Гидравлический ударный механизм Советский патент 1984 года по МПК E21C37/00 B21J7/28 E21B1/26 

ю

00 (Х

о Изобретение относится к средства механизации горных работ, а именно к бурильным машинам. Кроме того, он может быть использовано там, где требуется приложение импульсной нагрузки с высокой частотой, например в трамбовках, кузнечно-штамповочном произвопстве и т.д. Известно, устройство, включаклцее корпус и боек, взаимодействующий своими кольцевыми выступами с кольцевыми выступами плунжеров, выполненных в виде втулок, охватьшающих боек; Торцевые поверхности бойка и плунжеров образуют с корпусом камеры рабочего и холостого ходов, периодически соединенные с напорной и сливной магистралями посредством отдельного распределительного механизма . Это устройство обладает рядом недостатко-в, а именно: -низкий гидравлический КПД, свя занный с тем, что в процессе рабоче го хода бойка происходит вытеснение рабочей жидкости из камеры холостог хода, при этом скорость движения по трубопроводу в несколько раз пре вышает скорость движения бойка; -низкий механический КПД,-свя. аанный с тем, что кинетическая энергия, получаемая втулками, гасит ся ударами их о переднюю и заднюю стенки корпуса. Эта энергия оказыва ется для механической системы потерянной;-низкая надежность и повьшенный контроль шума, связанные с ударами втулок по корпусу и с наличием пружины, воспринимающей кинетическую энергию бойка в фазе торможения; -сложность конструкции, связанная с необходимостью иметь в механи ме отдельное устройство для коммута;ции потока рабочей жидкости и при вод для этого устройства. Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является гидравлический удар-ный механизм, включающий корпус рабочий инструмент, боек с кольцеBbiM выступом, камеру рабочего хода, плунжер, выполненный в виде ступенчатой втулки с рядами радиальных от верстий и управляющими поверхностями, одна из которых размещена в камере рабочего хода, и камеру холостого хода, постоянно соединенную с напорной магистралью. 02 Недостатком этого механизма является низкий КПД вследствие возникновения сопротивления жидкости бойку при его рабочем ходе. Цель изобретения - повьшение КПД механизма. Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом ударном механизме, включающем корпус, рабочий инструмент, боек с кольцевым выступом, камеру рабочего хода, плунжер, выполненный в виде ступенчатой втулки с рядами радиальных отверстий и управляющими поверхностями, одна из которых размещена в камере рабочего хода, и камеру холостого хода, постоянно соединенную с напорной магистралью, другая управляющая поверхность плунжера размещена в камере холостого хода, при этом управляющая поверхность, размещенная в камере рабочего хода,, выполнена с большей площадью, чем управляющая поверхность, размещенная в камере холостого хода, а камера рабочего хода выполнена с возможностью периодического сообщения с камерой холостого хода. На чертеже изображен продольный разрез ударного механизма. В корпусе 1 расположены боек 2 с кольцевым выступом 3 и выполненной на нем кольцевой проточкой 4. На кольцевой выступ 3 надета ступенчатая втулка 5. Камера 6 холостого хода образована расточкой корпуса 1, наружной цилиндрической поверхностью втулки 5 и ее торцовой поверхностью 7. Камера 8 рабочего хода образована расточкой корпуса 1, цилиндрической поверхностью бойка 2 и торцовыми поверхностями 9 втулки 5 и 10 кольцевого выступа бойка 2. В теле корпуса выполнены каналы 11, 12, 13, а во втулке 5 - три ряда радиальных отверстий 1А, 15, 16, причем отверстия 15 постоянно соединяют камеру 6 Холостого хода с полостыр, образованной внутренней цилиндрической поверхностью втулки 5 и кольцевой проточкой 4, с кромками 17 и 18 на кольцевом выступе 3 бойка 2. В передней части корпуса расположен хвостовик инструмента 19. Ударный механизм бурильной машины изображен в момент нанесения удара и работает следующим образом. Рабочая жидкость от источника питания по каналу 12 постоянно подводится в камеру 6 холостого хода. 39 где на поверхности 7 втулки 5 формируется усилие холостого хода. Под действием этого возмущения втулка 5 вместе с бойком 2 перемещается в сторону задней стенки корпуса 1, совершая взвод, при этом жидкость из камеры 8 рабочего хода вытесняется через отверстия 14, сливной канал 13 в сливную магистраль. Взвод осуществляется до тех пор, пока кромки отверстий 14 не перекроют сливной канал 13, образуя при этом в камере 8 рабочего хода замкнутый объем жидкости. С этого момента начинается процесс торможения ударной системы, включающей боек 2 и втулку 5. Так как втулка 5 имеет массу, значительно меньшую, чем боек 2, то она после перекрытия кромками отверстий 14 сливного канала 13 быстро затормажиБается, а боек 2, имеющий большую массу, продолжает двигаться в сторону задней стенки корпуса 1, сжимая жидкость в камере 8 рабочего хода. После того, как усилие, действующее на торцовую поверхность 9 станет больше, чем на поверхности 7, втулка 5 начнет перемещаться в сторону хвостовика 19, а боек 2 будет продол жать свое движение в сторону задней стенки корпуса вплоть до остановки всей системы, когда и заканчивается, фаза торможения. В течение фазы тор можения боек 2 задней кромкой кольцевого выступа 3, образующей поверхность 10, перекрывает отверстия 14, препятствуя тем самым вытеканию жидкости из камеры 8 рабочего хода в сливную магистраль. В конце фазы тор можения кромка 18 кольцевой проточки откидывает отверстия 16, в резуль тате чего жидкость из камеры 6 холос того хода через отверстия 15, полост 4, отверстия.16 и канал 11 поступает в камеру 8 рабочего хода, где на поверхностях 9 и 10 формируется соответственно управляющее воздействие и усилие рабочего хода, причем управляющее воздействие больше по модулю, чем усилие холостого хода на поверхности 7, и противоположно ему направленное. В результате этого втулка 5 поддействием разности сил на поверхностях 7 и 9 разгоняется в сторону хвостовика инструмента 19, а боек 2 под действием усилия рабочего хода на поверхности 10 разгоняется в ту же сторону, так как втулка 5 была до этого смещена относительно бойка 2 в сторону хвостовика 19 и продолжает двигаться туда же, опережая боек 2, то последнему отсутствует сопротивление со стороны камеры холостого хода дг.я движения в направлении удара, т.е. обеспечена подготовка рабочего хода. Поскольку боек 2, находящийся под воздействием усилия рабочего хода, движется с большим ускорением чем втулка 5, то в конце рабочего хода он кромкой 18 перекроет отверстия 16, а кромкой 10 откроет отверстия 14, уже совмещенные с каналом 13, соединяя при этом камеру8 рабочего хода со сливной магистралью. В результате управляющее воздействие с поверхности 9 снимается, и втулка 5 начинает тормозиться под действием усилия холостого хода на поверхности 7. Рабочий цикл рассчитывается так, чтобы момент остано зки втулки 5 в переднем положении совпал с моментом нанесения удара бойком 2 по хвостовику инструмента 19- или произощел несколько позже последнего с целью устранения соударений бойка 2 со втулкой 5 в конце рабочего хода, Далее рабочий цикл повторяется, Благодаря использованию изобретения удается значительно снизить потери в результате подготовки рабочего хода, так как вытеснение рабочей жидкости из камеры холостого хода осуществляется со значительно меньшей скоростью, чем скорость рабочего хода, это позволяет также уменьшить габариты и вес механизма (в механизмах без предварительной подготовки рабочего хода необходимо увеличивать усилие рабочего хода за счет увеличения площади плунжера рабочего хода на величину сопротивления движения со стороны камеры холостого хода).

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ. МЕХАНИЗМ, включающий корпус, рабочий инструмент, боек с кольцевьм выступом, камеру рабочего хода, плунжер, выполненный в виде ступенчатой втулки с рядами радиальных отверстий и управляющими поверхностями, одна из которых размещена в камере рабочего хода, и кг-меру холостого хода, постоянно соединенную с напорной магистралью, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД механизма, другая управляющая поверхность плунжера размещена в камере холостого хода, при этом управляющая поверхность, размещенная в камере рабочего хода, вьтолнена с большей площадью, чем управляющая поверхность, размещенная в камере холостого хода, а камера рабочего хода выполнена с возможностью периодического сообщения с камерой холос(Л того хода.