Машина ударного действия

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскмх

Соцмалмстмческмх

Республик ()903103 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 23.02.79 (21) 2727400/25 — 28 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (51)М. Кл.

В 25 01104

Ваудерстееиный комитет

СССР оо делам нэе4ретеннй н открытий

Опубликовано 07.02 82 Бюллетень J% 5. (53) УЛ K б21.972-83 (088.8) Дата опублмкования описания 07,02.82 (72) Авторы изобретения

А. Г. Курдюмов, Б, Н. Стихановский, В, М. Залмансон и М. В. Поздняков

Фрунзенский политехнический институт (71) Заявитель (54) МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к устройствам ударного действия и может быть использовано в качестве ручного механизированного ударного инструмента в строительных, горных и монтажных работах, а также в качестве стенда для испытания материалов, изделий и сооружений на ударные нагрузки.

Известны машины ударного действия, у которых кинетическая энергия накапливается при вращательном движении. У машин этого

10 типа вал двигателя кинематически соединен с бойком (11.

Недостатки данных машин: а) малый путь разгона бойка; б) ранний. вывод ударника на ударную позицию, удар его о передний останов н от15 скок вызывают центральный удар об Инструмент; в) ручная перезарядка перед каждым ударом;

20 г) перегрузка двигателя в момент удара (в случае электрического двигателя); в) вероятность удара о рабочий орган верхней частью корпуса ударника.

Известна машина ударного действия, содержащая корпус, расположенные в нем электропривод, рабочий орган, вал,-установленные на нем роторные балки с шарнирно закрепленным ударником на конце, тормоз ударника, выполненный клинообразным, и механизм точного вывода ударника, расположенный в корпусе с противоположной стороны относительно привода (2) .

Во время ударов. бойка о рабочий орган ротор машины и, следовательно, вал ее двигателя приостанавливается. Ток якоря двигателя при этом возрастает в 3 — 4 раза по сравнению со своим номинальным значением, вызывая постепенный нагрев двигателя и выход его из строя,, Указанный недостаток снижает надежность машины ударного действия и вызывает необходимость применения различных систем

1 ограничения тока якоря двигателя, что усложняет конструкцию привода и увеличивает его стоимость. Существующие же системы ограничения тока якоря двигателя имеют, как правило, сложное устройство, чувствитель13103

3 9(,ное к факторам внешней среды, содержат ряд деталей с ограниченным ресурсом ра6оты (контакторы, реле, электронные лампы), что в известной степени сказывается на их надежности.

Шарнирное крепление ударника к ротору делает возможным обгон ударником ротора и удар верхней части корпуса ударника о рабочий орган, что также отрицательно влияет на надежность машины.

Кроме того, жесткий клинообразный тормоз известного устройства обладает незначительной удельной энергоемкосмтью.

Цель изобретения — повышение надежности машины.

Поставленная цель достигается тем, что в машине ударного действия, содержащей корпус, расположенные в нем электропривод, рабочий орган, вал, установленные на нем роторные балки с шарнирно закрепленным ударником на конце, тормоз ударника и механизм точного вывода ударника, расположенный в корпусе с противоположной стороны относительного привода, тормоз ударника

1выполнен в виде упругой консоли, закрепленной на конце роторной балки под углом к . траектории движения ударника.

На фиг. 1 изображен разрез А — А на фиг. 3; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1 (в разрезе); на фиг. 3 — частичный продольный разрез машины ударного действия; на фиг.4— разрез Б — Б на фиг. 3; на фиг. 5 — вид В на фиг. 4; на фиг. 6 — электрическая схема подключения электропривода ударного действия к сети..

Машина ударного действия состоит из корпуса 1, соединенного с ним электропривода

2 и рабочего органа 3. Электропривод 2 через муфту (на чертеже не показана) соединен с валом 4, вращающимся в опорах 5, с установленными на нем роторными балками 6, на одном конце которых расположен. вал 7 с закрепленным на нем ударником 8.

Внутри ударника помещены боек 9 и демпфирующий элемент 10, На валу 7 установлена пружина 11, выводящая ударник из положения 1 (фиг.. 2) при его расфиксации. На другом конце роторных балок 6 установлена поперечина 12, уравновешивающая балки 6 и вал 7.

Перпендикулярно роторным балкам 6 и оси вращения ротора установлен центробежный регулятор (фиг. 4, 5), состоящий из двух штоков 13 с расположенными на них грузами 14, хомутами 15, пружинами 16 и регулировочными гайками 17.

Поперек вала 4 ротора с возможностью поступательного движения в нем расположен стержень 18, соединенный с защелкой 19 поводком 20 и связанный с хомуими IS посредством косых пазов 21.

Защелка 19 выполнена с возможностью поступательного движения относительно стержня 18.

Механизм точного вывода ударника выполнен в виде соединенных пружиной 22 защелки 19 и копира 23, помещенных внутрь вала 4 с возможностью поступательного движения (фиг. 2).

В положении 1 ударник 8 фиксируется эа установленный на его боковой поверхности гребенок 24 (фиг. 5). .Поводок 20, установлен с возможностью поступательного движейия в пазах на наружной поверхности вала 4 ротора. 1

Копир 23 отжимается вниз пружиной 25, более жесткой, чем пружина 22 (фиг. 2).

Выемка 26 выполнена на копире 23 с целью динамической балансировки его при вращении ротора.

Нижняя часть поводка 20 выполнена в виде подшипника 27, наружное кольцо которо го имеет возможность только поступательного движения.

В пазу корпуса 28 механизма точного вывода ударника расположена с возможностью поступательного движения пластина 29 с укрепленными на ней штоком 30 и копиром

31, установленным на двух штифтах 32 с возможностью поступательного движения.

Пластина. 29 связана посредством штифта 33 с рукояткой 34. Штифт 33 входит в канавку 35, выполненную на рукоятке 34 с эксцентриситетом.

Копир 31 связан выступам 36 с толкателем 37, расположенным с возможностью поступательного движения в направляющих

38 и 39, из которых первая находится на наружном кольце подшипника 27, а вторая— на нижней части корпуса 28 механизма точного вывода ударника. Пружина 40 осуществляет силовой контакт выступа 36 с копиром 31. На толкателе 37 укреплен палец

41, взаимодействующий с механизмом включения, состоящим из рычага 42, фиксатора

43, пружины 44, упора 45 и пружины 46.

На конце рукоятки 34 находится коническая муфта трения 47, фиксирующая рукоятку 34 в любом произвольном положении после прекращения оператором регулирующего воздействия.

На. роторных балках 6 установлен клинящий тормоз ударника, состоящий из укрепленных на выступах 48 упругих консолей 49, которые при вращении не зацепляют за рабочий орган 3.

Обмотка якоря 50 (фиг. Ь) электропривода машины включена в сеть через источник

25

55

5 9 тока в виде вентильно-емкостного преобразователя 51, состоящего из конденсаторов

52 и неуправляемых вентилей 53. Обмотка

54 возбеждения электропривода 2 запитана через выпрямительный мост 55 и реостат 56.

Работает машина ударного действия следующим образом.

В начальный момент времени ударник 8 находится в положении 1, зафиксированный защелкой 19 за гребенок 24. Грузы 14 с хомутами 15 поджаты пружинами 16 так, что стержень 8 упирается в верхние концы косых пазов 21 (фиг 5). Пружина 22, поджимающая защелку 19 к ударнику 8, находится в свободном или слегка сжатом состоянии

/ (фиг, 2). Копир 23 поджат пружиной 25 к упору 45, застопоренному фиксатором 43.

При вращении оператором рукоятки 34 выполненная на ней канавка 35, воздействуя через штифт 33, сдвигает пластину 29 вправо (фиг. 2) на определенное расстояние. При этом вправо сдвигаются также шток 30 и копир 31, установленные на пластине 29. Копир, наезжая на выступ 36, сдвигает вниз (фиг. 2) толкатель 37, палец.41 которого, воздействуя через рычаг 42, смещает фиксатор 43 вправо на определейную величину.

Перемещение пластины 29 в крайнее правое положение влечет за собой полную расфиксацию упора 45. При крайнем левом положении пластины 29 фиксатор 43 вдвинут до конца в паз упора 45.

При включении электропривода 2 ротор машины начинает разгоняться. При этом укрепленные на хомутах 15 грузы 14 центробежного регулятора (фиг. 4, 5) начинают расходиться, сжимая пружины 16. Хомуты

15 с косыми пазами 21 расходятся вместе с грузами 14. Пазы 21 смещают стержень 18 вместе с защелкой 19 и поводком 20 вниз (фиг.:2), сжимая пружину 22; От поводка

20 через подшипник 27 это движение передается на направляющую 38, копир 31, выступ

36 и толкатель 37, палец 41 которого, действуя на рычаг 42, сдвигает фиксатор 43 вправо до тех пор,.пока он не выйдет из паза упора 45, расфиксируя его. После этого пружина 25 (фиг.. 3) опускает копир 23 на шток 30, преодолевая сопротивление пру-. жины 46. При вращении копир 23 взаимодействует со штоком 30 и начинает совершать возвратно-поступательные. движения внутри вала 4. Пружина 25 осуществляет силовой контакт между копиром 23 и штоком 30;

Пружина 46 подобрана таким образом, что поддерживает контакт упора 45 с копиром

23, совершающим возвратно-поступательные движения. На грузы 14 центрального регулятора, таким образом, действуют усилия со

03103 6 стороны пружин 16 и пружины 22. Движущийся возвратно-поступательно копир 23 периодически сжимает и отпускает пружину

22, которая, ослабляясь, предоставляет грузам 14 возможность дополнительного расхождения, передающегося на стержень 18 косыми пазами 21 хомутов 15. Стержень 18, отодвигаясь вниз, увлекает за собой защелку 19, которая, утапливаясь внутрь вала 4, теряет контакт с гребенком 24. Ударник

8 под действием пружины 11 и центробежной силы выводится в положение И, затем в положение III и ударяет по рабочему органу 3.

Естественно, что расфиксация удармика 8 происходит не мгновенно, а в течение какогс то времени, и ротор машины успевает повернуться при этом на угол, величина которого зависит от скорости его вращения. flpyгими словами, ударник 8 может установиться в положение П) относительно ротора, не достигнув еще рабочего органа 3, и продолжать дальше свое движение вокруг вала 7, пока не произойдет удара верхней части корпуса ударника 8 о рабочий орган 3.

Установленные на выступах 48 упругие! консоли клинящего тормоза препятствуют обгону ротора ударником 8, тормоза последний.

Упругие консоли 49 установлены под углом к траектории движения ударника 8 так, что он заклинивается ими в процессе торможения и вращается вместе с ротором в таком положенин до удара о рабочий орган 3, после чего отскакивает и возвращается в положение 1а (фиг. 3). Упругие консоли 49 установлены так, что они начинают тормозить ударник 8 только при обгоне им ротора. Потери в скорости у ударника в этом случае незначительны, т.к. при его торможении ротор машины ускоряет вращение.

В остальных же случаях, когда ударник не обгоняет ротора, консоли 49 в работе не участвуют, а ударник скорости не теряет, При ударе, вследствие большой потери кинетической энергии, ротор замедляет вращение, грузы 14 центробежного регулятора сходятся, сводя хомуты 15 к центру вращения, косые пазы 21 поднимают стержень 18 (фиг. 2), защелка 19 поднимается пружиной

22, выходит из отверстия вала 4 и фиксирует отскочивший ударник 8. Копир 23 во время удара поднимается в крайнее верхнее положение, сжимая пружину 22, которая способствует выходу защелки 19 из отверстия вала 4.

Подъем стержня 18 во время удара передается на поводок 20, подшипник 27, направляющую 38, копир 23, выступ 36, толкатель

903103

37, палец 41, рычаг 42 стремится отпустить фиксатор 43, который под действием пружины 44 сдвигается влево и, попав в паз упора 45, фиксирует его. Упор при этом поднимается пружиной 46 в крайнее верхнее положение, т.к. шток 30 в это время нахо "ится в контакте. с горизонтальной поверхностью копира 23 (фиг, 2).

Отскок ударника 8 после удара о рабочий орган 3 амортизируется пружиной 11, 10

Далее цикл повторяется.

От величины смешения пластины 29 вправо (фиг. 2) зависит глубина захода фиксатора 43 в паз упора 45. Смещение пластины

29 в крайнее положение вызывает полную 15 расфиксацию упора 45, а при крайнем левом положении пластины 29 фиксатор 43 вдвинут до конца в паз упора 45.

Чем глубже находится фиксатор 43 в пазу упора 4» тем большую скорость вращения щ должен развить ротор, чтобы упор 45 расфиксировался. Скорость вращения электропривода 2 подобрана так, что при наборе им своих номинальных оборотов фиксатор 43, входящий до конца в паз упора 45, пол- 25 постыл выходит оттуда.

Таким образом, сдвигая пластину 29 впра. во на определенную величину, оператор задает необходимую для срабатывания скорость вращения ротора. В том случае, когда плас- 3п тина 29 находится в крайнем левом положении, расфиксация упора 45 происходит при номинальных оборотах ротора. Когда пластина 29 сдвинута в крайнее правое положение, 35

Как указывалось, на грузы 14 центробежного регулятора действуют пружины 16 и пружина 22 (через косые пазы 21 хомутов 15 и стержень 18), которая включается в работу после того, как фиксатор 43 выйдет из паза упора .45. В зависимости от того, на какую величину сдвинута вправо пластина 29, зависит амплитуда колебаний . копира 23, опирающегося на шток 30, и амплитуда колебаний пружины 22. При малой 4 амплитуде этих колебаний усилие пружины

22 меняется. незначительно. Поэтому ротору необходимо избрать большую скорость вращения, чтобы центробежный регулятор мог бы преодолеть усилие пружины 22 и, сжав

50 ее, расфиксировать ударник 8.

Когда пластина 29 сдвинута в крайнее правое положение, колебания пружины 22 достигают величины большей, чем необходимо защелке 19 для расфиксации ударника 8, т.е.,будет наблюдаться принудительныи отвод м 55 защелки 19 от гребенка 24 каждый оборот ротора. Частота ударов при этом будет наибольшей — один удар за оборот ротора.. Электропривод машины ударного действия работает следующим образом.

При смене полярности напряжения сети ток через обмотку якоря 50 и через обмотку 54 возбуждения электропривода 2 протекает в одном и том же направлении, ибо вентильно-емкостный преобразователь 51 собран фактически по схеме двухполупериодного выпрямителя, как и выпрямительный мост 55 (фиг, 6).

Направление тока в цепи якоря показано: для полюсов, обведенных окружностью,— стрелками с окружностью, а для обратной полярности — простыми стрелками (фиг. 6).

Величина тока в цепи якоря зависит„от ее сопротивления, которое определяется как сумма сопротивления конденсатора 52, достигающего сотен Ом, и сопротивления обмотки якоря 50, составляющего лишь единицы Ом.

При этом по цепи якоря протекает номинальный ток.

Удары бойка 9 о рабочий орган 3 приостанавливают вал электропривода 2 машины ударного действия, уменьшая сопротивление обмотки якоря 50 за счет ее индуктивности.

Но даже в том случае, когда это сопротивление становится близким к нулю, ток в цепи якоря возрастает не более чем на 5/o от своего номинального значения из-за того, что сопротивление конденсаторов 52 останется постоянным, а сопротивление обмотки якоря 50 изменяется всего лишь на несколько Ом, При этом электропривод 2 машины будет работать уже не в повторно-кратковременном режиме, как у прототипа, а в режиме, близком к номинальной нагрузке, что значительно повысит его надежность. Увеличение же тока в цепи якоря на 5% над номинальным его значением практически не повлияет на надежность электропривода.

Время набора электроприводом своих номинальных оборотов регулируют изменением сопротивления реостата 56.

Таким образом, применение тормоза в виде упругих консолей исключает обгон ротора ударником и возможный удар верхней части его корпуса о рабочий орган, а заклинивание ударника в процессе торможения позволяет избежать нецентрального удара, т.е. повысить надежность работы машины.

Формула изобретения

Машина ударного действия, содержащая корпус, расположенные в нем электропривод рабочий орган, вал, установленные на нем

9 903103 10 роторные балки с шарнирно закрепленным торной балки под утлом к траектории двиударником на конце, тормоз ударника, и ме- жеиня ударника. ханизм точного вывода ударника, расположен- . Источники информации, ный в корпусе с противоположной стороны . HpHHH Tb10 Во. внимание при зкспертизе относительно привода, о т л и ч а ю щ а- 5 1. Авторское свидетельство СССР Я 348722, я с я. тем, что, с целью повышения надеж- кл. Е 21 С 3/10, 1970. ности, тормоз ударника выполнен в виде 2. Патент США Р 3789934, кл. 173-93,5, упругой консоли, закрепленной на конце ро- . 1977 (прототип)., Яиг. f

Cemu