Гідравлічний ударний механізм

Винахід відноситься до галузі машинобудування і може бути використаний в гідравлічних ударних механізмах для руйнування гірничих порід. Відомий гідравлічний ударний механізм за [патентом Німеччини № 311536, МПК Е21С3/20, 28.10.1982р.], що містить корпус, в якому розміщений поршень з утворенням передньої, задньої робочих камер і командної камери, золотник, канали керування ходом поршня, що сполучаються своїми виходами з командною камерою ударного механізму, і канал зв'язку. Найбільш близьким аналогом до заявленого винаходу за сукупністю ознак і очікуваним технічим результатом є гідравлічний ударний механізм [див. технічний опис гідравлічного перфоратора СОР 1238 ME «Atlas Copco», Швеція, per. код АНВ TAB 43, COP 1238, 1991-07], що містить корпус, в якому розміщений поршень з утворенням передньої, задньої робочих камер і командної камери, золотник з подовжніми каналами, встановлену в корпусі з можливістю повороту, канали керування ходом поршня, що сполучаються своїми виходами з командною камерою ударного механізму, а своїми входами, розміщеними в одній площині подовжньої осі золотнику, з її подовжніми каналами, і канал зв'язку. Загальним недоліком наведених механізмів є велика ступінчастість, дискретність регулювання частоти ударів поршня, яка обумовлена тим, що виходи та входи каналів регулювання ходом поршня розміщені в одній площині, що проходить через вісь ударного механізму, або паралельно ій. Таке виконання каналів регулювання ходом поршня можливо тільки при значних величинах хода поршня, оскільки скорочення відстаней між каналами з метою зниження дискретності призводить до великих об'ємних втрат енергоносія і зниження стійкості регулювання. Крім того, недоліком приведених механізмів є підвищені вимоги до точності сполучення золотнику з корпусною деталлю у зв'язку з необхідністю управління потоком текучого енергоносія під тиском в напірній магістралі, а також складність виконання отвору під золотник, зв'язану з його подовжнім розміщенням та віддаленням від торця оброблюваної корпусної деталі. В основу винаходу поставлена задача удосконалити гідравлічний ударний механізм, шляхом зміни елементів конструкції та взаємозв'язку між ними, знизити дискретність регулювання, забезпечити управління потоком енергоносія під тиском зливної магістралі, і за рахунок цього знизити об'ємні втрати енергоносія і підвищити стійкість регулювання, КПД і технологічність ударного механізму. Задача вирішена тим, що в гідравлічному ударному механізмі, що містить корпус, в якому розміщений поршень з утворенням передньої, задньої робочих камер і командної камери, золотник з подовжніми каналами, встановлену в корпусі з можливістю повороту, канали керування ходом поршня, що сполучаються своїми виходами з командною камерою ударного механізму, а своїми входами, розміщеними в одній площині подовжньої осі золотника, з її подовжніми каналами і канал зв'язку, згідно винаходу, золотник розміщена своєю подовжньою віссю в площині, перпендикулярній осі ударного механізму, при цьому виходи каналів керування ходом поршня зміщені щодо площини подовжньої осі золотнику, канал зв'язку постійно сполучений своїм входом з кільцевим каналом, виконаним в золотнику, а ви ходом зі зливною магістраллю. Виходи каналів керування ходом поршня зміщені один відносно другого вздовж осі ударного механізму на відстань не більше величини діаметру каналу. Завдяки тому, що золотник розміщений своєю подовжньою віссю в площині, перпендикулярній осі ударного механізму, ви ходи каналів керування ходом поршня зміщені вздовж осі ударного механізму, канал зв'язку постійно сполучений своїм входом з кільцевим каналом, виконаним в золотнику, а ви ходом із зливною магістраллю, досягнуто зниження дискретністі регулювання хода поршня, об'ємних втрат текучого енергоносія і підвищення КПД ударного механізму. Граничні параметри відносно відстані не більше величини діаметру каналу встановлені шляхом досліджень заявленої конструкції гідравличного ударного механізму. При даних параметрах одержані найкращі показники регулювання ходом поршня. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на: фіг.1 - представлений гідравлічний ударний механізм, подовжній розріз, на якому ліворуч зображений поршень на початку робочого ходу, а праворуч поршень наприкінці робочого ходу; фіг.2 - ви ходи каналів керування ходом поршня (вид А); фіг.3 - золотник з подовжними та кільцевими каналами в перерізі по Б-Б. Гідравлічний ударний механізм, що містить корпус 1, всередині якого розміщений поршень 2 з утворенням передньої 3, задньої 4 робочих камер і командної камери 5, золотник 6 з подовжніми каналами 7, встановлений в корпусі 1 з можливістю повороту, канали керування ходом поршня 8, що сполучаються своїми виходами 9 з командною камерою 5 ударного механізму, а своїми входами 10, розміщеними в різних площинах подовжньої осі золотнику 6, з її подовжніми каналами 7, і канал зв'язку 11. Золотник 6 розміщена своєю подовжньою віссю 12 у площині, перпендикулярній осі 13 ударного механізму. Виходи 9 каналів керування ходом поршня 8 зміщені вздовж осі 13 ударного механізму на відстань не більше діаметра каналу 8. Канал зв'язку 11 постійно сполучений своїм входом із кільцевим каналом 14, виконаним у золотнику 6, а ви ходом із зливною магістраллю 15 В задній робочій камері 4 співвісно з поршнем 2 розміщений трубчастий золотник 16 , який має ступінчасту форму й утворює з корпусом 1 дві керуючі камери 17 та 18 . В корпусі 1 виконані розподільні вікна 19 та 20, причому розподільне вікно 19 каналом 21 постійно сполучене з напірною магістраллю 22, розподільне вікно 20 постійно сполучене із зливною магістраллю 15, а також зливним каналом 23 із зливним газогідравлічним акумулятором 24. Напірна магістраль 22 напірним каналом 25 постійно сполучена з напірним газогідравлічним акумулятором 26. В корпусі 1 також виконані командні вікна 27 і 28, причому командне вікно 27 командним каналом 29 постійно сполучене з напірною магістраллю 22, а командне вікно 28 командним каналом 30 постійно сполучене з керуючою камерою 17 трубчастого золотника 16. Друга керуюча камера 18 з меншою активною площею командним каналом 31 постійно сполучена напірним каналом 21 і через нього з напірною магістраллю 22. В корпусі 1 розміщений інструмент 32, який сприймає удар поршня 2 та передає його на оброблюваний матеріал. Гідравлічний ударний механізм працює наступним чином. На початку робочого ходу поршень 2 знаходиться в крайньому задньому положенні (див. фіг.1). Плинне середовище з напірної магістралі 22 надходить в передню робочу камеру 3, а також по каналу 21 в розподільне вікно 19 і далі в задню робочу камеру 4 та по каналу 31 - в керуючу камеру 18. Оскільки активна площа задньої робочої камери 4 більше активної площі передньої робочої камери 3, поршень 2 починає рух вперед до нанесення удару по інструменту 32. Безпосередньо перед ударом текуче середовище з напірної магістралі через командний канал 29, командну камеру 5 і командний канал 20 надходить у керуючу камеру 17, що має більшу активну площу, ніж керуюча камера 18, за рахунок чого трубчастий золотник 16 переміщується у крайнє заднє положення, відкриває розподільне вікно 20 і перекриває розподільне вікно 19. Під постійним тиском з боку передньої робочої камери 3 текуче середовище із задньої робочої камери 4 через відкрите розподільне вікно 20 відводиться в зливну магістраль 15, а поршень 2 робить зворотний хід. Наприкінці зворотного ходу командна камера 5 сполучує командне вікно 28 з найближчим до нього виходом 9 одного з каналів керування ходом поршня 8, у свою чергу сполученого одним із подовжніх каналів 7 золотнику 6, ії кільцевим каналом 14 та каналом зв'язку 11 із зливною магістраллю 15. При цьому забезпечується злив текучого середовища з керуючої камери 17 і переміщення трубчастого золотника 16 під тиском з боку керуючої камери 18 в крайнє переднє положення, що веде до відкриття розподільного вікна 19. Текуче середовище з напірної магістралі 22 надходить у задню робочу камеру 4, і робочий цикл ударного механізму повторюється. При регулюванні хода поршня з метою зміни частоти і енергії удару в залежності від міцностних властивостей оброблюваємого матеріалу, золотник повертають вручну до сполучення входу 10 одного із каналів управління ходом поршня 8 з відповідним подовжнім каналом 7. При цьому ви хід 9 цього каналу 8 зміщений відносно сусідніх виходів 9 повздовж вісі механізму 13 не більше чим на величину діаметра каналів 8. Проте відстань між сусідніми виходами забезпечується достатньою, щоб виключити перетікання текучого енергоносія з каналу в канал, що обумовлює стійке регулювання та зводить до мінімуму його дискретність.