Воздухораспределительное устройство машины ударного действия Советский патент 1982 года по МПК E21B1/30 B25D9/14 

Изобретение относится к конструкциям воздухораспределительных устройств для Мсшшн ударного действия и может использоваться, преимущест,венно, в буровых установках для бурения шпуров и скважин.

Известно воздухораспределительное устройство в высокочастотном пневматическом перфораторе, вк.шочающее вращающийся .золотник, зубцы которого сцеплены с зубцами ведущей шестерни пневматического мотора, и кинематически не связанный с возвратно-поступательным движением поршня 1.

Его недостатком является большой расход воздуха.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является воздухораспреяелйте.льное устройство машины ударного действия, вк.шочдющее корпус с камерой, в которой установлен пневмодвигатель с валом, на которсж установлен распределительный кулачок, размещенные вокруг кулачка золотники с толкателями, взаимодействующие с кулачком 2 .

Его недостатком является большой расход воздуха и ненадежность работы.

Цель изобретения - повышение надежности работы и снижение расхода воздуха.

Для достижения поставленной цели кулачок выполнен в виде набора дисков с выступами, смещенными по окружности относительно друг друга, при этом между дисками установлены 2-образные поводки, плечи которых с одной

10 стороны связаны с толкателями, а с

другой с фиксирующими ПаЛЬЦс1МИ,

установленными в корпусе.

На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг.2 - разрез

15 А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Е-Е на фиг.1; на фиг.6 - разрез С-С на фиг.1; на фиг.7 т диагргилма работы за цикл

20 воздухораспределительного устройства.

Воздухораспределительное устройство состоит, из расположенных противоположно и концентрично относительно вала пневмодвигателя механизмом воз25духораспределения, которые включают корпусы 1 и 2с полукольцевыми щелями 3 и 4, полукольцевыми канавкамиБиб, 7и 8, 9и 10 по внутренним поверхностям,.золотники 11 и 12

30 с кольцевыми проточками 13 и 14 и толкателями l3 и 16, крышки 17 и 18 с выхлопными окнами 19 и 20, втулки 21 и 22. Между торцами золотников 11 и 12 и крлдками 17 и 18 образуются камеры 23 и 24, сообщенные с атмосферой выхлопными окнами 19 и 20. На корпусах 1 и 2 имеются входы 25 и 26 сообщающие полукольцевые канавки 5 ибо сетью.

В полости 27 корпуса 28 устройства установлен кулачковый вал 29, разделенный кольцевыми пазами 30 и 31 на диски 32р 33 и 34, на каждом из которых выполнен радиальный выступ 35, 36 и 37. Радиальные выступы 35, 36 и 37 смещены по окружности. Величина этого смещения определяется из условия обеспечения отношения времени холостого хода чКО времени рабочего хода ударного устройства в пределах 1,4-2..

Кулачковый вал 29, соединенный муфтой 38 с валсм пневмодвигателя 39 установленного с торца корпуса 28, с одной стороны опирается на подшипник 40, помещенный в перегородке корпуса 28, ас другой стороны - на подшипник 41, помещенный в крышке 42 корпуса 28.

В кольцевых пазах 30 и 31 кулачкового вала 29 расположены поводки 43 и 44 с пазами 45 и 46, соединенные с толкателями 15 и 16 золотников 11 и 12 с фиксирующими пальцами 47 и 48 и 49 и 50, установленных в корпусе 28 устройства.

Углы, образованные между плоскостью, проведенной через ось вращения кулачкового вала 29 и радиус-вектор радиального выступа 35 диска 32, и плоскостями, проведенными через ось вращения и радиусы-векторы радиальных выступов 36 и 37 при вращении кулачкового вала 29 против.часовой стрелки, для радиального выступа 36 диска 33 равен 90, для радиального выступа 37 диска 34-45°.

Вход 25, сообщенный с сетью корпуса 1 через полукольцевые канавки 5 и 7, кольцевую проточку 13, а также камера 23, образованная золотником

11и крышкой 17 через полукольцевую канавку 9, полукольцевую щель 3 сообщаются каналами 51 и 52 с двумя выходами 53 и 54 с задней полостью 55 цилиндра 56 с поЕяинем 57 ударного устройства и с передней полостью 58 цилиндра 59 с поршнем 60. Цилиндры

56 и 59 разделены перегородкой 61, а в передней части цилиндра 59 расположен поворотный механизм 62 и установлен инструмент 63,

Вход 26, сообщенный с сетью корпуса 2 через полукольцевые канавки 6 и 8, кольцевую проточку 14, а также камера 24, образованная золотниксм

12и крышкой 18 через полукопьцевуй канавку 10 и полукольцевую щель 4,

сообщаются каналами 64, 65 и 66 с задней полостью 67 цилиндра 59 и с передней полостью 68 цилиндра- 56.

Воздухораспределительное устройство работает следующим образом.

Число оборотов вала пневмодвигателя 39 задается количеством подводимого к нему сжатого воздуха. Радиальный выступ 35 диска 32 кулачкового вала 29, поворачиваемого валом пневмодвигателя 39 против часовой стрелки, в начальный момент поворота находится в положении, показанном на фиг. 1 и фиг.2, касаясь одного конца поводка 43 Z-образной формы, соединенного с толкателем 16 золотника 12 и фиксирующими пальцс1ми 47 и 48, другой же конец распределителя 43 касается цилиндрической поверхности диска 33. Контакт концов поводка 43 и цилиндрических поверхностей радиального выступа 35 и диска 33 происходит вследствие их геометрического замыкания.

Радиальный выступ 36 диска 33 и радиальный выступ 37 диска 34 в начальный момент находятся в положении, показанном на фиг. 1 и фиг.4. Цилиндрическая поверхность диска 33 касается конца поводка 43 вследствие геометрического заквякания, а цилиндрическая поверхность диска 34 в начальный момент касается конца поводка 44, связанного с толкателем 15 золотника 11 (фиг. 3 и фиг. 4). Золотник 12 (фиг.1 при этом находится в краАнем нижнем положении, а кольцевая проточка 14 золотника-12 совпадает с папукольцевыми канавками 6 и 8 корпуса 2, а полукольцевая Канавка 10 корпуса 2 закрыта. Золотник 11 находится в крайнем нижнем положении, касаясь втулки 21, полуколь11евые канавки 5 и 7 зак1ялты, а полукольцевая канавка 9 .

В течение поворота кулачкового вала 29 против часовой стрелки, т.е. при повороте его на угол 90°, золотник 12 находится в крайнем нижнем положении; одновременно золотник 11 также в крайнем нижнем положении (фиг.1) .

Цикл работы воздухораспределительного устройства показан на диаграмме (фиг.7). Сжатый воздух по входу 26 корпуса 2 (фиг.5) через пояукольцевую канавку 6, кольцевую проточку 14, полукольцевую канавку 8, каналы 64, 65 и 66 (фиг.1) поступает соответственно в переднюю полость 68 цилиндра 56 и в заднюю полость 67 цилиндра 59. Воздух из задней полости 55 (фиг. 1) цилиндра 56 и передней полости 58 цилиндра 59 выходит по каналам 52, 54, 53 и 51 через полукольцевую канавку 7, полукольцевую щель 3, полукольцевую канавку 9 (фиг.6) в камеру 23, а с этой каме{Ж1 - через выхлопное окно 19 в крьашке 17 в атмосферу. Сжатый

воздух, поступающий одновременно в переднюю полость 68 цилиндра 56 и заднюю полость цилиндра 59, давит на поршень 57 и поршень-ударник 60. Поршень 57 совершает холостой ход, а поршень-ударник 60 - рабочий.

Совершив поворот на угол 90 , кулачковый вал 29 теперь радиальным выступом 36 диска 33 передвигает поводок 43, который соединен с золотником 12 (фиг. 2 и фиг.З). Золотник 12 вьщвитается из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение и садится на втулку 22 с помощью поводка 43 и толкателя 1€. Полукольцевые канавки 6 и 8 закрыты, а полукапьцевая канавка 10 открыта. Воздух в полостях 67 и 68, расширяясь, давит на поршень-ударник 60 и поршень 57 и выходит из полостей по каналам 66, 65 и 64 через щель 4, полукольцевую канавку 10, камеру 24 и выхлопное окно 20 в крышке 18 в атмосферу. Золотник 11 находится в крайнем нижнем положении. Поэтому воздух из задней полости 55 цилиндра 56 и передней полости 58 цилиндра 59 выходит по каналам 52, 54, 53 и 51 через папукольцевую канавку 7, полукольцевую щель 3, полукольцевую канавку 9, камеру 23, выхлопное окно 19 в крышке 17 в атмосферу.

Пря дальнейшем повороте кулачкового вала 29 на 45° против часовой стрелки поршень-ударник 60 заканчивает рабочий ход ударом по инструменту 63, а поршень 57, совершающий холостой ход, затормаживается воздухом, отсеченным в задней полости 55 цилиндра 56 и выходящим из этой полости только через левый выход канала 52 малым расходом (фиг.1).

В конце поворота на угол 45°, кулачковый вал 29 радисшьным выступсял 37 диска 34 (фиг.4) выдвигает золотник 11 в крайнее верхнее положение с помощью поводка 44 и толкателя 15. Кольцевая проточка 13 совпадает с полукольцевыми кгшавками 5 и 7 корпуса 1, а полукольцевая канавка 9 корпуса 1 закрыта (фиг. 1).

С момента выдвижения золотника 11 в крайнее верхнее положение и в течение Дсшьнейшего повррота кулачкойого вала 29 на угол 135° против часовой стрелки золотник 11 находится в этом положении. Поэтому сжатый воздух по входу 25 корпуса 1 через полукольцевую канавку 5, кольцевую протоку 13, полукольцевую канавку 7, каналы 51, 53 и 54, левый выход канала 52 (фиг. 1) поступает соответственно в переднюю полость 58 цилиндра 59 и в заднюю полость 55 цилиндра 56. Сжатый воздух, поступающий одновременно в переднюю полость 58 цилиндра 59 и заднюю полость 55 цилинд

ра 56, давит на поршень-ударник 60, отскочившегося после удара об инструмент, и поршень 57, затормозившегося при холостом ходе. Поскольку золотник 12 находится в крайнем верхнем положении, то с задней полости 67 -цилиндра 59 и передней полости 68 цилиндра 56 воздух выходит в течение предшествующего поворота кулачкового вала 29 на угол 45 против часовой стрелки. Поэтому противодавление со стороны этих разноименных полостей сравнительно мало и поршень-ударник 60 и поршень 57 ускоренно передвигаются под действием поступающего сжатого воздуха в полости 58 и 68. Поршеньударник 60 совершает холостой ход, а поршень 57 - рабочий.

Совершив поворот на угол 135, кулачковый вал 29 радиальным выступом 36 диска 33 передвигает поводок 44, который соединен с золотником 11 (фиг.З и фиг.4) . Золотник 11 выдвигается из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение (фиг. 1) и садится на втулку 21 с помощью поводка 44 и толкателя 15. Полукольцевые канавки 5 и 7 закрыты, а полукольцевая канавка 9 открыта. Давление воздуха, поступившего в переднюю полость 58 цилиндра 59 и в заднюю полость 55 цилиндра 56, еще достаточно большое. Поэтому воздух в этих полостях, расширяясь, дави на поршень-ударник бО и поршень 57 вых-одит из полостей по каналам 54, 53, 52 и 51, через полукольцевую щель 3, полукольцевую канавку 9 в камеру 23, через выхлопное окно 19 в крышке 18 в атмосферу. Золотник 12 находится в течение этого поворота в крайнем верхнем положении.

В конце поворота кулачкового вала 29 на угол 9О поршень-ударник 60 доходит до своего крайнего положения, а поршень 57 заканчивает рабочий ход ударом по поршню-ударнику 60. При вращении кулачкового вала 29 радиальный выступ 35 диска 32 подвигает золотник 12 в крайнее нижнее положение. Золотник 12 садится на втулку 22 и кольцевая проточка 14 совпащает с полукольцевыми Ксшавками 6, и В корпуса 2, а полукольцевая канавка 10 корпуса 2 закрыта. Этим завершается поворот на один оборот кулачкового вал.а 29 и далее начинается-новый цикл работы воздухораспределительного устройства.

В предлагаемом устройстве устраняется противодавление движению поршней, следовательно, повышается энергия единичного удара поршня-ударника.

Выполнение поводков Z-образной формы и расположение их в кольцевых пазах кулачкового вала, каждый из которых соединен с толкателем золотника, позволяет обеспечить контакт поводка с радиальными выступами дисков гсометрическим замыканием, что повышает надежность работы устройства. Подача сжатого воздуха порциями в рабочие полости цилиндров ударного устройства и имеющиеся периоды выхлопа в цикле работы воздухораспреде лительного устройства позволит сэкономить расход сжатого воздуха. Формула изобретения Воздухораспределительное устройство машины ударного действия, вклю,чгио1цее корпус с кгалерой, в которой установлен пневмодвигатель с валом, на котором установлен распределитель ный кулачок, размещенные вокруг кулачку золотники, с толкателями, взаимодействующие с кулачком,-о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения расхода воздуха, кулачок выполнен в виде набора дисков с выступами, смещенными по окружности относительно друг друга, между дисками установлены Z-образные поводки, плечи которых с одной стороны связаны с толкателями, а с другой - с фиксирующими пальцами, установленными в корпусе. . Источники информации, принятые во внимгшие при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 112479, кл. Е 21 С 3/24, 1956. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке. 2744724/22-03, кл.Е 21 С 3/24, 1979 (прототип).