Гидравлический ударный механизм

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„, 928860, gyp E 21 С 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛА@ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3006636/22-03 (22) 20.11.80 (46) 23.07.84. Бюл. ¹ 27 (72) A.Ñ. Павлов, И.Ф. Лурье, И.А. Кучер, Г.К. Эпов и А.М. Авербух (71) Карагандинский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 622.233.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 231478, кл. Е 21 С 3/20, 1966.

2. Патент СССР ¹- 776569, кл. Е 21 С 3/20, 1974 (прототип). (54)(57) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ

МЕХАНИЗМ, включающий 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 к,",меру холостого хода, постоянно соединенную с напор- ной магистралью, о т л и ч а ю— шийся 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, 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.

Изобретение относится к средствам механизации горных работ, а именно к бурильным машинам. Кроме того, оно может быть использовано там, где требуется приложение импульсной нагрузки с высокой частотой, например в трамбовках, кузнечно-штамповочном произвопстве и т.п.

Известно устройство, включающее корпус и боек, взаимодействующий своими кольцевыми выступами с кольцевыми выступами плунжеров, выполненных в виде втулок, охватывающих 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. 20

Это устройство обладает рядом недостатков, а именно: — низкий гидравлический КПД, связанный с тем, что в процессе рабоче го хода бойка происходит вытеснение рабочей жидкости из камеры холостого хода, при этом скорость движения по трубопроводу в несколько раз превышает скорость движения бойка ; — низкий механический КПД,. связанный с тем, что кинетическая энергия, получаемая втулками, гасится ударами их о переднюю и заднюю стенки корпуса. Эта энергия оказывается для механической системы поте-. рянной;

35 — низкая надежность и повышенный 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 механизме отдельное устройство для коммутации потока рабочей жидкости и при45 вод для этого устройства.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является гидравлический ударный механизм, включающий корпус, рабочий инструнент, боек с кольце50 вым 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.

928860 3

Недостатком этого механизма является низкий КПД вследствие возникновения сопротивления жидкости бойку при его рабочем ходе.

Цель изобретения — повышение 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 1 t 12, 13, а во втулке 5 — три ряда радиальных отверстий 14, 15, 16, причем отверстия 15 постоянно соединяют камеру 6 холостого хода с полостью, 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 б холостого хода, этого втулка 5 под действием 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 дгя 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 камеру 8 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, чтббы момент остановки втулки 5 в переднем положении совпал с моментом нанесения удара бойком 2 по хвостовику инструмента 19 или произошел 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).

Э 928860 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 от- 10 верстий 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, 15 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 затормажи- 20 вается, а боек 2, имеюший большую массу, продолжает двигаться в сторону задней стенки корпуса 1, сжимая жидкость в камере 8 рабочего хода.

После того, как усилие, действующее 25 на торцовую поверхность 9 станет больше, чем на поверхности 7, втулка 5 начнет перемещаться в сторону хвостовика 19, а боек 2 будет продолжать свое движение в сторону задней Э0 стенки корпуса вплоть до остановки всей системы, когда и заканчивается фаза торможения. В течение фазы торможения боек 2 задней кромкой кольцевого выступа 3, образующей поверхность 10, перекрывает отверстия 14, препятствуя тем самым вытеканию жидкости из камеры 8 рабочего хода в спивную магистраль. В конце фазы торможения кромка 18 кольцевой проточ- 0 ки откидывает отверстия 16, в результате чего жидкость из камеры 6 холостого хода через отверстия 15, полость

4, отверстия. 16 и канал 11 поступает в камеру 8 рабочего хода, где на 4> 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

Составитель Ю. Стрелов

Редактор П. Горькова Техред Т.Дубинчак Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5506 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4