Ударний пристрій

Изобретение относится к машиностроению, горной промышленности и строительству, в частности к ударным устройствам, используемым для механизации ручного труда при разработке скальных и мерзлых грунтов и обработке других материалов. Известны ударные устройства (Авт. св. СССР №63285, кл. E21C37/24, 1940; №121746, кл. E21C03/24, 1959; №1272742, кл. B25D9/04, 1969), содержащие цилиндрический корпус с коаксиально расположенными в нем бойками. Один из бойков выполнен полым и служит направляющей для перемещения второго бойка. Недостатками этих конструкций является механическая связь между бойками и возможность рассогласования их движения. Известны также ударные устройства (Патент ФРГ №2432105, кл. B25D9/04; Патент Франции №2274405, кл. B25D9/04), содержащие корпус, инструментальную оправку, ударный поршень, подвижные направляющие ударного поршня и дополнительный поршень с муфтой. Недостатками этих конструкций является отсутствие полезного использования кинетической энергии второй подвижной массы. В ударном устройстве (Авт. св. СССР №800346, кл. E21C3/20, 1981), содержится цилиндр со взводящей и аккумулирующей камерами, подвижный боек с поршнем, орган управления, состоящий из золотника, который размещен в корпусе, выполненном с кольцевой проточкой, образуя с ним торцевую полость управления и имеет аксиальные и периодически перекрываемые радиальные каналы, напорную и сливную магистрали, управление движением бойка осуществляется при помощи проходного сечения, а не по перемещению бойка. На малых сечениях в этом случае возможна кавитация, при этом процесс будет нелинейным, а управление - нестабильным и ненадежным. Кроме того, в данном устройстве по мере увеличения скорости движения бойка на удар давление во взводящей камере начинает увеличиваться, что препятствует движению бойка. Вышеуказанные данные недостатки приводят к снижению коэффициента полезного действия устройства. Из известных ударных устройств наиболее близким по технической сущности является гидравлическое устройство ударного действия (Авт. св. СССР №922274, кл. B25D9/04, 1982), содержащее корпус, в задней части которого выполнена камера постоянного объема, заполненная жидкостью, внутрь корпуса помещены коаксиально расположенные внутренний боек со штоком и охватывающий боек, задние торцы бойков находятся в камере постоянного объема, причем внутренняя поверхность охватывающего бойка и наружная поверхность внутреннего бойка образуют рабочую камеру, которая разделена выступом на внутренней поверхности охватывающего бойка на заднюю и переднюю камеры, золотник управления, содержащий корпус с расположенными внутри его цилиндрическими поршнями, соединенными штоком, причем рабочая камера через отверстия в корпусе соединена с золотником управления, а противоположные задняя и передняя камеры через отверстия и трубопроводы соединены с золотником управления и через него трубопроводами с нагнетательной и сливной магистралями, ударное устройство снабжено также рабочим органом (пикой). В ударном устройстве, выбранном в качестве прототипа, изменение движения бойков на противоположное обеспечивается пропорциональным перекрытием рабочего отверстия выступом охватывающего бойка. Перекрытие рабочего отверстия вызывает закрытие одной из частей рабочей камеры и, как следствие, возникновение гидравлического удара. Известно, что процессы в замкнутых объемах при гидравлическом ударе неустойчивы и существенно нелинейны, с возникновением перепадов давления в больших диапазонах и кавитации. Этот недостаток приводит к снижению КПД устройства. Кроме того, для управления ударником в прототипе используется большое количество гидравлических магистралей, что вызывает инерционность управления режимами работы, из-за движения больших масс рабочей жидкости, необходимых для переключения золотников управления, и к усложнению конструкции и росту сопротивления по длине трубопроводов, что также снижает надежность и КПД системы. В основу изобретения поставлена задача создать такое ударное устройство, в котором новое выполнение камеры управления и компенсации с отверстиями позволило обеспечить дискретное функционирование устройства по релейной характеристике без гидравлических ударов, и за счет этого снизить гидравлические и инерционные потери движения жидкости по трубопроводам, повысив надежность управления устройством. Поставленная задача решается тем, что ударное устройство, содержащее корпус, в задней части которого выполнена камера постоянного объема, заполненная жидкостью, внутрь корпуса помещены коаксиально расположенные внутренний боек со штоком и охватывающий боек, задние торцы бойков находятся в камере постоянного объема, причем внутренняя поверхность охватывающего бойка и наружная поверхность внутреннего бойка образуют рабочую камеру, которая разделена выступом на внутренней поверхности охватывающего бойка на заднюю и переднюю камеры, золотник управления, содержащий корпус с расположенными внутри его цилиндрическими поршнями, соединенными штоком, причем рабочая камера через отверстия в корпусе соединена с золотником управления, а противоположные задняя и передняя камеры через отверстия и трубопроводы соединены с золотником управления и через него трубопроводами с нагнетательной и сливной магистралями, ударное устройство снабжено рабочим органом (пикой). Согласно изобретению, новым является то, что, на вн утренней поверхности охватывающего бойка и на штоке внутреннего бойка выполнены выступы, причем выступы охватывающего бойка образуют камеру управления и компенсации, а выступ на штоке внутреннего бойка расположен внутри камеры управления и компенсации и является поршнем, в систему управления устройством введен струйный гидроусилитель, управляющие каналы которого через отверстия в корпусе и охватывающем бойке соединены соответственно с частями камеры управления и компенсации, разделенными поршнем, а рабочие камеры струйного гидроусилителя соединены трубопроводами с противоположными торцами золотника управления. Кроме того, в противоположных относительно поршня выступах охватывающего бойка выполнены отверстия, соединяющие камеру управления и компенсации с задней и передней камерой ударного устройства. Технический результат изобретения заключается в том, что обеспечивается релейная характеристика переключения золотника управления, снижаются гидравлические и инерционные потери движению рабочей жидкости по рабочим и управляющим трубопроводам, переливание ее в освобождающиеся полости с последующей подпиткой из них рабочих камер при разгоне бойков. Это обеспечивает надежность управления переключением и работой устройства, синхронность и антифазность перемещения бойков во взаимопротивоположном направлении, полезное использование энергии отдачи для разрушения забоя, безопасные условия работы оператора. Снижается инерционность управления, так как управление переключением золотника осуществляется малыми массами (струями) рабочей жидкости через струйный гидроусилитель. Кроме того, уменьшается сопротивление перемещению струй рабочей жидкости, необходимых для работы струйных гидроусилителей, что снижает потери и повышает КПД ударного устройства, в то время как, в обычных системах золотников часть полезной мощности затрачивается на перемещение больших инерционных масс, необходимых для переключения золотниковых устройств. Предлагаемое ударное устройство, показанное на чертеже (фиг.), состоит из корпуса 1, в задней части которого выполнена замкнутая камера постоянного объема 2, заполненная жидкостью и гидропневмоаккумулятор 3. Внутри корпуса коаксиально расположены охватывающий 4 и внутренний 5 бойки. Задние торцы этих бойков размещены в замкнутой гидравлической камере. Внутренняя поверхность охватывающего бойка и наружная поверхность внутреннего бойка образуют заднюю 6 и переднюю 7 рабочие камеры. Между этими камерами размещена камера управления и компенсации 8 расхода рабочей жидкости, образованная выступами 9 и 10 охватывающего бойка. В выступах выполнены отверстия 11 и 12, обеспечивающие перелив рабочей жидкости из камеры управления и компенсации рабочие камеры и обратно, а также стабилизацию управления переключением ударного устройства. В камере управления и компенсации размещен поршень 13, жестко закрепленный на штоке 14 внутреннего бойка. Поршень вместе со штоком внутреннего бойка имеет возможность перемещаться внутри камеры управления и компенсации, так как выполнен в виде выступа на штоке внутреннего бойка. Взаимное перемещение бойков ударного устройства ограничивается с одной стороны рабочим органом, -наковальней 15, в которой закреплена пика 16 ударного устройства, а с другой стороны - замкнутой гидравлической камерой 2. Части камеры управления и компенсации, разделенные поршнем, соединены через отверстия 17 и 18 в охватывающем бойке и корпусе ударного устройства тр убопроводами управления 19, 20 с управляющими каналами 21, 22 струйного усилителя 23. А противоположные рабочие камеры (задняя и передняя), через отверстия 24 и 25 и трубопроводы 26 и 27 соединены с четырехлинейным трехпозиционным золотником управления 28 и через него с нагнетательной 29 и сливной 30 магистралями. Рабочие каналы 31, 32 струйного гидроусилителя соединены трубопроводами 33, 34 с управляющими устройствами 35, 36 золотника управления, расположенными на противоположных его торцах. Ударное устройство работает следующим образом. В положении, показанном на фигуре, вн утренний боек 5 нанес удар по наковальне 15. Поршень 13, переместившись в крайнее левое положение, вытеснил рабочую жидкость из камеры управления и компенсации 8, через отверстие 12 в переднюю рабочую полость 7 и через отверстия 17 в охватывающем бойке и корпусе, трубопровод управления 19 в управляющий канал 21 бойке и корпусе, тр убопровод управления 19 в управляющий канал 21 струйного усилителя 23. Произошло перебрасывание потока управления струйного усилителя из рабочего канала 31 в рабочий канал 32. Жидкость из рабочего канала 32, через трубопровод 34 воздействует на управляющее устройство 36 золотника управления 28. Последний переключился в крайнее правое положение. При этом, рабочая жидкость по нагнетательной магистрали 29, через золотник управления 28, трубопровод 27, отверстия 25, поступает й заднюю б рабочую камеру, осуществляя взвод внутреннего бойка 5 и обеспечивая движение на удар (рабочий ход) охватывающего бойка 4. Синхронное противодвижение этих бойков обеспечивается замкнутой гидравлической камерой 2. При взводе внутреннего бойка 5 его шток, 14 с жестко закрепленным на нем поршнем 13, перемещаясь в крайнее правое положение вытесняет жидкость из камеры управления и компенсации 8, через отверстие 11 в заднюю рабочую камеру 6 и через отверстия 18, трубопровод управления 20, в управляющий канал 22 струйного усилителя 23. Происходит перебрасывание потока жидкости из рабочего канала 32 в рабочий канал 31. Поток жидкости, через рабочий канал 31, трубопровод 33, воздействует на управляющее устройство 35, золотника управления 28, перебрасывая его в крайнее левое положение. При этом нагнетательная магистраль 29, через золотник 28, трубопровод 26, отверстия 24, соединяется с передней рабочей камерой 7 и рабочая жидкость заполняет ее. Задняя рабочая камера 6, через отверстие 25, трубопровод 27, золотник управления 28 и сливную магистраль 30, соединяется со сливом и рабочая жидкость удаляется из задней рабочей камеры 6 на слив. При этом, внутренний боек 5 совершает рабочий ход на удар, а о хватывающий боек 4 взводится. Далее цикл повторяется.