Ударная гидравлическая машина Советский патент 1980 года по МПК B25D17/24 

(54) УДАРНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МАШИНА

1

Изобретение относится к ударным инструментам, таким как ударные буровые головки для бурения по породе, долбежные станки, и касается устройства демпфирования отдачи ударного рабочего инструмента в механизмах указанного типа.

Известен ударный механизм, содержащий цилиндрический ствол, в котором размещен ударный порщень, воздействующий на рабочий инструмент под действием гидравлической жесткости, в напорную магистраль включен пневмоаккумулятор 1.

Недостатком известного устройства является его низкая виброзащищенность.

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является ударная гидравлическая машина, содержащая цилиндрический корпус с кольцевыми проточками в передней и задней частях, размещенный в нем ударник с кольцевыми проточками, образующий с кольцевыми проточками корпуса переднюю и заднюю компрессионные камеры, аккумулятор, сообщенный с компрессионными камерами 2.

К недостаткам известной машины относится ее недостаточная виброзащита.

Целью изобретения является повышение эффективности виброизоляции.

Указанная цель достигается тем, что известная машина снабжена амортизирующим поршнем, а корпус и поршень выполнены с г дополнительными кольцевыми проточками, размещенными со стороны рабочего инструмента и образующими амортизационную камеру, которая зыпо.чняет роль гидравлического подшипника и сообщается с аккумулятором.

10 На фиг. 1 показана передняя часть ударной машины, продольный разрез; на фиг. 2 - задняя часть машины, продольный разрез; на фиг. 3 - принципиальная схема ударной гидравлической мащины.

Ударная гидравлическая машина состо15ит из передней головки 1 с крышкой 2, кожу.ка 3, промежуточной части 4 кожуха, цилиндрического корпуса 5 и задней головки 6.

Внутри корпуса 5 расположен ударник 7 с возможностью возвратно-поступатапьного 20 перемещения вдоль продольной оси корпуса Ь.

Ударник 7 состоит из цилиндрического стержня с двумя поршнями 8 и 9, имеющими торцовые поверхности 10 и 1. Кроме того, ударник 7 имеет кольцевые проточки 12 и 13, расположенные по обе стороны относительно поршней 8 и 9, а между поршнями 8 и 9 расположена кольцевая проточка 14. Поршень 8 ударника создает на рабочем инструменте 15 ударные нагрузки. В кож} хе 3 в роликовых подшипниках 16, 17 устгновлен вращающийся патрон 18. Врашак, щийся патрон 18 снабжен зубчатым венцом 19, который взаимодействует с зубчатым колесом 20. Вращение от патрона 18 передается рабочему инстру.менту 15 через поводковый элемент 21, Рабочий инструмент 15 пере.мещается в осевом направлении относительно поводкового элемента 21. Передний конец рабочего инстру.мента смонтирован в передней головке 1 в направляющей 22 и шарикоподщипнике 23. Промывочная жидкость поступает в осевое отверстие рабочего инструмента 15 через промывочную головку 24. Между головкой 24 и поводковым элементом 21 с.монтировано упорное кольцо 25. В задней части вращающегося патрона 18 имеется втулка 26. Втулка 26 снабжена выступом, в который упирается задний конец патрона 18. Шестеренчатое колесо 20 посажено на щлицах на вал 27, который смонтирован во втулках 28 к 29, имеющихся в кожухе 3. Вал 27 приводится во вращение гидравлическим двигателем 30, установленным на корпусе 5. Корпус 5, кольцевая проточка 13 ударника 7, торцовая поверхность 11 и кольцевая проточка 31 корпуса 5 образуют заднюю кольцевую компрессионную камеру 32. Аналогичным образом кольцевой проточкой 12 ударника ,7, торцовой поверхностью 10 и кольцевой проточкой 33 корпуса 5 образована передняя кольцевая компрессионная ка.мера 34. Расход гидравлической среды, поступающей из питающей магистрали 35, регулируется распределительным золотником 36. С питающей магистралью 35 постоянно связан аккумулятор 37. Питающая магистраль 3 сообщается с кольцевой впускной камерон 38, имеющейся в цилиндре распределительного клапана. Пилиндр этого клапаиа имеет, кроме того, две кольцевые выпускные камеры 39, 40, с которыми связаны выпускные каналы 41, 42. Эти выпускные каналы идут к, отстойнику (на чертеже не показа :), откуда гидравлическая жидкость откачивается порщневой помпой (пе показана) таким образом, чтобы в питающей магистрали 35 поддерживалось постоянное давление гидравлической жидкости, задаваемое управляющим клапаном (не показан). Аккумулятор 43 постоянно связан с выпускными .магистралями 41, 42 и предупреждает появление ударных волн в гидравлической системе. Аккумуляторы 37, 43 сглаживают пиковые давления в системе и на ударнике. Компрессионные камеры 32, 34 сообщаются с аккумулятором 43 по соответствующим каналам 44 и 45. Золотник 36 имеет торцовые выступы 46, 47, торцовые поверхности 48, 49 которых находятся под давление.м, создаваемы.м в Ч1равляющих каналах 50, 51, отходящих от L: ударника 7. Торцовый выступ 46 имеет кольцеву.ю ци.чиндрическую поверхность 32, на которую воздействует давление в канале 45, который сообщается через канал 53, имеющийся в золотнике 36. Торцовый выступ 47 имеет аналогичную цилиндрическую поверхность 54, на которую воздействует давление в канале 44, сообщающемся с каналом .55, имеющимся в золотнике 36. Цилиндрические поверхности 52, 54 образуют вспомогательный упор, в связи с этим они имеют меньщую площадь, чем торцовые поверхности 48, 49, которые представляют собой основные с.мещающие поверхности, воспринимающие гидравлическое давление. Канал 56 связан с резервуаром и обеспечивает в нужные .моменты времени дренаж гидравлической жидкости из объема между цилиндрическими частями 8, 9. В результате этого один из управляющих каналов 50, 5 всегда будет дренироваться через указанный канал 56, когда по другому из этих каналов нагнетается пол; давлением гидравлическая жидкость. Управляющий канал 51 и.мее четыре ответвления или рукава 57, которые оканчиваются на стенке ударника 7. Одно или несколько таких ответвлений могут быть перекрыты перемещаемой регулировочной заглущкой 58. Такое конструктивное решение позволяет регулировать максимальный ход ударника 7, что означает возможность получения различного количества проходов и энергии удара на каждый удар. В про.межуточной части 4 находится тормозной или амортизирующий поршень 59, который может перемещаться в осевом направлении и поворачиваться вокруг оси. Тыльная поверхность 60 этого порщня образует подвижную торцовую степху амортизап.ионной ка.меры 61, которая ограничена кольцевой проточкой 62 корпуса 5 и сообщается с питающей магистралью 35 и аккумулятором 37 через канал 63. Кроме того. амортизирующая ка.мера 61 выполняет роль гидравлическо о гюдщипника. Ударная машина работает следующим образом. Золотник 36 находится в положении, показанном иа фиг. 3, когда в заднюю компресионную камеру 32 повышенного давления подается под соответствующим давлением гидравлическая жидкость, а из передней ко.мпрессионной камеры 34 гидравлическё;-: жидкость выпускается. Ударник 7 перемещается вперед. Регулировочная заглушка 5й перекрывает два правых ко..ена правляющего канаста 51. В положении дарника 7, показанном на фиг. 3, управляющий канал

50 дренируется через-дренажный канал об. Золотник 36 находится в одном и том же положении, поскольку давление в питающей магистрали 35 передается к упорной поверхности 52 золотника. При смещении ударника 7 вперед (на фиг. 3 влево) управляющий канал 51 повторно открывается. В это.м случае слив гидравлической жидкости происходит в дренажный канал 56. Далее, при прохождении порщня 9 ударника 7 мимо отверстия управляющего канала 50, он открывает это отверстие в заднюю компрессионную камеру 32, из которой давление передается через управляющий канал 50 к торцовой поверхности 48 золотника. В результате этого золотник смещается во второе (не показано) рабочее положение (вправо на фиг. 3), при этом давление гидравлической жидкости в передней комперссионной камере 34 возрастает, а давление в задней компрессионной камере 32 падает. Это происходит непосредственно перед соударением ударника 7 с рабочим инструментом 15. Золотник удерживается в правом положении, так как давление гидравлической жидкости из питающей магистрали передается к упорной поверхности 54 золотника 36. Управляющий канал 50 связывается с дренажны.м каналом 56, когда поверхность 10 порщня 8 проходит рукав 57 управляющего канала. В резу.льтате этого давление гидравлической жидкости из передней компрессионной камеры 34 передается через управляющий канал 51 к торцовой поверхности 49 золотника. По этой причине золотник смещается в левое положение, показанное на фиг. 3, в котором он остается, так как на поверхность 52 воздействует соответствующее давление

гидравлической жидкости. Гидравлическая жидкость под давлением теперь поступает в заднюю камеру 32 повыщенного давления, при этом ударник 7 тормозится в результате воздействия гидравлического давления на его поверхность 11. Одновременно с этим гидравлическая жидкость вытесняется ударником 7 из задней камеры 32, который уменьщает в процессе перемещения объем. указанной камеры. Вытесняемая таким образом из камеры 32 жидкость поступает в аккумулятор 43 в процессе первой части рабочего хода ударника 7. Однако, как только ударник 7 достигает скорости, соответствующей расходу подаваемой жидкости, аккумулятор 43 начинает подавать гидравлическую жидкость в камеру 32, увеличивая таким образом скорость перемещения ударника 7.

При рабочий инструмент 15 смещается к втулке 26 вращающегося патрона, которая удерживается в положении, показанном на фиг. 1, так как направленное в положительном направлении усилие на поверхность 54 превосходит усилие смещения ударника.

При отскоке рабочего инструмента 15 от породы в процессе ударного бурения он ударяет во втулку 26. Импульсные нагрузки отдачи передаются на амортизирующий порщень 59 и далее поглощаются гидравлической жидкостью, находящейся в амортизационной камере 61. Таким образом, гидравлическая жидкость в амортизаторе работает как звено передающее импульсы отдачи. С гидравлическим амортизатором постоянно

связан аккумулятор 37. Эта связь осущестатяется через столб гидравлической жидкости в канале 63. Если усилие отдачи инструмента превосходит определенное значение, втулка 26 и, следовательно, амортизирующий порщень 59 смещаются относительно вращающегося патрона 18. Такое конструктивное рещение позволяет демпфировать отдачу ударной мащины. При подъеме бура аккумулятор 37 уравнивает пики давления гидравлической жидкости, которые создаются в амортизаторе. Затем рабочий инструмент 15 возвращается под действием давления в амортизационной камере 61 в исходное положение.

Вращение патрона 18 передается амортизирующему порщню 59 через втулку 26.

Таким образом, гидравлическая жидкость, находящаяся в амортизационной камере 61, служит в качестве своеобразного гидравлического подщипника для рабочего инструмента 15.

Перепады давления, которые возникают в амортизационной камере 61 при подъеме амортизирующего порщня 59 относительно вращающегося патрона 18, компенсируются аккумулятором 37.

Формула изобретения

Ударная гидравлическая мащина, содержащая цилиндрический корпус с кольцевыми проточками в передней и задней частях, размещенный в нем ударник, образующий с кольцевыми проточками корпуса переднюю и заднюю компрессионные камеры, аккумулятор, сообщенный с компрессионными камерами, и рабочий инструмент, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности виброизоляции, она снабжена амортизирующим порщнем, а корпус и порщень выполнены с дополнительными кольцевыми проточками, размещенными со стороны рабочего инструмента и образующими

амортизационную камеру, которая выполняет роль гидравлического подщипника и сообщается с аккумулятором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

№ 340775, кл. Е 21 С 3/20, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 365435, кл. Е 21 С 3/22, 1970 (прототип). / 313ii 17 2S IS .Ai/ 23 / f „ // - /Л /7///////и. ss f

Фиг.2.