Гидромолот

 

Гидромолот относится к строительству и предназначен для уплотнения грунтов, разрушения бетонных конструкций, забивания свай и тому подобных работ. Гидромолот содержит корпус, в котором размещен центробежный вибратор. Центробежный вибратор включает гидромоторы, которые приводят во вращение два вращающихся навстречу маховика, каждый из которых имеет свою систему гидрораспределения, гидроаккумулятор и рабочий цилиндр с поршнем-балансиром. При вращении маховиков поршни-балансиры синхронно перемещаются в диаметрально расположенных цилиндрах, изменяя величину дисбаланса каждого из маховиков. Использование устройства позволяет повысить КПД и эффективность гидромолота за счет увеличения мощности одностороннего действия рабочего инструмента. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к гидромолотам, предназначенным для уплотнения грунтов, разрушения бетонных конструкций, забивания свай и т.д.

Известен гидромолот, содержащий ударник, шабот, силовой цилиндр с плунжером, распределительное устройство с поворотным цилиндрическим золотником с дополнительными каналами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и направленными перпендикулярно к радиусу золотника и соединенными с напорной магистралью через внутреннюю полость золотника [1].

К недостаткам известного устройства следует отнести то, что рабочая жидкость в нем из напорной магистрали после прохождения дополнительных каналов в золотнике вновь поступает в полость с высоким давлением, которое затрудняет истечение жидкости из этих каналов, и, соответственно, снижает КПД гидромолота. Кроме того, в гидромолоте используется силовой цилиндр одностороннего действия, что требует включения в механизм пружины возврата, на сжатие которой при рабочем ходе затрачивается часть полезной энергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является гидромолот, принятый за прототип [2], содержащий силовой цилиндр двухстороннего действия с поршнем и двумя штоками, являющимися ударником, распределительное устройство с поворотным цилиндрическим золотником, снабженным дополнительными каналами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси его вращения и направленными перпендикулярно к радиусу золотника, напорную и сливную магистраль и рабочий инструмент, при этом дополнительные каналы сопла вынесены за образующую золотника для повышения крутящего момента и соединены со сливной магистралью, а для осуществления реверса ударника золотник дополнительно снабжен двумя парами гнезд, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси золотника, и попеременно сообщаемых с нижней полостью силового цилиндра, при этом пара гнезд, имеющих большую длину, соединены дросселированными отверстиями с напорной магистралью, а другая пара гнезд соединена со сливной магистралью.

К недостаткам прототипа следует отнести необходимость применения силового цилиндра двухстороннего действия, который требует для повышения энергии удара рабочего инструмента использовать высокое давление рабочей жидкости, т.к. увеличение массы штока не желательно из-за снижения частоты ударов.

Целью изобретения является повышение эффективности гидромолотов за счет исключения из механизма привода ударника поступательных пар и увеличения мощности импульсов одностороннего действия.

Поставленная цель достигается тем, что гидромолот, содержащий ударник, распределительное устройство с цилиндрическим золотником, снабженное гнездами и каналами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси его вращения, напорную и сливную магистрали и рабочий инструмент, в отличие от прототипа снабжен автономными гидроприводами и центробежным вибратором, включающим пару синхронно вращающихся навстречу друг другу в опорах маховиков с переменным моментом инерции, каждый из которых содержит цилиндрический золотник и корпус со сквозными диаметральными отверстиями, внутри которого расположен поршень-балансир со ступенчатыми штоками на обоих торцах и закрытый с обоих концов крышками, в корпусе которых выполнены гидроаккумуляторы и ступенчатые рабочие цилиндры, гидравлически связанные между собой, а через радиальные каналы, кольцевые проточки корпуса-распределителя и каналы золотника попеременно с напорной и сливной магистралями.

Кроме того, крышки в дисках выполнены с резьбой, а длины ступенчатых штоков различными, причем синхронизация вращения маховиков осуществляется введением внешнего зацепления корпусов вибраторов.

Совокупность перечисленных признаков предлагаемого устройства позволяет повысить быстродействие и энергию импульсов за счет исключения поступательного движения основных элементов гидромолота и КПД за счет обеспечения симметричного движения ударника, а также создать безотдатный инструмент.

Введение автономного гидропривода для вращения вибратора обеспечивает создание центробежных сил.

Введение центробежного вибратора, включающего пару синхронно вращающихся навстречу друг другу в опорах маховиков с поршнями-балансирами, обеспечивает создание импульсных сил.

Введение маховиков со сквозным диагональным отверстием - рабочий цилиндр, в котором осуществляется движение поршня-балансира по определенному закону обеспечивает требуемый закон изменения пульсирующей силы.

Введение ступенчатых рабочих цилиндров со штоками в поршнях-балансирах обеспечивает их радиальное перемещение по заданному закону.

Введение гидроаккумулятора обеспечивает ускоренный ввод в работу и вывод в нейтральное положение дисбаланса.

Введение ступенчатых штоков различной длины обеспечивает гарантированное положение поршня-балансира в верхней части маховика.

Сопоставительный анализ с прототипом [2] показал, что заявляемый гидромолот существенно отличается от известного гидромолота введением центробежного вибратора с регулируемой по углу вращения амплитудой колебаний.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известны центробежные вибраторы [3], имеющие постоянный радиус вращения балансира и создающие симметричную пульсирующую возмущающую силу.

Известно, что в устройствах для разрушения твердых пород и железобетонных изделий необходимо иметь несимметричную пульсирующую силу, т.е. на прямом ходе ударник должен иметь большую скорость, а на обратном - медленный подъем.

В сочетании с большой массой балансира это дает большую энергию разрушения препятствия.

Для обеспечения несимметричного движения ударника в предлагаемом устройстве введено принудительное регулирование положения груза по радиусу вращения балансира с переменной скоростью перемещения, чего нет в известных устройствах.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1, 2 изображен предлагаемый гидромолот, на фиг. 3 - вибратор, на фиг. 4, 5, 6 - продольный разрез вибратора в сечениях "А-А", "Б-Б", "В-В".

Гидромолот состоит из корпуса 1, в котором на раме 2 в подшипниках 3 установлен центробежный вибратор 4, содержащий гидромоторы 5 и два синхронно вращающихся навстречу друг другу маховика, 6 каждый из которых содержит распределительное устройство 7, внутри которого на прецизионных подшипниках 8 установлен цилиндрический золотник 9 и корпус 10, внутри которого выполнено сквозное диаметральное отверстие - рабочий цилиндр 11, закрытое с обеих сторон резьбовыми крышками 12. Причем последние снабжены ступенчатыми рабочими цилиндрами 13, гидравлически связанными через каналы корпуса распределителя 7 с напорной 14 и сливной 15 магистрали.

В теле распределительного устройства 7 вокруг золотника 9 концентрично ему выполнены кольцевые полости 16 и 17. При этом кольцевая полость 16 через канал 18 связана с верхней полостью нижнего силового цилиндра 13 и гидроакумулятором 19, разделительная часть полости которого заполнена газом через штуцер 20. С другой стороны кольцевая полость 16 имеет канал 21, открывающий ее в сторону золотника 9. Кольцевая полость 17 через канал 2 соединена с верхней полостью верхнего цилиндра 13 и имеет канал 23, открывающий ее в сторону золотника 9. На наружной поверхности золотника 9 выполнены две пары диаметрально противоположных гнезд 24 и 25, а также кольцевая проточка 26, сообщенная посредством канала 27 с напорной магистралью 14. Гнезда 24 через канал 21 (фиг. 3, А-А) соединяют кольцевую полость 16, причем гнездо, соединенное отверстиями 28 с проточкой 26, является напорным, а другое из этой пары, сообщающееся через внутреннюю полость золотника 9 со сливной магистралью 15 является сливным. Аналогично выполнены и гнезда 25, соединяющие полость 17 со сливной или напорной магистралями.

Внутри рабочего цилиндра 11 установлен поршень-балансир 29, снабженный с обоих торцов ступенчатыми штоками 30, каждый из которых входит в соответствующий рабочий цилиндр 13, кроме того, в поршне-балансире 29 выполнены перепускные каналы 31.

Гидромолот работает следующим образом.

Рабочая жидкость из напорной магистрали 14 подается к гидромоторам 56, приводя во вращение центробежный маховик 6 и корпус распределительного устройства 7. Из напорной магистрали 14 рабочая жидкость поступает в кольцевую полость 26 и напорные гнезда 24 и 25, а затем, в зависимости от положения корпуса распределителя 7, либо в кольцевую полость 16 и далее через канал 18 в полость 13 рабочего цилиндра 11, а заполняя ее и гидроаккумулятор 19 и вызывая движение поршня-балансира 29 вверх до упора, либо в кольцевую полость 17 и далее через канал 22 в полость 13 рабочего цилиндра, заполняя ее и гидроаккумулятор 19 и вызывая движение поршня-балансира 29 вниз. При этом полость 13 рабочего цилиндра соединяется со сливом 15 через канал 18, кольцевую проточку 16, каналы 21, 24 и 32 при ходе поршня-балансира 29 вниз, либо через канал 22, проточку 17, каналы 23 и 25 при ходе поршня-балансира вверх.

Заметим, что вытеснение рабочей жидкости при движении поршня-балансира вверх осуществляется за счет инерционных сил и сил давления на поршень, развиваемых в полости 13. Ступенчатый шток позволяет аккумулировать часть энергии рабочего тела высокого давления в полости гидроаккумулятора с целью последующего срабатывания ее на обратном ходе движения поршня-балансира.

Описанное возвратно-поступательное движение поршня-балансира 29 позволяет реализовать любое асимметричное движение рамы 2 вибратора, непосредственно связанной с ударником 33. причем частота ударов зависит от частоты вращения вибратора. При надавливании рабочего инструмента 34, зафиксированного в ненагруженном состоянии с помощью шарикового замка 35, на грунт, рабочий инструмент поднимается и входит в контакт с ударником 33 совершающим возвратно-поступательное движение, ограниченное сверху регулируемым упругим упором 36.

Использование предлагаемого устройства позволяет, по сравнению с прототипом [2], повысить КПД и эффективность гидромолота за счет: - увеличения мощности импульсов одностороннего действия рабочего инструмента, - изменения по заранее заданному закону радиуса ударника, что не очевидно в известных устройствах.

Информация, принятая во внимание 1. Авторское свидетельство СССР N 962457 МПК⁶ E 02 D 7/10, 1982.

2. Патент РФ N 2010905 МПК⁶ E 02 D 7/10, 1992.

3. Горский А.И. Расчет машин и механизмов автоматических линий литейного производства. М.: Машиностроение, 1978, с. 288-301.

Формула изобретения

1. Гидромолот, содержащий ударник, распределительное устройство с цилиндрическим золотником, снабженное гнездами и каналами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси его вращения, напорную и сливную магистрали и рабочий инструмент, отличающийся тем, что он снабжен автономными гидроприводами и центробежным вибратором, включающим пару синхронно вращающихся навстречу друг другу в опорах маховиков с переменным моментом инерции, каждый из которых содержит цилиндрический золотник и корпус со сквозным диаметральным отверстием, внутри которого расположен поршень-балансир со ступенчатыми штоками на обоих торцах и закрытый с обоих концов крышками, в корпусе которых выполнены гидроаккумуляторы и ступенчатые рабочие цилиндры, гидравлически связанные между собой, а через радиальные каналы, кольцевые проточки на корпусе распределителя и каналы золотника попеременно с напорной и сливной магистралями.

2. Гидромолот по п.1, отличающийся тем, что крышки в корпусе выполнены с резьбой.

3. Гидромолот по п.1 или 2, отличающийся тем, что синхронизация вращения маховиков осуществлена введением внешнего зацепления корпусов вибраторов.

4. Гидромолот по одному из пп. 1, 2, 3, отличающийся тем, что длины ступенчатых штоков выполнены различными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6