесения ударов последним по торцу штанги. При этом возникает превышаю- . щий допустимые санитарные нормы шум из-за резкого выбрасивания сжатого воз духа в атмосферу или жидкости в сливну полость, а также из-за соударения поршня с торцом буровой штанги. Существуюшие устройства для забивки свай также создают большой шум. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гидроим- пульсный силовой механизм, содержащий гидропульсатор, корпус, размешенную в нем и подпружиненную по оси инерционную массу, гидроцилиндр с поршнем и упругий элемент в виде шланга с нелинейной характеристикой, заполненный ра.бочей жидкостью и сообщенный с гидроцилиндром и гидроцульсатором 2. Ь1едостатком этого устройства является то, что при импульсах давления в силовом гидроцилиндра на заднюю торцовую стенку гид1роцилиндра, точно также как и на поршень, передаются.значительные импульсные нагрузки, создающие вибрацию машины, на роторую установлен гидроцилиндр данного устройства. Амортизация гидроцишшдра в этом случае недопустима, так как приводит к резкому снижению далплитуды импульса и увеличению его длительности.

,. Целью изобретения является повышение эффективности виброзащиты.

Цель достигается тем, что в предлагаемым гидроимпульсном силовом механизме гидроцилиндр расположен в корпусе$

соосно с инерционной массой, поршень подпружинен оттносительно корпуса в противоположном ; инерционной массе направлении, а упругий элемент расположен в гидрЬцилиндре -так, что взаимодействует 0 своей поверхностью с инерционной массой и поршнем через жидкосгь.

На чертеже изображен гидроимпуйьс ный силовой механизм. .

Гидроимпульсный силовой механизм15

содержит корпус 1, гидропупьсатор 2, в качестве которого може;т быть кривошипношатунный, эксцентриковый или другой механизм, обеспечивающий продольные колебания плунжера 3 гидро- 20 пульсатора, инерционную массу 4, поджатую пружиной 5 к продольным боковым стенкам упругого элемента 6 .{гидравлического шланга), имеющего

непосредственную связь с гидроцилинд ром 7 и порщнем 8, который поджат пружиной 9. Инерционная подпрунсиненная масса 4 и гидроцилиндр - 7 установлены таким образом, что могут сове ршатъ поперечные колебания Ьтшгсительно про- 30 ,дольной ос;и упругого элв 1ента 6. Подача бурового инструмента на забой или погружение сваи в грунт осуществляется поршнем 8 силового гидроцилиндра, 7. .С целью увеличения нелинейности и жест- 35 кости заполненного средой упругого элемента 6 поршень 8 гвдряцилиндра 7 поджат пружиной 9, помоцешюй в одном корпусе 1 с инерционной массой 4, поджатой пружиной 5.

Благодаря тому, что упругий элемент с полостью, заполненной средой, обладает нелинейной жесткой, характеристикой и расположен между инерционной массой и задней стенкой силового гидроцилиндра таким образом, что продольными боковыми стенк(ами касается их, при деформации его указанными элементами он приобретает форму эллипса к обеспечивает пара болическую зависимость между величиной изменения объема полости внутри упругого элемента и возникающим давлением , среды, заключенной в .этой полости. Это давление, изменяющееся в ввде импульсов определенной амплитуды и длите91Ьности, воспринимается поршнем силового гидроцилиндра, непосредствзннд связанного с полостью упругого элемента. Под

импульсным воздействием поршня на жестко связанную с ним штангу в последней формируются силовые импульсы, которые перемещаются по штанге к коронк со скоростью звука в материале штанги

Таким образом, силовые lDvIпyльcы формируются в штанге без механического соударения поршня со штангой с коэффициентом перадачи энергии от гидропульсатора до бурового инструмента не ниже О,85-О,90.

Гидроимпульсный силовой механизм работает в режиме резонанса частот вынужденных колебаний плунжера 3, гидроимпульсатора 2 и собственных колебаний инерционной подпружиненной массы 4 с некоторым сдвигом по фазе. При одновременном воздействии массы 4 и плунжера 3 на сосредоточенный объем среды в упругом элементе 6, в последнем резко повышается давление среды, создается импульсная нагрузка на . поршень 8 силового гидроцилиндра 7, . которая передается на жестко связанную с поршнем 8 буровую штангу и коронку (на чертеже не показана), вызывая разрушения горной породы. Одновременно импульсная нагрузка, действующая на заданную стенку силового гидроцилиндра 7, воспринимается сдефорМ1фованным упругим элементом б, заполненным средой, и уравновешивается динамйчесной силой со стороны инерционной массы 4, движущейся в этот момент в сторону силового гидроцилиндра. Следова,тельно, дийамическиё cилы действующие на заднюю сменку силового гидроцилиндра, уравновешиваются внутри гидроимпульсного силового механизма и не передается на остальную часть маишны.

Таким образом, вследствие того, что б предлагаемом механизме уйругий элемент расположен между инерционной, массой и силовым гидроцилиндром, касаясь их боковыми стенками, устраняется вибрация машины, на которую установлен этот механизм.

Кроме того, формирование силовых импульсов в штанге бурильной машины с помощью предлагаемого, механизма позволяет снизить шум, благодаря сосредоточенному объему сжимаемой среды в залжнуто и полости, то есть не связанной с атмосферой или со сливной. плотностью, а также благодаря ликвидации соударений поршня с торцом буровой штанги за счет жесткого соединения их между собой. Использование

гидроимпульсного силового механизма с одним только реактивным гидравлическим сопротивлением вместо существуюпшх ударных узлов с активным сопротивлением позволяет повысить КПД гидросистемы в предлагаемом механизме не менее чем до 0,85-0,90. Благодаря высокому КПД гидросистемы нагрев ее элементов при длительной работе не превышает допустимых норм.

Формула изобретения

Гвдроимпульсный силовой механизм, содержащий гидропульсатор, корпус, разметценную в нем и подпружиненную по оси инерционную массу, гидроцилиндр с поршнетл и упругий элемент в виде шланга с нелинейной характеристикой, заполнешгый рабочей жидкостью и соойценный с гидроцилиндром и гвдропульсатором, отличающийся тем, что , с целью повышения эффективности виброзащиты, гидроцилашдр расположён в корпусе соосно с инерционной массой, поршень подпружинен относительно корпуса в протовоподожном инерционной массе направлении, а упругий элемент расположен в гидроцилиндре так, что взаимодействует своей поверхностыб с инерционной массой и поршнем через жидкость.

Источники шфзрмаиии, принятые во внимание при экспертизе

1.Алимов О. Д., Бойков В. В. и др. Установка для бурения шпуров, Фрунзе, Илим, 1971, с. 123, рис. 155.

2.Авторское свидетельство СССР № 536851, кл. В Об В 1/18, 1976 (прототип).

/