Ударная машина

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к ручным машинам ударного действия, а именно к электромолоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, горнодобывающей промышленности и машиностроении, для образования отверстий в строительных материалах и горных породах, а также для их разрушения. В ударном устройстве отверстие в крайнем осевом положении направляющего цилиндра, обеспечивающего ударный режим, расположено вне зоны 2R рабочего хода поршня и вне зоны Н воздушной подушки, выше рабочего торца поршня при его нахождении в верхней мертвой точке, а в положении холостого хода ударной машины, при другом крайнем осевом положении направляющего цилиндра, удержание ударника в переднем положении обеспечивается расположением отверстия в зоне 2R рабочего хода поршня, в непосредственной близости от его рабочего торца, в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке, для кратковременного сообщения воздушной подушки с атмосферой. Обеспечивается создание ударной машины с повышенной надежностью обеспечения режима холостого хода. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к ручным машинам ударного действия, а именно к электромолоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, горнодобывающей промышленности и машиностроении, для образования отверстий в строительных материалах и горных породах, а также для их разрушения.

Известны ударные машины, содержащие корпус, держатель рабочего инструмента, размещенный в корпусе ударный механизм компрессионно-вакуумного типа, имеющий поршень стаканообразной формы, совершающий возвратно-поступательные движения, и в поршне размещен ударник, соединенный с поршнем воздушной подушкой и наносящий периодические, в такт движениям поршня, удары по рабочему инструменту, и ударный механизм размещен в направляющем цилиндре, имеющем возможность ограниченных осевых перемещений относительно поршня и содержащем по меньшей мере одно отверстие, сообщающее воздушную подушку с атмосферой для удержания ударника в переднем положении, вблизи держателя рабочего инструмента, при холостом ходе машины. (Патент ФРГ №3743333, кл. B 25 D 11/12 от 21.12.87 - аналог.)

Такая ударная машина обладает недостатком, заключающимся в повышенной сложности конструкции, так как для удержания ударника в переднем положении с целью создания режима холостого хода направляющий цилиндр, кроме осевого перемещения, должен иметь радиальное. А это требует определенных усложнений конструкции машины в целом. Кроме того, ударный механизм такой машины содержит подвижный цилиндр, являющийся одновременно и поршнем и стволовой частью, где движется ударник. Такой подвижный цилиндр обладает повышенной массой, и при его возвратно-поступательных движениях приводит к повышенной вибрации корпуса машины.

Ближайшей по своей технической сущности является ударная машина, содержащая корпус, держатель рабочего инструмента, размещенный в корпусе ударный механизм компрессионно-вакуумного типа, имеющий поршень, совершающий возвратно-поступательные движения, ударник, соединенный с поршнем воздушной подушкой и наносящий периодические, в такт движениям поршня, удары по рабочему инструменту, и ударный механизм размещен в направляющем цилиндре, имеющем возможность ограниченных осевых перемещений относительно поршня и содержащем по меньшей мере одно отверстие, сообщающее подушку с атмосферой для удержания ударника в переднем положении, вблизи рабочего инструмента, при холостом ходе машины. (Патент США №5111890, кл. B 25 D 9/04 от 12.05.1992 - прототип.)

Несмотря на то, что такая машина не имеет недостатков аналога, она тем не менее обладает недостатком, заключающимся в низкой эффективности и надежности устройства удержания ударника в переднем положении с целью создания режима холостого хода, особенно при малой длине начальной воздушной подушки, и также небольшой величине холостого хода ударника.

В этом случае при обратном ходе поршня, в сторону от ударника, через отверстие направляющего цилиндра в воздушную подушки из атмосферы засасывается воздух. Учитывая, что отверстие обладает определенным сопротивлением, при обратном ходе поршня в воздушной подушке образуется вакуум. При небольшой величине трения между стенками направляющего цилиндра и ударником, что может быть вызвано их износом, последний под воздействием вакуума начинает двигаться вслед за поршнем. При этом, несмотря на наличие отверстия в направляющем цилиндре, ударник повторяет движения поршня, нанося периодические удары по рабочему инструменту, не позволяя обеспечить надежный режим холостого хода в ударной машине.

В основу изобретения поставлена задача создания ударной машины с повышенной надежностью обеспечения режима холостого хода.

Поставленная задача решается тем, что в ударной машине, содержащей корпус, держатель рабочего инструмента, размещенный в корпусе ударный механизм компрессионно-вакуумного типа, имеющий поршень, совершающий возвратно-поступательные движения, ударник, соединенный с поршнем воздушной подушкой и наносящий периодические, в такт движениям поршня, удары по рабочему инструменту, и ударный механизм размещен в направляющем цилиндре, имеющем возможность ограниченных осевых перемещений относительно поршня и содержащем по меньшей мере одно отверстие, сообщающее воздушную подушку с атмосферой для удержания ударника в переднем положении, вблизи держателя рабочего инструмента, при холостом ходе машины, отверстие в крайнем осевом положении направляющего цилиндра, обеспечивающего ударный режим, расположено вне зоны 2R рабочего хода поршня и вне зоны Н воздушной подушки, выше рабочего торца поршня при его нахождении в верхней мертвой точке, а в положении холостого хода ударной машины, при другом крайнем осевом положении направляющего цилиндра, удержание ударника в переднем положении обеспечивается расположением отверстия в зоне 2R рабочего хода поршня, в непосредственной близости от его рабочего торца, в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке, для кратковременного сообщения воздушной подушки с атмосферой.

В такой ударной машине обеспечивается надежное удержание ударника в переднем положении и, как следствие, надежный режим холостого хода. Достигается это тем, что при крайнем осевом положении направляющего цилиндра, обеспечивающего холостой ход, при достижении поршнем положения верхней мертвой точки воздушная подушка через отверстие, расположенное в зоне рабочего хода поршня, сообщается с атмосферой, уравнивая давление в воздушной подушке с атмосферным. При прямом ходе поршня из положения верхней мертвой точки, учитывая близость расположения отверстия к рабочему торцу поршня, последний своей боковой поверхностью перекрывает отверстие, закрывая доступ воздуха из атмосферы в воздушную подушку или наоборот из нее в атмосферу. При этом прямой ход поршня в сторону ударника сопровождается сжатием воздушной подушки и образованием в ней избыточного давления, сохраняющегося во время прямого и обратного хода поршня, которое прижимает ударник к промежуточному элементу или к рабочему инструменту. При повторном достижении поршнем верхней мертвой точки происходит очередное кратковременное вскрытие отверстия и выравнивание давления в воздушной подушке с атмосферным. Далее процесс повторяется. При этом в воздушной подушке при каждом прямом и обратном ходе поршня сохраняется избыточное давление, не позволяющее ударнику следовать за поршнем и надежно удерживающее ударник в переднем положении, обеспечивая режим холостого хода в ударной машине.

При смещении направляющего цилиндра в другое крайнее осевое положение отверстие смещается таким образом, что находится вне зоны рабочего хода поршня и вне зоны воздушной подушки, располагаясь выше рабочего торца поршня при его положении в верхней мертвой точке. При этом воздушная подушка при прямом и обратном ходе поршня замкнута и не сообщается с атмосферой через отверстие. Образующееся в этом случае в воздушной подушке разрежение, при обратном ходе поршня, и избыточное давление, при прямом ходе поршня, заставляют ударник повторять возвратно-поступательные движения поршня, нанося периодические удары по рабочему инструменту, обеспечивая тем самым ударный режим.

Конкретное выполнение ударной машины поясняется описанием и чертежами, на которых:

Фиг.1 изображает ударную машину в продольном разрезе, в положении крайнего осевого смещения направляющего цилиндра, обеспечивающего рабочий ударный режим в момент, когда поршень находится в положении верхней мертвой точки (в. м. т.). Здесь:

Н - зона (длина) воздушной подушки;

2R - зона рабочего хода поршня, от его положения верхней мертвой точки до положения нижней мертвой точки.

Фиг.2 изображает ударную машину в продольном разрезе, в положении другого крайнего осевого смещения направляющего цилиндра, обеспечивающего безударный холостой ход в момент, когда поршень находится в положении верхней мертвой точки (в. м. т.). Штрих-пунктирной линией обозначено положение поршня в н. м. т. Здесь:

В - величина холостого хода ударника.

Ударная машина содержит, Фиг.1, корпус 1, держатель 2 рабочего инструмента 3 с хвостовиком 4, размещенный в корпусе 1 ударный механизм 5 компрессионно-вакуумного типа, имеющий поршень 6, совершающий возвратно-поступательные движения, ударник 7, соединенный с поршнем 6 воздушной подушкой 8 и наносящий периодические, в такт движениям поршня 6, удары по хвостовику 4 рабочего инструмента 3 через промежуточный элемент 9. Ударный механизм 5 размещен в направляющем цилиндре 10, имеющем возможность ограниченных осевых перемещений относительно поршня 6 и содержащем отверстие 11 холостого хода, Фиг.2, для сообщения воздушной подушки 8 с атмосферой, находящейся в пространстве за внешним диаметром направляющего цилиндра 10. Воздушная подушка 8 ограничена пространством между рабочим торцом 12 поршня 6, торцом 13 ударника 7 и стенками направляющего цилиндра 10. Между корпусом 1 и направляющим цилиндром расположена пружина 14 сжатия, которая, опираясь на шайбу 15 через пружинное кольцо 16, стремится сдвинуть направляющий цилиндр 10 в одно из положений, обеспечивающих положение холостого хода ударной машины. При этом ударник 7 находится в крайнем переднем положении вблизи держателя 2, опираясь на промежуточный элемент 9, который в свою очередь опирается на уступ 17 направляющего цилиндра 10. Рабочий инструмент 3 удерживается от выпадения из держателя 2 с помощью фиксатора 18, взаимодействующего с верхней кромкой 19 закрытого паза 20, выполненного в хвостовике 4. Радиальное перемещение фиксатора при этом ограничено запорной втулкой 21 с помощью пружины 22. Для ручных манипуляций запорная втулка 21 охвачена втулкой управления 23.

В положении рабочего ударного режима, когда рабочий инструмент 3 прижат к обрабатываемому материалу, Фиг.1, относительное осевое перемещение хвостовика 4 в сторону ударника 7 ограничивается промежуточным элементом 9, который в свою очередь опирается последовательно на амортизатор 24, шайбу 25 и внутреннее пружинное кольцо 26, закрепленное внутри направляющего цилиндра 10.

Ударная машина работает следующим образом. В ударном режиме, когда корпус машины подается оператором в сторону обрабатываемого материала, Фиг.1, рабочий инструмент 3, контактируя с обрабатываемым материалом, своим хвостовиком 4 через промежуточный элемент 9 и амортизатор 24 с шайбой 25 опирается на направляющий цилиндр 10, который, преодолевая действие пружины 14, сдвигается относительно поршня 6 в сторону, противоположную от держателя 2, в свое крайнее осевое положение до упора в корпус 1. При этом отверстие 11 расположено вне зоны Н воздушной подушки 8 и вне зоны 2R рабочего хода поршня 6, выше рабочего торца 12 поршня 6 при его нахождении в в. м. т. В этом крайнем осевом положении направляющего цилиндра 10 отсутствует сообщение воздушной подушки 8 через отверстие 11 с атмосферой и в процессе возвратно-поступательных движений поршня 6 из положения н. м. т. в положение в. м. т. и обратно в воздушной подушке 8 попеременно образуется соответственно разрежение и избыточное давление, что заставляет ударник 7 повторять движения поршня 6, нанося периодические удары по промежуточному элементу 9, а через него по хвостовику 4 рабочего инструмента 3 и далее по обрабатываемому материалу, а в машине устанавливается ударный режим работы.

При выводе ударной машины на безударный холостой ход контакт рабочего инструмента 3 с обрабатываемым материалом прекращается и под действием пружины 14 направляющий цилиндр 10 сдвигается относительно поршня 6 в другое крайнее осевое положение, Фиг.2, в сторону держателя 2. При этом отверстие 11 холостого хода смещается в зону 2R рабочего хода поршня 6 и в момент нахождения его в в. м. т. принимает положение ниже рабочего торца 12 в непосредственной от него близости. Все ударопроводящие элементы: рабочий инструмент 3, промежуточный элемент 9 и ударник 7, также сдвигаются в сторону держателя 2. При этом в момент нахождения поршня 6 в положении в. м. т. воздушная подушка 8 кратковременно сообщается через отверстие 11 с атмосферой. При своем движении из положения в. м. т. в положение н. м. т. поршень 6 сначала своей боковой поверхностью перекрывает отверстие 11, прекращая сообщение воздушной подушки 8 с атмосферой, а дальнейшее движение поршня 6 в положение н. м. т. сопровождается сжатием объема воздуха замкнутой воздушной подушки 8. При этом образующееся избыточное давление сохраняется в воздушной подушке 8 в течении как прямого, так и обратного хода поршня 6, препятствуя движению ударника 7 в сторону от держателя 2, даже в том случае, если ударник 7, при выводе ударной машины на холостой безударный режим работы, получил отскок от промежуточного элемента 9. В конце своего обратного хода, при приближении к положению в. м. т., поршень 6 вскрывает отверстие 11 и воздушная подушка 8 вновь сообщается с атмосферой на короткое время, а давление в воздушной подушке 8 становится равным атмосферному. При дальнейшем прямом ходе поршня 6 из положения в. м. т. и обратно процесс повторяется. При таком расположении отверстия 11 оно является своего рода компенсатором утечек воздуха в воздушной подушке 8, которые возникают при имеющемся избыточном давлении в воздушной подушке 8, в процессе прямого и обратного хода поршня 6. Такое расположение отверстия 11 определяет постоянное избыточное давление в воздушной подушке 8, что обеспечивает надежное удержание ударника 7 в переднем положении независимо от величины холостого хода “В” ударника 7 в процессе вывода ударной машины на безударный режим работы.

Ударная машина, содержащая корпус, держатель рабочего инструмента, размещенный в корпусе ударный механизм компрессионно-вакуумного типа, имеющий поршень, совершающий возвратно-поступательные движения, ударник, соединенный с поршнем воздушной подушкой и наносящий периодические, в такт движениям поршня, удары по рабочему инструменту, и ударный механизм, размещенный в направляющем цилиндре, имеющем возможность ограниченных осевых перемещений относительно поршня и содержащем по меньшей мере одно отверстие, сообщающее воздушную подушку с атмосферой для удержания ударника в переднем положении, вблизи держателя рабочего инструмента, при холостом ходе машины, отличающаяся тем, что отверстие в крайнем осевом положении направляющего цилиндра, обеспечивающего ударный режим, расположено вне зоны 2R рабочего хода поршня и вне зоны Н воздушной подушки, выше рабочего торца поршня при его нахождении в верхней мертвой точке, а в положении холостого хода ударной машины, при другом крайнем осевом положении направляющего цилиндра, удержание ударника в переднем положении обеспечивается расположением отверстия в зоне 2R рабочего хода поршня, в непосредственной близости от его рабочего торца, в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке, для кратковременного сообщения воздушной подушки с атмосферой.