SU1132005A1

SU1132005A1 - Hydraulic percussive mechanism

Info

Publication number: SU1132005A1
Application number: SU833646001A
Authority: SU
Inventors: Григорий Маркович Тимошенко; Сергей Александрович Селивра; Александр Федорович Яценко; Петр Федотович Зима
Original assignee: Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1983-09-23
Filing date: 1983-09-23
Publication date: 1984-12-30

Abstract

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, включающий корпус, инструмент , ударный поршень, камеры рабочего и обратного ходов, распределительный ме .канизм со ступенчатым золотником, отличающийс тем, что, с целью повышени энергии единичного удара, на меньших ступен х золотника установлены подпружиненные к большей ступени поршни, образующие с корпусом и меньшими ступен ми золотника поршневые полости, одна из которых сообщена с камерой рабочего хода, а друга - с камерой обратного хода.A HYDRAULIC IMPACT MECHANISM, including a housing, an instrument, a shock piston, working and returning chambers, a distribution me- chanism with a stepped slide valve, characterized in that, in order to increase the energy of a single impact, pistons mounted on smaller steps of the spool, the piston cavities forming the body and the smaller spool steps, one of which communicates with the working stroke chamber, and the other with the backstop chamber.

Description

JfJf

JJ

(Л(L

сwith

Од 1COd 1C

елate

Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано в отбойных молотках , перфораторах, бурильных машинах ударного действи .The invention relates to mining and can be used in jackhammers, perforators, percussive drilling machines.

Известен гидравлический ударный механизм , включающий корпус, ударный поршень камеры пр мого и обратного ходов, распределительный механизм с золотником, который образует с корпусом камеру управлени , каналы управлени 1.A hydraulic percussion mechanism is known, which includes a housing, a percussion piston of a forward and reverse chamber, a distribution mechanism with a slide valve, which forms a control chamber with the housing, control channels 1.

Недостаток устройства заключаетс в низкой энергии единичного удара, что обусловлено переключением распределительного механизма до нанесени удара поршнем по инструменту.The drawback of the device lies in the low energy of a single blow, which is caused by the switching of the distribution mechanism before the piston strikes the tool.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату в.т етс гидравлический ударный механизм, включающий корпус, инструмент , ударный поршень, камеры рабочего и обратного ходов и распределительный механизм со ступенчатым золотником 2.Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a hydraulic shock mechanism comprising a housing, an instrument, a shock piston, working and returning chambers and a distributing mechanism with a stepped slide 2.

Недостаток устройства заключаетс в переключении золотникового механизма управлени до момента нанесени удара бойка по инструменту. Это приводит к тому, что давление в камере рабочего хода падает и боек начинает движение по инерции. Поскольку камера холостого хода посто нно св зана с нагнетающей линией, происходит торможение бойка и рассеивание его кинетической энергии. При работе с большой частотой ударов врем торможени бойка .может составл ть до 30°/о времени всего периода пр мого хода, поэтому энерги удара гидравлического устройства ударного механизм низка .The drawback of the device lies in switching the spool control mechanism until the striker strikes the tool. This leads to the fact that the pressure in the chamber of the working stroke drops and the striker begins to move by inertia. Since the idling chamber is permanently connected to the injection line, the striker is braked and its kinetic energy is dissipated. When working with a high frequency of impacts, the stopping time of the striker can be up to 30 ° / about the time of the entire forward stroke period, therefore the impact energy of the hydraulic device of the percussion mechanism is low.

Цель изобретени - повышение энергии единичного удара.The purpose of the invention is to increase the energy of a single blow.

Поставленна цель достигаетс тем, что в гидравлическом ударном механизме, включающем корпус, инструмент, ударный поршень , камеры рабочего и обратного .ходов и распределительный механизм со ступенчатым золотником, на меньших ступен х золотника установлены подпружиненные к большей ступени поршни, образующие с корпусом и меньщими ступен ми золотника порщена с камерой рабочего хода, а друга - с камерой обратного хода.The goal is achieved by the fact that in a hydraulic percussion mechanism, including a housing, an instrument, a percussion piston, working and return chambers and a distribution mechanism with a stepped spool, the pistons, which are spring-loaded to a larger degree, are installed with the housing and the smaller steps. The spool is enlarged with a working stroke camera, and a friend with a backstop camera.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Гидравлический ударный механизм состоит из корпуса 1, внутри которого расположен ударный поршень 2, образующий с корпусом 1 рабочие камеры 3 и 4 пр мого и обрагного ходов соответственно. В нижней части корпуса 1 (здесь и далее направление даетс по чертежу) соосно ударному порщню 2 расположен инструмент 5, а в верхней части установлен на резьбе стакан 6 дл изменени величины хода ударногоThe hydraulic percussion mechanism consists of a housing 1, inside of which is located a percussion piston 2, which, with housing 1, forms working chambers 3 and 4 of direct and reverse strokes, respectively. In the lower part of the housing 1 (hereinafter, the direction is given according to the drawing), tool 5 is located coaxially with the impact gun 2, and in the upper part is mounted a thread 6 on the thread for changing the stroke value of the hammer

поршн 2. В нижнем торце стакана 6 соосно хвостовику ударного поршн 2 выполнено отверстие 7, св зывающее внутреннюю гюлость стакана 6 с камерой 3 пр мого хода . Во внутренней полости стакана 6 неподвижно относите;1ьно корпуса установлен штуцер 8 с центральным каналом 9 дл подвода рабочей жидкости. Рабоча камера 3 пр мого хода канало.м 10 св зана со сбросной камерой 11 распределительного piston 2. At the lower end of the cup 6, a hole 7 is made coaxially with the shank of the shock piston 2, which connects the inner gulness of the cup 6 with the chamber 3 of a forward stroke. In the inner cavity of the glass 6, keep it still; 1 fitting the nozzle 8 with the central channel 9 for supplying the working fluid. The working chamber 3 of the forward passage of the channel. M. 10 is connected with the discharge chamber 11 of the distribution box.

0 механиз.ма, состо ц.1.его из корпуса 12, внутри которого расположены золотник 13 и два поршн 14 и 15 управлени , имеюц их упоры 16 и 17 с корпусом 12. Между золотником 13 и rlopпJн ми 14 и 15 управлени установлены пружины 18 и 19. Пор5 шень 14 управлени образует с корпусом 12 и золотником 13 поршневую полость 20, св занную каналом 21 с рабочей камерой 4 обратного хода. Поршень 15 управлени образует с корпусом 12 и золотником 13 порш0 невую полость 22, св занную каналом 23 с рабочей камерой 3 пр мого хода. В корпусе 12 выполнено отверстие дл подвода жидкости по напорной линии 24. На золотнике 13 выполнен по сок 25 дл соединени напорной линии 24 с камерой 4 об5 ратного хода через канал 26 в корпусе 1. По сок 27 выполнен на золотнике 13 дл соединени напорной линии 24 с центральным каналом штуцера 8. В нижней части распределительного механизма выполнена 0 mech.ma., consisting of 1. the body 12, inside which there are spool 13 and two pistons 14 and 15 of the control, i.e. their stops 16 and 17 with the body 12. Springs are installed between the spool 13 and the control 14 and 15 of the control 18 and 19. Pore5 control 14 forms, with housing 12 and spool 13, a piston cavity 20 connected by a channel 21 to a working chamber 4 of a return stroke. The control piston 15 forms, with the housing 12 and the spool 13 of the piston, a neva cavity 22 connected by a channel 23 with the working chamber 3 of a forward stroke. The housing 12 has an opening for supplying fluid through the pressure line 24. On the spool 13, juice 25 is made to connect the pressure line 24 to the chamber 4 of the return stroke through channel 26 in the housing 1. Juice 27 is made on the valve 13 to connect the pressure line 24 with the central channel of the fitting 8. In the lower part of the distribution mechanism is made

0 сбросна камера 28, котора соединена с камерой 4 обратного хода посредством канала 29. В корпусе 12 выполнено отверстие0 a discharge chamber 28, which is connected to the reversing chamber 4 by means of the channel 29. A hole is made in the housing 12

30дл соединени сбросной камеры 28 с атмосферой. Сбросна камера 11, расположенна в верхней части распределитель5 ного механизма, св зана отверстие.м 31 с атмосферой.30 for connecting the discharge chamber 28 to the atmosphere. The dump chamber 11, located in the upper part of the distributor mechanism, is connected with an opening m. 31 with the atmosphere.

Гидравлический ударный механизм работает следующим образом.Hydraulic shock mechanism works as follows.

Пусть в начальном положении поршень Let the initial position of the piston

0 2 расположен в корпусе 1 в крайнем нижнем положении. При подаче рабочей жидкости по напорной линии 24 к распределительному механизму она по отверстию в корпусе 12 и по ску 25 золотника 13 по5 ступает через канал 26 в камеру 4 обратного хода. Ударный поршень 2 под действием давлени жидкости начинает перемещатьс вверх, соверша обратный ход. При этом жидкость из камеры 3 пр мого хода по каналу 10 вытесн етс в сбросную 0 2 is located in the housing 1 in the lowest position. When supplying the working fluid through the pressure line 24 to the distribution mechanism, it is through the hole in the housing 12 and at the bottom 25 of the spool 13 through 5 steps through the channel 26 into the chamber 4 of the reverse stroke. The impact piston 2, under the action of the pressure of the liquid, begins to move upwards, making a reverse stroke. In this case, the fluid from the chamber 3 of the forward passage through channel 10 is forced out into the waste

0 камеру 11, из которой по отверстию 31 сбрасываетс в атмосферу. Диаметр отверсти 0 a chamber 11, from which the orifice 31 is vented to the atmosphere. Bore diameter

31определ ет давление в сбросной камере 11 и силу, действующую на золотник 13. Из камеры 4 обратного хода рабоча жид5 кость поступает в поршневую полость 20 по каналу 21. При этом поршень 14 управлени перемещаетс вверх до упора 16 в корпусе 12 распределительного механизма. Параметры пружин 18 и 19, гидравлические сопротивлени каналов 2 и 23 и отверстий 30 и 31, площади золотника 13 в сбросных камерах II и 28 и поршней 14 и 15 управлени со стороны поршневых полостей 20 и 22 выбраны таким образом, что сила,действуюш,а на золотник 13 со стороны пружины 19 и сбросной камеры 11 во врем обратного хода ударного поршн 2, больше силы, действуюш,ей на золотник 13 со стороны пружины 18. Вследствие этого золотник 13 удерживаетс в нижнем положении, перекрыва отверстие 30 и св зь сбросной камеры 28 с атмосферой. Поскольку энерги единичного удара и частота завис т от величины хода ударного поршн 2, то положением стакана 6 относительно корпуса 1 можно плавно регулировать в широком диапазоне энергию единичного удара и частоту путем изменени величины хода, так как переключение распределительного механизма на пр мой ход наступает в момент входа хвостовика ударного поршн 2 в отверстие 7 стакана 6. При этом жидкость в канале 9 штуцера 8 оказываетс герметично замкнутой и происходит резкое торможение ударного поршн 2. В момент входа хвостовика поршн 2 в отверстие 7 расход через сбросную камеру И и отверстие 31 падает практически до нул , следовательно, давление жидкости в сбросной камере 11 снижаетс до атмосферного . В результате этого золотник 13 оказываетс неуравновешенным, так как сила, действуюш,а со стороны пружины 18, больше силы, действуюшей со стороны пружины 19. Это приводит к тому, что золотник 13 перемещаетс вверх, соедин сбросную камеру 28 с атмосферой и закрыва св зь с атмосферой сбросной камеры 11. Рабоча жидкость из напорной линии 24 по по ску 27 золотника 13 и далее по каналу 9 щтуцера 8 поступает во внутреннюю полость стакана 6. Хвостовик ударного поршн 2 выходит из отверсти 7 стакана 6 и начинает совершать ускоренное движение вниз, вытесн жидкость из камеры 4 обратного хода по каналу 29 в сбросную камеру 28 и далее через отверстие 30 в атмосферу. Под действием силы со стороны пружины 18 поршень 14 управлени перемещаетс вниз, вытесн жидкость из поршневой полости 20 по каналу 21 через камеру 4 обратного хода на сброс. При этом сила, действующа со стороны пружины 18 на золотник, умень шаетс . Рабоча жидкость из камеры 3 пр мого хода поступает в поршневую полость 22 по каналу 23. Поршень 15 управлени перемещаетс вниз до упора 17 в корпусе 12 и снимает пружину 19. Сила, действующа на золотник 13 со стороны пружины 19, возрастает, однако переброса золотника 13 не происходит, так как параметры распределительного механизма выбраны таким образом, что сила, действующа на золотник 13 со стороны пружины 19, меньше суммы сил, действующих на него со стороны сбросной камеры 28 и пружины 18. Сила, действующа на золотник 13 со стороны сбросной камеры 28, определ етс произведением давлени жидкости в камере 28 на площадь торцовой поверхности золотника 13. В конце пр мого хода ударный порщень 2 передает энергию инструменту 5. До нанесени поршнем 2 удара по инструменту 5 в камере 3 пр мого хода продолжает подаватьс рабоча жидкость под давлением, а из камеры 4 обратного хода жидкость сбрасываетс , т. е. ударный поршень 2 продолжает набирать скорость и отсутствует промежуток времени, когда он движетс по инерции, преодолева силу сопротивлени , возникающую при подаче жидкости под давлением в камеру 4 обратного хода и соединении камеры 3 пр мого хода с атмосферой. Вследствие отсутстви участка замедленного движени ударного поршн 2 энерги единичного удара возрастает . Как только.происходит удар поршн 2 по инструменту 5, расход жидкости через отверстие 30 уменьшаетс до нул и падает давление жидкости в сбросной камере 28 до атмосферного. Это приводит к на рушению равновеси золотника 13, который под действием силы со стороны пружины 19 перебрасываетс в нижнее положение , соедин камеру 4 обратного хода с напорной линией 24, а камеру 3 пр мого хода со сбросом. Ударный поршень 2 начинает совершать обратный ход, и цикл повтор етс . Применение изобретени позвол ет повысить энергию единичного удара, что обеспечиваетс переключением распределительного золотника на холостой ход после нанесени удара поршнем по инструменту.31 determines the pressure in the discharge chamber 11 and the force acting on the spool 13. From the reverse chamber 4, the working fluid enters the piston cavity 20 through channel 21. At the same time, the control piston 14 moves up to the stop 16 in the distribution mechanism housing 12. The parameters of the springs 18 and 19, the hydraulic resistance of the channels 2 and 23 and the openings 30 and 31, the spool area 13 in the discharge chambers II and 28 and the pistons 14 and 15 of the control from the side of the piston cavities 20 and 22 are chosen so that the force acting and on the spool 13 from the spring 19 side and the waste chamber 11 during the return stroke of the shock piston 2, more force is applied to it on the spool 13 from the spring 18 side. As a result, the spool 13 is kept in the lower position, blocking the opening 30 and the connection of the waste chamber 28 with atmosphere. Since the energy of a single impact and the frequency depends on the stroke of the shock piston 2, the position of the bowl 6 relative to the housing 1 can be smoothly controlled over a wide range of energy of a single stroke and frequency by changing the stroke, as the switch mechanism switches to forward stroke at the entrance of the shank of the shock piston 2 into the hole 7 of the cup 6. At the same time, the liquid in the channel 9 of the fitting 8 is hermetically closed and a sudden braking of the shock piston 2 occurs. N 2 flow through the opening 7 and a discharge chamber and outlet 31 drops almost to zero, therefore, the fluid pressure in the bleed chamber 11 is reduced to atmospheric pressure. As a result, the spool 13 is unbalanced, since the force acting and on the side of the spring 18 is greater than the force acting on the side of the spring 19. This causes the spool 13 to move upwards, connecting the discharge chamber 28 to the atmosphere and closing the connection with the atmosphere of the waste chamber 11. The working fluid from the pressure line 24 across the spool 27 spool 13 and further along the channel 9 of the connector 8 enters the internal cavity of the cup 6. The tip of the shock piston 2 leaves the orifice 7 of the cup 6 and begins to make an accelerated downward displacement The fluid from the chamber 4 of the reverse through channel 29 in the discharge chamber 28 and then through the hole 30 into the atmosphere. Under the action of a force from the side of the spring 18, the piston 14 of the control moves downward, displacing the fluid from the piston cavity 20 through the channel 21 through the chamber 4 of the return stroke to the discharge. At the same time, the force acting from the side of the spring 18 on the spool is reduced. The working fluid from the chamber 3 of the forward stroke enters the piston cavity 22 through the channel 23. The control piston 15 moves down to the stop 17 in the housing 12 and removes the spring 19. The force acting on the spool 13 on the side of the spring 19 increases, however, the transfer of the spool 13 does not occur, since the parameters of the distribution mechanism are chosen so that the force acting on the spool 13 on the side of the spring 19 is less than the sum of the forces acting on it from the side of the discharge chamber 28 and spring 18. The force acting on the spool 13 on the side of the waste chamber 28, is determined by the product of the fluid pressure in chamber 28 over the surface area of spool 13. At the end of the forward stroke, the impact piston 2 transfers energy to tool 5. Until the piston 2 strikes instrument 5 in chamber 3, the working fluid continues to be supplied under forward stroke, and From the reverse chamber 4, the fluid is discharged, i.e., the shock piston 2 continues to pick up speed and there is no time when it moves by inertia, overcoming the resistance force that occurs when the fluid is supplied under pressure camera 4 is reversing and connecting the camera 3 to direct travel with the atmosphere. Due to the absence of a slow motion section of the shock piston 2, the energy of a single impact increases. As soon as the piston 2 hits the tool 5, the flow rate through the opening 30 decreases to zero and the fluid pressure in the discharge chamber 28 drops to atmospheric. This leads to the destruction of the equilibrium of the spool 13, which, under the action of a force from the spring 19, is moved to the lower position, connects the reversing chamber 4 to the pressure line 24, and the forward running camera 3 with a reset. The impact piston 2 begins to reverse and the cycle repeats. The application of the invention makes it possible to increase the energy of a single blow, which is ensured by switching the distribution valve to idle after striking the piston with the tool.

Claims

HYDRAULIC SHOCK MECHANISM, comprising a body, tool, shock piston, chambers of working and return strokes, a distributing mechanism with a stepped spool, characterized in that, in order to increase the energy of a single blow, pistons spring-loaded to a higher step are installed on the lower steps of the spool, forming pistons forming the housing and smaller piston stages with piston cavities, one of which is connected to the working chamber, and the other to the reverse chamber.

/ 2