Гидравлический бесклапанный ударный механизм

 

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН где РН„

РЧQ

Рпа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3516973/22-03 (22) 30.11.8.2 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72 ) Г. Г. Попов, И, Е. Завьялова, В.Л. Борисенко, В.Г. Попов, ii.A. Рашкеев, IO.К. Бочебаров и В.С. Страмнов (71) Специальное конструкторское бюро самоходного горного оборудования (53) 622.233,.52(088.8) (56) 1. Патент СССР Р 673193, кл. Е 21 С 3/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 953203, кл. E 21 С 3/20, 1980 (прототип). (54)(57) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ БЕСКЛАПАННЫЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, включающий корпус с поршнем-ударником со штоком и периодически сообщенными между собой штоковой и поршневой полостями, последняя из которых периодически сообщена со сливной магистралью, а штоковая полость,,su„„,10ÛÛ) а

3(51) Е 21 С 3 20 Е 02 D 7 10 постоянно сообщена с напорной магистралью, и выполненный и виде двух частей накопитель энергии, подсоединенный к поршневой полости, отличающийся. тем, что, с целью повышения КПД механизма при рабочем ходе поршня путем использования нелинейной характеристикинакопителя, объемы гидравлического наполнения частей накопителя равны друг другу, причем объем каждой из частей равен рабочему объему поршневой полости, а давление зарядки частей накопителя составляет величину, определяемую из выражения давление зарядки одной из частей накопителя; давление зарядки другой из частей накопителя; давление подпора в сливной магистрали.

1068591

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к гидравлическим устройствам ударного действия, используемым, например, при бурении(шпуров, разрушении крепких горных пород. 5

Известен гидравлический ударный

1 ,механизм, включающий корпус с осевым ступенчатым ударником, камерами холостого и рабочего ходов, сообщенными с гидропневматическими ак- 10 кумуляторами Р13.

Недостатком. гидравлического ударного механизма является то; что выполнение ступенчатого ударного поршня с ОтнОсительнО бОльшим числОм 15 кольцевых выточек приводит к снижению технологичности изготовления конструкции, увеличению потерь энергии рабочего агента вследствие наличия ,значительного количества элементов, создающих встречные микропотоки по отношению к основному направлению движения рабочего агента.

Наиболее близким .к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидравли25 ческий бесклапанный ударный механизм, включающий корпус с поршнемударником со штоком и периодически сообщенными между собой штоковой и поршневой полостями, последняя из M которых .периодически сообщена со сливной магистралью, а штоковая полость постоянно сообщена с напорной магистралью, и выполненный в виде двух частей накопитель энергии., 35 подсоединенный к поршневой полости С23.

Однако наличие относительно большого объема камеры аккумулятора по сравнению с рабочим объемом порш- 40 невой полости приводит к снижению

КПД устройства из-за выброса из накопителя рабочего агента со значительной остаточной энергией.

Цель изобретения - повышение КПД механизма при рабочем ходе поршня путем использования нелинейной характеристики накопителя; цель достигается тем, что, в гид- 50 равлическом бесклапанном ударном механизме, включающем корпус с поршнем.ударником со штоком и периодически сообщенными между собой штоковой и поршневой полостями, последняя из которых периодически сообщена со сливной магистралью, а штоковая полость постоянно сообщена с напорной магистралью. и выполненный в виде двух частей накопитель энергии, подсоединенный к поршневой полости, 60 объемы гидравлического наполнения частей накопителя равны друг другу, причем объем каждой из частей равен рабочему объему поршневой полости, а давление зарядки частей накопитечя составляет величину, определяемую из выражения где РН вЂ” давление зарядки одной из частей накопителя;

РНŠ— давление зарядки другой нз частей накопителя;

Р— давление подпора в сливной магистрали, На фиг. 1 показан гидравлический бесклапанный ударный механизм, разрез; на фиг. 2 - характеристика известного линейного накопителя; на фиг. 3 — характеристика предлагаемого нелинейного накопителя.

Гидравлический бесклапанный ударный механизм содержит .корпус 1, поршень-ударник 2 со штоком 3, поршневую

4 и штоковую 5 полости, накопитель энергии в виде двух частей б и 7 пневматических аккумуляторов с ограничителями 8 объемов гидравлическoro, наполнения, напорную 9 и сливную 10;.

1 агистрали, а также магистраль 11, сообщающую штоковую 5 и поршневую 4 полости

Обе части б и 7,гидравлического накопителя имеюг одинаковые объемы наполнения и каждый равен рабочему объему поршневой полости, при этом давление зарядки в одной иэ частей, например в части б, ниже давления зарядки в другой части 7, но не ниже давления подпора в сливной магистрали 10.

Штоковая полость 5 гидравлического бесклапанного ударного механизма постоянно сообщена с напорной магистралью 9.

Работа гидравлического бесклапанного ударного механизма осуществляется следующим образом. Поршень-ударник 2 из крайнего левого положения под действием напора перемещается вправо, перекрывает сливную магистраль 10 и выталкивает жидкость из поршневой полости 4 в части б и 7 накопителя энергии.

При этом жидкость сначала заполняет часть 7, так как в этой части накопителя давление зарядки, ниже.

При дальнейшем движении поршняударника 2 вправо происходит сообщение поршневой 4 и штоковой 5 полостей и в результате перетока жидкости в поршневую .4.полость происходит заполнение части 7 накопителя, давление зарядки в которой выше слйвной.

Поскольку эффективная площадь поршня-ударника 2 со стороны поршневой 4 полости больше, то поршеньударник 2 начинает. двигаться влево до момента удара и открытия отверстия сливной магистрали 10.

При равенстве объема гидравлического накопления каждой части рабоче1068591 му .объему поршневой полости, равному произведению хода поршня на его площадь, энергия, накопленная в части 7, имеющей более высокое давление зарядки, расходуется, в основном, на ударное воздействие, а энергия 5 части 6., имеющей более. низкое давление зарядки, — на выталкивание в сливную магистраль 10 объема жидкости, поступившего из штоковой 5 полости в поршневую 4. Приближая давление 10 зарядки части 6 к давлению подпора в сливной магистрали 10, а давление зарядки части 7 к давлению напора, можно получить высокий индикаторный

КПД. 15

При линейном накопителе, используемом в известных гидравлических бесклапанных ударных механизмах давление в поршневой полости в момент открытия сливного отверстия значитель- 20 .но превышает давление подпора на сливе, и значительная доля энергии неизбежно теряется. Индикаторный

КПД таких механизмов обычно не превышает 70Ъ.

На фиг. 2 приведена характеристика известного линейного накопителя, представляющая зависимость внутреннего давления от объема его заполнения и примерная индикаторная диаграмма работы бесклапанного ударного ме- З0 ханизма такоРо типа.

Точка а..на диаграмме соответствует закрытию ударником сливной магистрали и началу сжатия жидкости в поршневой полости при обратном хо- 35 де ударника. Точка ф соответствует соединению поршневой полости со штоковой полостью, которая постоянно связана с напорной магистралью; точка 6 — разъединению поршневой полос/ ти со штоковой и начало рабочего хода; точка Z. — открытие поршнем сливного отверстия.

При сливе неизбежно происходит дросселирование жидкости, что сопровождается потерями энергии. Величина этих потерь определяется площадью треугольника а.„ Ъ „ Q

На практике это составляет порядка

ЗОВ от общей потребляемой энергии ударника.

При использовании нелинейного накопителя потери на дросселирование можно избежать. На фиг. 3 представлена характеристика предлагаемого нелинейного накопителя с ограниченным объемом наполнения и индикаторная диаграмма работы бесклапанного механизма с накопителем, имеющим такую характеристику. Точки

С1, cS + 5 обозначают соответственно положения закрытия сливной магистрали 10, соединение поршневой

4 полости со штоковой 5 разъединение поршневой 4 полости со штоковой

5, открытие поршнем-ударником 2 отверстия сливной магистрали 10.

Диаграмма показывает, что при равенстве объемов наполнения каждой части 6 и 7 накопителя рабочему объему поршневой 4 полости потери на дросселирование сводятся к минимуму, При использовании изобретения при относительHo .незначительных с точки зренйя изготовления, изменениях в конструкции возможно достижение относительно высокого КПД механизма и повышение надежности его работы.

1068591

Фиг. 1 фИ

mpanu

«ОРамтерисгпика напоине— иця зииейиога накопигпеяя

Pb/ йн8ииаторная диаграииа с тнейныи

eaffonurveAerr

1068591

05ьен налоюнениа

Составитель В. Захаров

Техред A. Бабинец

Корректор Aa Зимокосов

Редактор В. Иванова

Подписное

Заказ 11436/27 Тираж 568

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 ррангперцсп она напинейия нелинРйнои нанапигаеля

Индинапнрная Риагра та с нлинейнын наялиЯ елел