устройство ударного действия

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, включающее корпус, в расточке которого коаксиально установлены ударник с поршневым выступом, диаметр штока которого под поршневым выступом превышает его диаметр над поршневым выступом, и управляющий ступенчатый клапан с внутренними расточками, хвостовик которого имеет радиальные отверстия и установлен в кольцевой расточке корпуса, полость взвода ударника, образованную между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью штока ударника большего диаметра, и связанную с источником давления напорную полость, образованную между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью управляющего ступенчатого клапана, сливную магистраль, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, устройство снабжено гидроаккумулятором, гидравлическая полость которого постоянно сообщена с напорной полостью и полостью взвода ударника, при этом хвостовик управляющего ступенчатого клапана подпружинен относительно корпуса и образует с кольцевой расточкой последнего полость рабочего хода ударника, которая посредством радиальных отверстий в хвостовике управляющего ступенчатого клапана выполнена с возможностью периодического сообщения со сливной магистралью и гидравлической полостью гидроаккумулятора, причем поршневой выступ ударника имеет две ступени, диаметр которых соответствует профилю внутренних расточек в управляющем ступенчатом клапане.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для разрушения горных пород и искусственных материалов, и может быть использовано в качестве сменного инструмента, например, на стреле экскаватора для рыхления и уплотнения грунтов, скалывания дорожного покрытия, дробления (на решетке) некондиционных кусков руды и искусственных материалов, скалывания настылей и выбивки футеровки из металлургического оборудования при подготовке его к ремонту, разрушения старых фундаментов и прочных стен при реконструкции промышленных предприятий.

Известны гидравлические устройства ударного действия, у которых разгон ударника осуществляется при перетекании рабочей жидкости из полости взвода в полость рабочего хода, включающим корпус с подвижно расположенным в нем ударником, золотниковый гидрораспределитель, напорный клапан и гидропневматический аккумулятор, размещенный соосно с ударником.

В настоящее время наиболее широкое распространение получают устройства ударного действия с управляющим клапаном на ударнике, например устройство, включающее корпус, в расточке которого установлены коаксиально ступенчатый управляющий клапан с расточкой и большей ступенью, сопряженной по наружному диаметру с поверхностью расточки корпуса, и ударник с поршнем, образующие аккумуляторную полость, напорную полость, сообщенную с напорной магистралью, а через отверстия в клапане с взводящей полостью, переливную полость, сообщенную со сливной магистралью и периодически сообщаемую с взводящей полостью. Устройство имеет высокий КПД, малые гидравлические потери рабочей жидкости, удобно в эксплуатации, управляется одним распределительным механизмом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство ударного действия, включающее корпус, в расточке которого установлены коаксиально ударник с поршневым выступом, диаметр штока которого под поршневым выступом превышает его диаметр над поршневым выступом, и управляющий ступенчатый клапан с внутренними расточками, хвостовик которого имеет радиальные отверстия и установлен в кольцевой расточке корпуса, полость взвода ударника, образованную между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью штока ударника большего диаметра, и связанную с источником давления напорную полость, образованную между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью управляющего ступенчатого клапана, сливную магистраль.

Недостатком этого устройства является применение подвижных уплотнительных элементов для уплотнения газовой среды в аккумуляторной (газовой) полости. Уплотнения имеют ограниченный срок службы и не обеспечивают абсолютной герметизации по газу. Эксплуатация известного устройства связана с частой разборкой, заменой уплотнений и почти ежедневной дозаправкой газовой полости. Все это вызывает неудобства в эксплуатации устройства.

Цель изобретения - повышение надежности в работе устройства ударного действия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве коаксиально с ударником установлен гидроаккумулятор, гидравлическая полость которого постоянно сообщена с напорной полостью и полостью взвода ударника, при этом поршневой выступ ударника имеет две ступени, диаметры которых соответствуют профилю внутренних расточек управляющего ступенчатого клапана, установленного в корпусе на ударнике, хвостовик клапана подпружинен относительно корпуса и образует с кольцевой расточкой последнего полость рабочего хода ударника, которая посредством радиальных отверстий в хвостовике управляющего клапана выполнена с возможностью периодического сообщения со сливной магистралью и гидравлической полостью гидроаккумулятора.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства ударного действия, продольный разрез; на фиг. 2 - нижняя часть управляющего ступенчатого клапана (узел I на фиг. 1); на фиг. 3 и 4 - принципиальная схема устройства ударного действия в момент рабочего хода ударника.

Устройство ударного действия состоит из корпуса 1 (фиг. 1), в направляющих 2 и 3 которого подвижного установлен ударник 4, с закрепленным в нем инструментом 5. В средней части ударника 4 имеется поршень 6 с большей ступенью диаметром D₃ и меньшей ступенью 7 диаметром D₄. Нижняя часть 8 ударника 4 имеет диаметр D₁. Диаметр D₂ верхней части 9 ударника 4 меньше диаметра D₁ его нижней части 8.

Поршень 6 своей цилиндрической поверхностью контактирует с внутренней поверхностью гильзы 10, расположенной в корпусе 1. Внутренняя полость гильзы 10 посредством поршня 6 разделена на полость 11 взвода и верхнюю полость 12 рабочего хода ударника 4.

Полость 11 взвода посредством отверстий 13 сообщена с кольцевой промежуточной полостью 14, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью гильзы 10.

В цилиндрической расточке корпуса 1 с возможностью продольного перемещения установлен ступенчатый управляющий клапан 15 с пружиной 16. Рабочая кромка 17 клапана 15 контактирует с конической поверхностью 18 гильзы 10. При этом диаметр D₅ контактирующей кромки 17 клапана 15 несколько больше, чем диаметр D₆ направляющей поверхности клапана 15. Клапан 15 ниже своей рабочей кромки 17 имеет цилиндрический поясок 18.1, который своей наружной цилиндрической поверхностью сопряжен с поверхностью расточки 19 корпуса 1.

Внутренняя поверхность управляющего клапана 15 имеет цилиндрические расточки 20 и 21. Диаметр расточки 20 примерно равен диаметру D₃ поршня 6, а расточка 21 имеет диаметр несколько больший, чем диаметр D₄ ступени 7 поршня 6 ударника 4.

В теле управляющего клапана 15 в его нижней части выполнены каналы 22, сообщающие полость 12 рабочего хода и полость 11 взвода с напорной полостью 23, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью клапана 15. В хвостовике последнего выполнены радиальные отверстия 24.

Напорная полость 23 посредством отверстия 25 и трубопровода 26 постоянно сообщена с источником 27 давления, а посредством канала 28 - с выточкой 29 корпуса 1 и гидравлической полостью 30 гидроаккумулятора 31. Кроме того, напорная полость 23 посредством каналов 22 в клапане 15, кольцевой щели 32 между внутренней поверхностью цилиндрического пояска 18 и наружной поверхностью гильзы 10, промежуточной полости 14, отверстий 13 в корпусе 1 сообщена с полостью 11 взвода ударника 4.

Полость 12 рабочего хода попеременно сообщается либо с полостью 11 взвода, напорной полостью 23 и гидравлической полостью 30 гидроаккумулятора 31 через щель 32 между рабочей кромкой 17 клапана 15 и конической поверхностью 18 гильзы 10, либо через отверстия 24, выточку 33 в корпусе 1, отверстие 34 со сливной магистралью 35.

В верхней части корпуса 1 выполнена замкнутая полость 36, сообщаемая с атмосферой либо заполняемая газом под давлением, в которую входит верхний конец 9 ударника 4.

Работа устройства.

Перед началом работы газовая полость гидроаккумулятора 31 заполняется газом под давлением, равным примерно половине максимального давления жидкости, развиваемого источником 27 давления. Полость 36 в корпусе 1 либо сообщают с атмосферой, либо заполняют газом при сравнительно низком давлении (0,1P_жидк.^макс.). В исходном состоянии ударник 4 находится в крайнем нижнем положении, опираясь инструментом 5 в обрабатываемый материал или поршнем 6 в нижнюю торцовую стенку полости 11 взвода ударника 4. Управляющий клапан 15 под действием пружины 16 своей рабочей кромкой 17 контактирует с конической поверхностью 18 гильзы 10. При этом полость 11 взвода ударника 4 сообщена с напорной полостью 23, гидравлической полостью 30 гидроаккумулятора 31 и через трубопровод 26 с источником давления 27.

Полость 12 рабочего хода через отверстия 24, выточку 33 и отверстие 34 в корпусе 1 сообщена со сливной магистралью 35.

Рабочая жидкость от источника 27 давления по трубопроводу 26 через отверстие 25 поступает в напорную полость 23, откуда через канал 22, щель 32, промежуточную полость 14 и отверстия 13 - в полость 11 взвода ударника 4. Под действием давления жидкости на нижний торец поршня 6 ударника 4 последний ускоренно перемещается вверх. Пока скорость ударника 4 не превышает значения

V_уд= ,

где Q_нас - производительность насоса (источника 27 давления);

F_х.х - площадь поршня 6 со стороны полости 11 взвода, рабочая жидкость из напорной полости 23 помимо полости 11 взвода поступает в гидравлическую полость 30 гидроаккумулятора 31. С момента, когда

V_уд> ,

в полость 11 взвода ударника 4 поступает жидкость как от источника 27 давления, так и из гидроаккумулятора 31 до полной его разрядки. В этот момент жидкость из полости 12 рабочего хода через отверстия 24, выточку 33, отверстие 34 поступает в сливную магистраль 35. Такое состояние сохраняется до тех пор, пока ступени поршня ударника 4 не войдут в соответствующие расточки 20 и 21 управляющего клапана 15. При этом между внутренней поверхностью расточки 20 клапана 15 и наружной поверхностью ступеней поршня удаpника 4 образуется замкнутая полость Б (см. фиг. 1 и 3), которая сообщается с полостью 12 рабочего хода через узкую щель В. За счет дросселирования жидкости в щели В создается избыточное давление в полости Б, под действием которого управляющий клапан 15 перемещается вверх до упора его верхнего торца в торцовую стенку полости 12 рабочего хода (фиг. 3). В этом положении клапана 15 полость 12 рабочего хода изолируется от сливной магистрали 35 и подсоединяется через отверстия 24, выточку 29, канал 28 к напорной полости 23 и гидравлической полости 30 гидроаккумулятора 31.

Ударник 4, продолжая двигаться вверх, вытесняет жидкость из полости Б через щель В, удерживая клапан 15 в крайнем верхнем положении. При этом давление жидкости в полостях 11 и 12 примерно одинаковое, а рабочая площадь поршня 6 со стороны полости 12 рабочего хода больше, чем со стороны полости 11 взвода ударника 4, поэтому на ударнике 4 возникает сила, действующая со стороны полости 12, т. е. направленная вниз. В результате ударник 4 сначала затормаживается, а затем движется ускоренно вниз, вытесняя жидкость из полости 11. Жидкость из полости 11 через отверстия 13, промежуточную полость 14, щель Г (см. фиг. 4), каналы 22, канал 28, выточку 29, отверстия 24 перетекает в полость 12 рабочего хода. При этом за счет перепада давления, возникающего в щели Д и каналах 22 на управляющий клапан 15 действует сила, направленная вверх и стремящаяся удерживать клапан 15 в открытом состоянии. При выходе ступеней поршня ударника 4 из расточек 20 и 21 клапана 15 жидкость из полости 11 взвода через щели Д и Г (фиг. 4) поступает в полость 12 рабочего хода, а через каналы 22, канал 28 - в гидравлическую полость 30 гидроаккумулятора 31.

Когда скорость ударника 4 становится больше величины

V= ; гидроаккумулятор 31 начинает разрежаться и жидкость из него поступает в полость 12 рабочего хода ударника 4, ускоряя его ход.

В конце своего рабочего хода инструмент 5 ударника 4 наносит удар по обрабатываемому материалу, в результате происходит резкое торможение и остановка ударника. В случае отсутствия преграды (обрабатываемого материала) поршень 6 ударника 4 перекрывает отверстия 13 в корпусе 1 и жидкость из замкнутой полости вытесняет через узкую щель, давление в этой полости возрастает. Под действием этого давления на нижний торец поршня 6 происходит торможение ударника 4 и его остановка.

В момент остановки ударника 4 прекращается поток жидкости через щель Д, соответственно исчезает и перепад давления на управляющем клапане 15, последний под действием пружины 16 перемещается вниз до соприкосновения его рабочей кромки 17 с поверхностью 18 гильзы 10. При этом происходит разобщение полостей 11 и 12 ударника 4. Полость 12 рабочего хода сообщается со сливной магистралью 35. Далее цикл повторяется.

Таким образом, при несложной конструкции устройства и его высоком КПД газ в гидроаккумуляторе 31 находится в герметичной полости, отделенной от окружающей среды и гидравлической полости посредством эластичной диафрагмы, исключающей его утечки. Благодаря этому эксплуатационная надежность устройства значительно повышается.

Устройство можно использовать в различных неординарных условиях.