Гидравлический ударный привод

 

Изобретение относится преимущественно к горному делу и строительству и может быть использовано в ручных динамически уравновешенных механизмах или в качестве навесного оборудования. Гидравлический ударный привод включает корпус с напорным и сливным каналами, размещенные в корпусе боек со штоком, на котором с возможностью осевого перемещения размещена дифференциальная втулка. Меньшая площадь дифференциальной втулки размещена в напорной полости, постоянно связанной с напорным каналом, а большая площадь - в сливной полости. Гидравлический ударный привод снабжен коаксиально размещенным на штоке бойка в сливной полости клапаном, установленным с возможностью взаимодействия с торцем дифференциальной втулки и гидроаккумуляторами, выполненными в виде подпружиненных балансиров со штоками. Каждый из штоков размещен в полости, постоянно связанной с напорной полостью, а оси штоков балансиров параллельны оси бойка. Если количество движения бойка равно сумме количеств движения балансиров со штоками и противоположно по знаку указанной сумме, то механизм позволяет снизить вибрацию, воздействующую на обслуживающий персонал или на базовую машину, до допустимых значений. Конструкция механизма позволяет повысить его КПД по сравнению с другими конструкциями аналогичного назначения. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности и строительства, а именно к гидравлическим ударным приводам, применяемым в конструкциях ручного инструмента динамического действия, с широким диапазоном выполняемых работ, но может быть использован и при проектировании навесного оборудования экскаваторов и других устройств ударного действия.

В настоящее время большое распространение получили ручные пневматические и электромеханические инструменты ударного действия, которые наряду с определенными преимуществами обладают и значительными недостатками, основными из которых являются сильная вибрация, большие шумовые нагрузки, высокая металлоемкость и невысокий КПД.

Все это обусловило переход к использованию гидравлических ударных механизмов в подобном оборудовании. При этом, как правило, рабочие конструктивные схемы гидравлических ударных механизмов ручных машин и тяжелого навесного оборудования - различны.

При проектировании навесного оборудования преимущественно используются конструктивные схемы с применением пневмоаккумуляторов, упрощающих конструктивную схему машины, но усложняющих процесс эксплуатации механизма ввиду необходимости постоянной подзарядки пневмоаккумулятора /см., например, а.с. СССР N 706527, кл. E 21 C 3/30, 05.01.80/. Недостатком такой схемы является большая неуравновешенность механизма, что создает значительные вибрации механизма при работе и как следствие значительные динамические нагрузки на базовую машину.

Известны конструктивные схемы гидропневматических устройств с несколькими параллельно расположенными пневмоаккумуляторами, что позволяет создать более уравновешенную конструкцию /см., например, а.с. СССР N 600265, кл. E 21 C 3/20, 30.03.78/. Однако конструкции такого типа имеют сложную золотниковую систему гидрораспределения, значительно усложняющую конструкцию устройства и снижающую КПД всего механизма.

Наиболее близким к настоящему изобретению является гидравлический ударный привод, включающий корпус с напорным и сливным каналами, размещенные в корпусе боек со штоком, на котором с возможностью осевого перемещения размещена дифференциальная втулка, меньшая площадь которой размещена в напорной полости, постоянно связанной с напорным каналом, а большая площадь в сливной полости, и гидрозахват штока бойка /см. а.с. СССР N 717312, кл. E 21 C 3/20, 25.02.80/. Недостатком этого устройства является недостаточная динамическая уравновешенность всего механизма, что ведет к вибрации и возникновению значительных динамических нагрузок при использовании гидравлического ударного привода с такой конструктивной схемой в конструкции навесного оборудования.

В основу изобретения положено решение задачи создания такого гидравлического ударного привода, который обеспечивает получение высоких энергетических показателей при пониженных вибрациях и достаточно простой и надежной схеме гидрораспределения.

Технический результат, который может быть получен при реализации настоящего изобретения, заключается в том, что создается надежный гидравлический ударный привод повышенной виброзащищенности, который может быть использован при разработке ударных машин различных классов и различного предназначения.

Поставленная задача решена за счет того, что гидравлический ударный привод, включающий корпус с напорным и сливным каналами, размещенные в корпусе боек со штоком, на котором с возможностью осевого перемещения размещена дифференциальная втулка, меньшая площадь которой размещена в напорной полости, постоянно связанной с напорным каналом, а большая площадь в сливной полости, и гидрозахват штока бойка, снабжен коаксиально размещенным на штоке бойка в сливной полости клапаном, установленным с возможностью взаимодействия с торцем дифференциальной втулки, и гидроаккумуляторами, выполненными в виде подпружиненных балансиров со штоками, каждый из которых размещен в полости, постоянно связанной с напорной полостью.

А также за счет того, что гидроаккумуляторы выполнены гидромеханическими с цилиндрическими пружинами.

А также за счет того, что оси штоков балансиров параллельны оси бойка.

А также за счет того, что балансиры со штоками установлены с возможностью перемещения в противофазе с бойком.

А также за счет того, что количество движения бойка равно сумме количеств движения балансиров со штоками и противоположно по знаку вышеуказанной сумме.

Указанная совокупность включает все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения заявленного технического результата.

Изобретение поясняется тремя чертежами, где на фиг. 1 представлена схема гидравлического ударного механизма в момент нанесения удара и начала взвода в предударное положение; на фиг. 2 - то же в момент осуществления спуска на удар; на фиг. 3 - то же в момент начала разгона ударника.

Гидравлический ударный механизм /фиг. 1/ содержит корпус 1, в котором выполнены напорная 2 и сливная 3 полости. В корпусе 1 размещен боек 4 со штоком 5, на котором с возможностью осевого перемещения размещена дифференциальная втулка 6. Меньшая площадь 7 дифференциальной втулки 6 расположена в напорной полости 2, которая постоянно связана с напорным каналом 8. Большая площадь 9 дифференциальной втулки 6 постоянно расположена в сливной полости 3 и своим торцем взаимодействует с клапаном 10, коаксиально размещенным на штоке 5 в сливной полости 3 с возможностью периодического открытия и перекрытия сливного канала 11. Для динамического уравновешивания, а также для сглаживания гидравлических пульсации механизма при его работе механизм снабжен гидроаккумуляторами, выполненными в виде подпружиненных балансиров 12 со штоками 13, каждый из которых размещен в полости, постоянно связанной с напорной полостью 2. Количество гидроаккумуляторов может быть различным в зависимости от конкретной схемы механизма. Возможно выполнение ударного механизма и с одним гидроаккумулятором, однако при этом могут возникнуть затруднения с динамическим уравновешиванием механизма. Предпочтительно выполнение гидроаккумуляторов со штоками 13, оси которых размещены параллельно оси бойка 4, а балансиры 12 подпружинены цилиндрическими пружинами 14.

В корпусе 1 размещен гидрозахват 15, предназначенный для временного удержания головки 16 штока 5 бойка 4 перед его разгоном на удар /фиг. 2/. Конструктивно гидрозахват 15 может быть выполнен различно. Например, в виде дроссельного канала, связывающего напорный канал 8 с полостью, в которой в это время размещена рабочая площадь головки 16 штока 5, или в виде обратного клапана /на чертеже не показано/.

Гидравлический ударник работает следующим образом. При взводе бойка 4 на удар /фиг. 1/ рабочая жидкость подается по напорному каналу 8 в напорную полость 2 и далее по центральному 17 и радиальным 18 каналам, выполненным в штоке 5, поступает в промежуток между клапаном 10 и большей площадью 9 дифференциальной втулки 6. Под действием этого давления дифференциальная втулка 6 перемещается в сторону гидрозахвата 15 и воздействует на головку 16 штока 5, перемещает боек 4 на взвод до размещения головки 16 в гидрозахвате 15. В этой фазе работы механизма давление рабочей жидкости в напорной полости 2 достигает максимального значения. Давление жидкости воздействует на торцевые поверхности штоков 13, перемещая балансиры 12 со сжатием пружин 14. При входе головки 16 в гидрозахват 15 торец бойка 4 воздействует на торец клапана 10 /фиг. 2/ и сливная полость 3 соединяется со сливным каналом 11. Давление в сливной полости падает.

После этого усилие, воздействующее на меньшую площадь 7 дифференциальной втулки 6 от давления в напорной полости 2, перемещает дифференциальную втулку в сторону клапана 10 до соприкосновения их торцев и перекрытия сливного канала 11 клапаном 10 /фиг. 3/. В это время срабатывает гидрозахват 15 и шток 5 бойка 4 под действием усилия, возникающего от действия давления напора на площадь головки 16 начинает перемещать боек 4 с ускорением на удар. Освобождающийся объем полости 2 не успевает заполниться жидкостью из напорного канала 8 и давление в полости 2 начинает падать по сравнению с максимальным. Срабатывают гидроаккумуляторы и подпружиненные балансиры 12, под действием пружин 14 перемещают штоки 13 в полости, связанные с напорной полостью 2. При этом вытесняемая штоками жидкость заполняет освобождающийся объем полости 2, сглаживая броски давления и повышая КПД работы механизма. В конце хода боек 4 наносит удар и далее цикл работы повторяется.

Ударный механизм может быть выполнен и с пневмогидравлическими гидроаккумуляторами, в которых вместо цилиндрических пружин 14 применены пневматические пружины.

В любом исполнении гидроаккумуляторов целесообразно их выполнение в таком виде, чтобы балансиры со штоками перемещались в противофазе с бойком. Такое перемещение балансиров позволяет создать динамически уравновешенный механизм, особенно если количество движения бойка будет равно сумме количеств движения балансиров со штоками и противоположно по знаку вышеуказанной сумме.

Формула изобретения

1. Гидравлический ударный привод, включающий корпус с напорным и сливным каналами, размещенные в корпусе боек со штоком, на котором с возможностью осевого перемещения размещена дифференциальная втулка, меньшая площадь которой размещена в напорной полости, постоянно связанной с напорным каналом, а большая площадь - в сливной полости, и гидрозахват штока бойка, отличающийся тем, что он снабжен коаксиально размещенным на штоке бойка в сливной полости клапаном, установленным с возможностью взаимодействия с торцем дифференциальной втулки и гидроаккумуляторами, выполненными в виде подпружиненных балансиров со штоками, каждый из которых размещен в полости, постоянно связанной с напорной полостью.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что гидроаккумуляторы выполнены гидромеханическими с цилиндрическими пружинами.

3. Механизм по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что оси штоков балансиров параллельны оси бойка.

4. Механизм по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что балансиры со штоками установлены с возможностью перемещения в противофазе с бойком.

5. Механизм по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что количество движения бойка равно сумме количеств движения балансиров со штоками и противоположно по знаку вышеуказанной сумме.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3