Компрессионно-вакуумная машина ударного действия Советский патент 1982 года по МПК B25D11/12 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электромеханическим молоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, горнодобывающей промышленности игеологоразведочных работах.

Известны компрессионно-вакуумные машины ударного действия, у которых компенсация потерь воздуха выполнена в виде сегментных каналов в цилиндре и осевых каналов на поршне в зоне прохождения им нижней мертвой точки Cl.

Недостатком поршневой компенсации данного устройства является увеличение вибрации при большой величине отскока ударника из-за уменьшения величины воздушной подушки, вследствие выброса воздуха из нее при прохождении поршнем нижней мертвой точки, что снижает надежность машины в целом.

Наиболее близкой к изобретению является компрессионно-вакуумная машина ударного действия, содержащая корпус с приводом, размещенный в корпусе с кольцевым зазором неподвижный цилиндр, в котором последовательно установлены свободноплавающий ударник, приводной поршень, соединенный с ударником через воздушную подушку, и связанный с приводом рабочий инструмент, и компенсатор потерь воздуха -в нижней и верхней мертвых точках положений поршня 2.

Недостатком данного устройства является постоянная площадь сечения проточек поршня, с помощью которых

10 осуществляется компенсация в нижней и верхней мертвых точках и которые определяют.количество воздуха, содержащееся в воздушной подушке, а следовательно и увеличенная вибрация,

15 Испытание подобных устройств выявляет весьма низкую эффективность ударного процесса, возможный перекос поршня на величину радиального зазора относительно цилиндра в зоне-верхней коль20цевой проточки приводит к заеданию поршня в цилиндре и характеризует весьма низкую эксплуатационную надежч ность устройства.

Целью изобретения является сниже25ние вибрации и увеличение эксплуатационной надежности машины.

. Указанная цель достигается тем, что компенсатор выполнен в виде отверстия в стенке неподвижного ци30линдра, расположенного под поршнем в его верхней мертвой точке и сообщающего воздушную подушку с кольцевым зазором между неподвижным цилин ром и корпусом, при этом площадь от верстия выбирается из следующей зависимоститде FJ - площадь отверстия в стенке неподвижного цилиндра/ 1.1 К - коэффициен РПОР- 10 л: р, - площадь проточек поршня, осуществляющих ком пенсацию потерь воздуха в зоне нижней мертвой точки; площадь поршня; Oiol Wpi частота движений поршня при холостом ходе машины; частота движения поршня при рабочем ходе машины, / R OUo --fvрадиус кривошипа, длина воздушной подушки. На фиг. 1 изображена машина уДар го действия, разрез (ударный механи при положении поршня в нижней мертв точке); на фиг. 2 - то же, ударный механизм при положении поршня в вер ней мертвой точкеi на фиг. 3 - разр А-А на фиг. 1. Компрессионно-вакуумная машина ударного действия содержит (фиг. 1/ корпус 1, в котором помещен приводной двигатель ((не показан), связанны кривсжаипно-шатунный механизм 2 с приводным поршнем 3, размещенным в цилиндре 4, неподвижно закрепленном в корпусе 1 и образующим между стенками корпуса 1 замкнутую по- лость 5. В цилиндре 4 последовательно с поршнем 3 установлен свободно плаваквдий ударник б, соединенный с при водным поршнем 3 через воздушную подушку 7 и взаимодействующий с укрепленным в передней части корпу-са 1 рабочим инструментом 8. Компенсация утечек воздуха в ниж ней мертвой точке движения поршня (фиг. 3 ) осуществляется посредством сегментных проточек 9, выполненных в цилиндре 4, и отверстий 10 в приво ном поршне 3. Компенсация утечек воз духа в верхней мертвой точке движения поршня осуществляется (фиг. 2) посредством отверстия 11, выполненно го в цилиндре 4 и расположенного непосредственно под торцом 12 порвиня в его верхней мертвой точке. Компрессионно-вакуумная машина ударного действия работает следующим образом. При движении поршня 3 из положения нижней мертвой точки вверх образующийся в воздушной подушке 7 между поршнем 3 и ударником 6 вакуум движет последний вслед за поршнем 3 вверх. После прохождения верхней мертвой точки поршень 3 перемещается вниз навстречу ударнику б, сжимая при этом воздушную подушку 7. Образующееся давление в воздушной подушке 7меняет направление .движения ударника 6,заставляет его двигаться вниз на удар с рабочим инструментом 8. 8момент удара поршень 3, проходя зону нижней мертвой точки, опять подхватывает силой вакуума ударник 6 и движет его вверх. Далее процесс повторяется. При работе машины совместно с коллекторным приводом, имеющим мягкую механическую характеристику, и при переводе ее с холостого хода на рабочий режим, когда в небольшом промежутке времени частота ударов равна частоте движений поршня холостого хода, соударения ударника б и поршня 3 из-за неустойчивости ударного режима исключены вследствии того, что отверстие 11 в цилиндре 4 при достижении поршнем 3 верхней мертвой точки пополняет воздушную подушку 7 под действием имеющегрся в ней вакуума порцией воздуха. Увеличенный таким образом объем воздуха в воздушной подушке 7 при достижении поршнем 3 нижней мертвой точки не дает возможности сближения ударника б и поршня 3 при вскрытии им проточек 9 и отверстий 10 для компенсации потерь воздуха, чем достигается исключение соударений. При этом стабильность ударного процесса как в переходных, так и в установившихся режимах работы обеспечивается при площади отверстия 11 в цилиндре 4 равной К . При этом К f т случае, если , площадь отверстия 11 мала и увеличение объема воздушной подушки 7 через отвертие 11 недостаточно, что в переходном режиме работы машины приводит к соударениям поршня 3 и ударни ка 6. В этом случае, если К -, рост объема воздушной подушки 7 через отверстие 11 слишком большой, при достижении поршнем 3 нижней мертвой точки давление в воздушной подушке 7 не успевает выровняться до атмосферного. Остаточное избыточное давление в воздушной подушке 7 не дает возможности подхвата поршнем 3 ударника 6 при движении поршня 3 вверх. При этом объем воздушной подушки 7 с каждым циклом увеличивается, что приводит к исчезновению ударного режима.

Пополнение объема воздушной подушки 7 через отверстие 11, площадь которого равна К . F пор, равносильно увеличению начальной длины воздушной подушки 7, что приводит к снижению вибрации корпуса 1 машины в установив шемся ударном режиме работы. Это обстоятельство дает возможность при малой длине воздушной подушки 7 и, следовательно, при малых габаритах всей машины значительно снизить вибрацию корпуса, а также повысить ее эксплуатационную надежность. Формула изобретения Компрессионно-вакуумная машина ударного действия, содержащая корпус с приводом, размещенный в корпусе с кольцевым зазором неподвижныйцилиндр, в котором последовательно установлены свободно плавающий ударник, приводной поршень, соединенный с ударником через воздушную подушку и связанный с приводом рабочий инструмент, и компенсатор потерь возду ха в нижней и верхней мертвых точках положений поршня, отличающаяся тем, что, с целью снижения вибрации и увеличения эксплуатационной надежности машины, компенсатоо выполнен в виде отверстия в стенке неподвижного цилиндра, расположенного под поршнем в его верхней мертвой точке.и сообщающего

воздушную подушку с кольцевым зазором между неподвижным цилиндром и корпусом, при этом площадь отверстия выбирается из следующей зависимости

Fg . К.

пер

где F - площадь отверстия в стенке неподвижного цилиндра/

1.1 К 5 т ч - коэффициент, РПОР 10 Зс А площадь точек поршня, осуществляющих пенсацию потерь воздуха в зоне ней мертвой точкиРд - площадь поршйя; W - частота д вижений поршня при холостом ходе машины/ tWp- частота движений поршня при рабочем ходе машины; -радиус кривсшипа -длина воздушной подушки. Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 97746, кл. Е 01 В 29/26, 1968. 2.Патент ФРГ 1057028, . 87 В 3/04, 1958 (прототип).

иг

Фиг./