Машина ударного действия Советский патент 1982 года по МПК B25D11/04 

(54) МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

I

Изобретение относится к устройствам ударного действия и может быть использовано в качестве ручного механизированного ударного инструмента в строительных, горных и монтажных работах, а также в качестве стенда для испытания материалов, изделий и сооружений на ударные нагрузки.

Известны машины ударного действия, у которых кинетическая энергия накапливается при вращательном движении. У машин этого типа вал двигателя кинематически соединен с бойком 1.

Недостатки данных машин:

а)малый путь разгона бойка;

б)ранний вывод ударника на ударную позицию, удар его о передний останов и отскок вызывают центральный удар об инструмент;

в)ручная перезарядка перед каждым ударом;

г)перегрузка двигателя в момент удара (в случае электрического двигателя);

в) вероятность удара о рабочий орган верхней частью корпуса ударника.

ТТзвестна машина ударного действия, содержащая корпус, расположе1шые в нем электропривод, рабочий орган, вал,-установленньге на нем роторные балки с шарнирно закрепленным ударником на конце, тормоз ударника, выполненный клинообразным, и механизм точного вывода ударника, расположенный в корпусе с противоположной стороны относительно привода (2).

Во время ударов бойка о рабочий орган

10 ротор машины и, следовательно, вал ее двигателя приостанавливается. Ток якоря двигателя при этом возрастает в 3-4 раза по сравнению со своим номинальным значением, вызывая постепенный нагрев двигателя и вы15ход его из строя..

Указанный недостаток снижает надежность . машинь ударного действия и вызывает необходимость применения различных систем ограничения тока якоря двигателя, Mto услож20няет конструкцию привода и увеличивает его стоимость. Существующие же системы ограничения тока якоря двигателя имеют, как правило, сложное устройство, чувствитель3 .ное к факторам внешней среды, содержат ряд деталей с ограниченным ресурсом работы (контакторы, реле, электронные лампы), что в известной степени сказывается на их надежности. Шарнирное крепление ударника к ротору делает возможным обгон ударником ротора и удар верхней части корпуса ударника о рабочий орган, что также отрицательно влияет на надежность машины. Кроме того, жесткий клинообразный тормоз известного устройства обладает незначительной удельной знергоемкосмтью. Цель изобретения - повышение надежности машины. Поставленная цель достигается тем, что в машине ударного действия, содержащей корпус, расположенные в нем электропривод, рабочий орган, вал, установленные на нем роторные балки с шарнирно закрепленным ударником на конце, тормоз ударника и механизм точного вьгеода ударника, расположен ный в корпусе с противоположной стороны относительного привода, тормоз ударника Выполнен в виде упругой консоли, закрепленной на конце роторной балки под углом к траектории движения ударника. На фиг. 1 изображен разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1 (в разрезе); на фиг. 3 - частичный продольный разрез маишны ударного действия; на фиг. 4разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - вид В на фиг. 4; ла фиг. 6 - электрическая схема подключения электропривода ударного действия к сети.. Машина ударного действия состоит из кор пуса 1, соединенного с ним электропривода 2 и рабочего органа 3. Электропривод 2 через муфту (на чертеже не показана) соединен с валом 4, врашающимся в опорах 5, с установленными на нем роторными балками 6, на одном конце которых расположен, вал 7 с закрепленным на нем ударником 8. Внутри ударника помешены боек 9 и демпф рующий элемент 10. На валу 7 установлена пружина 11, вьшодящая ударник из положения 1 (фиг.. 2) при его расфиксации. На другом конце роторных балок 6 установлена поперечина 12, уравновешивающая балки 6 и вал 7. Перпевдикулярно роторным балкам 6 и оси вращения ротора установлен центробежный регулятор (фиг. 4, 5), состоящий из двух щтоков 13 с расположенными на них грузами 14, хомутами 15, пружинами 16 и регулировочными гайками 17. Поперек вала 4 ротора с возможностью поступательного движения в нем расположен стержень 18, соединенный с защелкой 19 ПОВОДКОМ 20 и связанный с хпмугамн 15 посредством косых пазов 21. Зашелка 19 выполнена с возможностью поступательного движения относительно стержня 18. Механизм точного вывода ударника выполнен в виде соединенных пружиной 22 защелки 19 и копира 23, помещенных внутрь вала 4 с возможностью поступательного движения (фиг. 2). В положении 1 ударник 8 фиксируется за установленный на его боковой поверхности гребенок 24 (фиг. 5). Поводок 20 установлен с возможностью поступательного движения в пазах на наружной поверхности вала 4 ротора. Копир 23 отжимается вниз пружиной 25, более жесткой, чем пружина 22 (фиг. 2). Выемка 26 выполнена на копире 23 с целью динамической балансировки его при вращении ротора. Нижняя часть поводка 20 вьшолнена в виде подщипника 27, наружное кольцо которого имеет возможность только поступательного движения.. В пазу корпуса 28 механизма точного вывода ударника расположена с возможностью поступательного движения пластина 29 с укрепленными на ней штоком 30 и копиром 31, установленным на двух штиф;гах 32 с возможностью поступательного движения. Пластина 29 связана посредством штифта 33 с рукояткой 34. Штифт 33 входит в канавку 35, выполненную на рукоятке 34 с эксцентриситетом. Копир 31 связан выступом 36 с толкателем 37, расположенным с возможностью поступательного движения в направля|ощих 38 и 39, из которых первая находится на наружном кольце подщипника 27, а вторая - на нижней части корпуса 28 механизма точного вывода ударника. Пружина 40 осуществляет силовой контакт выступа 36 с копиром 31. На толкателе 37 укреплен палец 41, взаимодействующий с механизмом включения, состоящим из рычага 42, фиксатора 43, пружины 44, упора 45 и пружины 46. На конце рукоятки 34 находится коническая муфта трения 47, фиксирующая рукоятку 34 в любом произвольном положении после прекращения оператором регулирующего воздействия. На роторных балках 6 установлен клинящий тормоз ударника, состоящий из укрепленных на выступах 48 упругих консолей 49, которые при вращении не зацепляют за рабочий орган 3. Обмотка якоря 50 (фиг. 6) электропривода машины включена в сеть через источник тока в виде вентильно-емкостного преобразователя 51, состоящего из конденсаторов 52 и неуправляемых вентилей 53. Обмотка 54 возбеждения злёктроприводэ 2 запитана через выпрямительный мост 55 и реостат 56 Работает машина ударного действия следующим образом. В начальный момент времени ударник 8 находится в положении 1, зафиксированный защелкой 19 за гребенок 24. Грузы 14 с хомутами 15 поджаты пружинами 16 так, что стержень 48 упирается в верхние концы косых пазов 21 (фиг. 5). Пружина 22, поджимающая защелку-19 к ударнику 8, находи ся в свободном или слегка сжатом состоянии (фиг. 2). Копир 23 поджат пружиной 25 к упору 45, застопоренному фиксатором 43. При вращении otiepaTopoM рукоятки 34 выполненная на ней канавка 35, воздействуя через щтифт 33, сдвигает пластину 29 вправо (фиг. 2) на определенное расстояние. При этом вправо сдвигаются также шток 30 и копир 31, установленные на пластине 29. Ко пир, наезжая на выступ 36, сдвигает вниз (фиг. 2) толкатель 37, палец 4 которого, воздействуя через рычаг 42, смещает фиксатор 43 вправо на определенную величину. Перемещение пластины 29 в крайнее правое положение влечет за собой полную расфикса.цию упора 45. При крайнем левом положении пластины 29 фиксатор 43 вдвинут до конца в паз упора 45. При включении электропривода 2 ротор машины начинает разгоняться. При этом укрепленные на хомутах 15 грузы 14 центро бежного регулятора (фиг. 4, 5) начинают расходиться, сжимая пружины 16. Хомуты 15с косыми пазами 21 расходятся вместе с грузами 14. Пазы 21 смещают стержень 18 вместе с защелкой 19 и поводком 20 вниз (фиг. 2), сжимая пружину 22; От поводка 20 через подщипник 27 это движение передается на направляющую 38, копир 31, выступ 36 и толкатель 37, палец 41 которого, дейст вуя на рычаг 42, сдвигает фиксатор 43 впра во до тех пор, пока он не выйдет из паза упора 45, расфиксируя его. После этого пружина 25 (фиг. 3) опускает копир 23 на шток 30, преодолевая сопротивление пру-жины 46. При вращении копир 23 взаимодей ствует со штоком 30 и начинает совершать возвратно-поступательные движения внутри вала 4. Пружина 25 осуществляет силовой контакт между копиром 23 и штоком 30. Пружина 46 подобрана таким образом, что поддерживает контакт упора 45 с копиром 23, совершающим возвратно-поступательные движения. На грузы 14 центрального регулятора, таким образом, действуют усилия со 36 стороны пружин 16 и пружины 22. Движущийся возвратно-поступательно копир 23 периодически сжимает и отпускает пружину 22, которая, ослабляясь, предоставляет грузам 14 возможность дополнительного расхождения, передающегося на стержень 18 косыми пазами 21 хомутов 15. Стержень 18, отодвигаясь вниз, увлекает за собой защелку 19, которая, утапливаясь внутрь вала 4, теряет контакт с гребенком 24. Ударник 8 под действием пружины 11 и центробежной сипы выводится в положение И, затем в положение III и ударяет по рабочему органу 3. Естественно, что расфиксация ударника 8 происходит не мгновенно, а в течение какогото времени, и ротор машины успевает повернуться при этом на угол, величина которого зависит от скорости его вращения, Другимн словами, ударник 8 может установиться в положение III относительно -ротора, не достигнув еще рабочего органа 3, и продолжать дальше свое движение вокруг вала 7, пока не произойдет удара верхней части корпуса ударника 8 о рабочий орган 3. Установленные на выступах 48 упругие i консоли клинящего тормоза препятствуют обгону ротора удар1шком 8, тормоза последний. Упругие консоли 49 установлены под углом к траектории даижения ударника 8 так, что он заклинивается ими в процессе торможения и вращается вместе с ротором в таком положении до удара о рабочий орган 3, после чего отскакивает и возвращается в положение I а (фиг. 3). Упругие консоли 49 установлены так, что они начинают тормозить ударник 8 только при обгоне им ротора. Потери в скорости у ударника в этом случае незначительны, т.к. при его торможении ротор машины ускоряет вращение. В остальных же случаях, когда ударник не обгоняет ротора, консоли 49 в работе не участвуют, а ударник скорости не теряет. При ударе, вследствие большой потери кинетической энергии, ротор замедляет вращение, грузы 14 центробежного регулятора сходятся, сводя хомуты 15 к центру вращения, косые пазы 21 прдаимают стержень 18 (фиг. -2), защелка 19 поднимается пружиной 22, выходит из отверстия вала 4 и фиксирует отскочивщий ударник 8. Копир 23 во время удара поднимается в крайнее верхнее положение, сжимая пружину 22, которая способствует выходу защелки 19 иэ отверстия вала 4. Подъем стержня 18 во время удара передается на поводок 20, подшипник 27, направляющую 38, копир 23, выступ 36, толкатель 37, палец 41, рычаг 42 стремится отпустить фиксатор 43, который под действием пружины 44 сдвигается влево и, попав в паз упора 45, фиксирует его. Упор при этом поднимается пружиной 46 в крайнее верхнее положение, т.к. шток 30 в это время нахо дится в контакте. с г6ризонталы ой поверхностью копира 23 (фиг. 2). Отскок ударника 8 после удара о рабочий орган 3 амортизируется пружиной 11. Далее цикл повторяется. От величины смешения пластины 29 впра во (фиг. 2) зависит глубина захода фикса тора 43 в паз упора 45, Смещение пластины 29 в крайнее положение вызывает полную . расфиксацию упора 45, а при крайнем левом положении пластины 29 фиксатор 43 вдвинут до ковда в паз упора 45. Чем глубже находится фиксатор 43 в пазу упора 45, тем большую скорость вращения должен развить ротор, чтобы упор 45 расфик сировался. Скорость вращения электропривода 2 подобрана так, что при наборе им своих номинальных оборотов фиксатор 43, входящий до конца в паз упора 45, полностью выходит оттуда. Таким образом, сдвигая пластину 29 вправо на определенную величину, оператор задает необходимую для срабатьюания скорость вращения ротора. В том случае, когда пластина 29 находится в крайнем левом положении, расфиксащ1я упора 45 происходит при номинальных оборотах ротора Когда пластина 29 сдвинута в крайнее правое положение, упор 45 не фиксируется. Как указьталось, на грузы 14 центробежного регулятора действуют пружины 16 и пружина 22 (через косые пазы 21 хомутов 15 и стержень 18), которая включается в работу после того, как фиксатор 43 выйдет из паза упора -45, В зависимости от того, на какую величину сдвинута вправо пластина 29, зависит амплитуда колебаний копира 23, опирающегося на щток 30, и амплитуда колебаний пружины 22, При мало амплитуде этих колебаний усилие пружинь 22 меняетсй незначительно. Поэтому ротору необходимо избрать большую скорость вращения, чтобы центробежный регулятор мог бы преодолеть усилие пружины 22 и, сжав ее, расфиксировать ударник 8, Когда пластина 29 сдвинута в крайнее правое положение, колебания пружины 22 достигают величины большей, чем необходимо защелке 19 для расфиксации ударника 8, т,е. будет наблюдаться принудительный отвод защелки 19 от гребенка 24 каждый оборот ротора. Частота ударов при этом будет яаибольщей - один удар за оборот ротора. 8 . Электропривод машины ударного действия работает следующим образом. При смене полярности напряжения сети ток через обмотку якоря 50 и через обмотку 54 возбуждения электропривода 2 протекает в одном и том же направлении, ибо вентильно-емкостный преобразователь 51 собран фактически по схеме двухполупериодного выпрямителя, как и выпрямительный мост 55 (фиг. 6). Направление тока в цепи якоря показано: для полюсов, обведенных окружностью, стрелками с окружностью, а для обратной полярности - простыми стрелками (фиг. 6). Величина тока в цепи якоря зависит, от ее сопротивления, которое определяется как сумма сопротивления ковденсатора 52, достигающего сотен Ом, и сопротивления обмотки якоря 50, составляющего лишь единицы Ом, При этом по цепи якоря протекает номинальный ток. Удары бойка 9 о рабочий орган 3 приостанавливают вал электропривода 2 машины ударного действия, уменьщая сопротивление обмотки якоря 50 за счет ее индуктивности. Но даже в том случае, когда это сопротивление становится близким к нулю, ток в цепи якоря возрастает не более чем на 5% от своего номинального значения из-за того, что сопротивление конденсаторов 52 останется постоянным, а сопротивление обмотки якоря 50 изменяется всего лишь на несколько Ом. При этом электропривод 2 мащины будет работать уже не в повторно-кратковременном режиме, как у прототипа, а в режиме, близком к номинальной нагрузке, что значительно повысит его надежность. Увеличение же тока в цепи якоря на 5% над номинальным его значением практически не повлияет на надежность электропривода. Время набора электроприводом своих номинальных оборотов регулируют изменением сопротивления реостата 56, Таким образом, применение тормоза в виде упругих консолей исключает обгон ротора ударником и возможный удар верхней части его корпуса о рабочий орган, а заклинивание ударника в процессе торможения позволяет избежать нецентрального удара, т.е. повысить надежность работы машины. Формула изобретения Машина ударного действия, содержащая корпус, расположенные в нем электропривод рабочий орган, вал, установленные на нем

роторные балки с шарнирно закрепленным ударником на конце, тормоз ударника, и механизм точного вывода ударника, расположен ный в корпусе с противоположной стороны относительно привода, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, тормоз ударника выполнен в виде упругой консоли, закрепленной на конце ро90310310

торной балки под углом к траектории движения ударника.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе 5 1. Авторское свидетельство СССР № 348722, кл. Е 21 С 3/10, 1970.

i поверну/по

«7

m Шт

-36

Фиг. г

17

Фаг Л

Л /4

la

.