РУЧНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться преимущественно при аварийно-спасательных и демонтажных работах в устройствах для деформации элементов металлических конструкций - резания или перекусывания арматуры, труб, прутков, листового металла, других элементов, а также для подъема, удерживания, перемещения и стягивания тяжелых грузов.
Известен ручной гидравлический режущий инструмент, содержащий гидроцилиндр с электрическим блоком управления и два ножа, каждый из которых выполнен в виде снабженной основным и вспомогательным отверстиями пластины с режущей частью фигурной формы в виде мелкой насечки на режущей части ножа. установленных один над другим на корпусе инструмента с возможностью встречно-вовзвратного вращательного движения один относительно другого вокруг оси совмещенных основных отверстий и кинематически связанных со штоком гидроцилиндра посредством подвижного соединения своими вспомогательными отверстиями с шатунным механизмом (ЕР 0519845 В1, 1992).
Такой инструмент, однако, неудобен в пользовании, поскольку имеет значительные габариты и вес и требует подключения электрической энергии. Его функциональные возможности ограничены, поскольку в нем не предусмотрены конструктивные элементы, позволяющие проводить необходимый комплекс работ, например, при аварийно-спасательных операциях.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является ручной гидравлический режущий инструмент, содержащий гидроцилиндр с блоком управления, напорный и сливной рукава и два ножа, каждый из которых выполнен в виде снабженной основным и вспомогательным отверстиями и ребрами жесткости пластины с режущей частью фигурной формы, установленных один над другим на корпусе гидроцилиндра с возможностью встречно-возвратного вращательного движения один относительно другого вокруг оси совмещенных основных отверстий и кинематически связанных со штоком гидроцилиндра посредством подвижного соединения своими вспомогательными отверстиями с
шатунным механизмом (RU 2116872 C1, 1998). В режущей части ножей выполнена режущая впадина с рядом (пятью) одинаковых зубьев, образованных пересечением цилиндрических поверхностей. При использовании инструмента, например, при разрезании прутка, он устанавливается так, чтобы разрезаемый элемент располагался между режущими частями ножей (в одной из впадин между зубьями). Давлением гидравлической жидкости, подаваемой насосом через напорный рукав в напорную магистраль, выдвигается шток гидроцилиндра и через шатунный механизм сообщает ножам встречное вращательное движение. Этот инструмент удобен в использовании, позволяет проводить резку стержневых, трубчатых, листовых материалов и конструкций, а также расширение и стяжку элементов конструкций, подъем и перемещение грузов. Однако такой ручной гидравлический инструмент недостаточно устойчив к тяжелым нагружениям, что делает его недостаточно эффективным, например, при аварийно-спасательных и других работах, где требуется проведение разнообразных операций с приложением значительных нагрузок.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании ручного гидравлического режущего инструмента, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении эксплуатационной эффективности ручного гидравлического режущего инструмента за счет повышения его устойчивости к тяжелым нагружениям при проведении разнообразных аварийно-спасательных и демонтажных операций.
Это достигается тем, что в ручном гидравлическом режущем инструменте, содержащем гидроцилиндр с блоком управления, напорный и сливной рукава и два ножа, каждый из которых выполнен в виде снабженной основным и вспомогательным отверстиями и ребрами жесткости пластины с режущей частью фигурной формы, установленных один над другим на корпусе гидроцилиндра с возможностью встречно-возвратного вращательного движения один относительно другого вокруг оси совмещенных основных отверстий и кинематически связанных со штоком гидроцилиндра посредством подвижного соединения своими вспомогательными отверстиями с шатунным механизмом, в каждом из ножей на внутренней и внешней его сторонах вокруг основного отверстия выполнена канавка в форме витка спирали, при этом канавки на внутренних сторонах ножей
расположены в зоне плоскости контакта ножей один с другим, на внешних - в зоне плоскости контакта ножей с корпусом гидроцилиндра, а в канавках размещена смазка. В режущей части каждого из ножей может быть выполнено семь скругленных насечек, на концевой части каждого из них со стороны, противоположной режущей части, выполнено два зубца, а наконечник концевой части выполнен в форме клина. В концевой части каждого из ножей может быть выполнено перпендикулярно плоскости ножа дополнительное отверстие. Режущая часть каждого из ножей может быть выполнена в виде двух радиусных закруглений серповидной формы. Поршень гидроцилиндра может быть выполнен в виде полого цилиндра, состоящего из двух частей разного диаметра, при этом шток гидроцилиндра образован частью полого цилиндра, имеющей меньший диаметр. Управляющий элемент блока управления может быть выполнен в виде связанных с золотниковым механизмом маховичка или рукоятки.
На фиг.1 показан общий вид ручного гидравлического режущего инструмента с управляющим элементом в виде маховичка и ножами для выполнения основной функции комбинированных ножниц. На фиг.2 показан общий вид ручного гидравлического режущего инструмента с управляющим элементом в виде маховичка и ножами для выполнения основной функции кусачек. На фиг.3 показан ручной гидравлический режущий инструмент с частичным разрезом, снабженный управляющим элементом в виде рукоятки и ножами для выполнения основной функции комбинированных ножниц. На фиг.4 показан ручной гидравлический режущий инструмент с частичным разрезом, снабженный управляющим элементом в виде рукоятки и ножами для выполнения основной функции кусачек. На фиг.5 показан общий вид ножа ручного гидравлического режущего инструмента, выполняющего основную функции комбинированных ножниц. На фиг.6 показан общий вид ножа ручного гидравлического инструмента, выполняющего основную функцию кусачек. На фиг.7 показан в разрезе блок управления, а на фиг.8 - его гидродинамическая схема.
Ручной гидравлический режущий инструмент содержит гидроцилиндр 1 с блоком управления, управляющий элемент которого 2 выполнен в виде маховичка (фиг.1, фиг.2) или рукоятки (фиг.3, фиг.4), напорный 3 и сливной 4 рукава и два ножа 5. К корпусу гидроцилиндра 1 может быть прикреплен держатель (ручка) 6.
Каждый из ножей 5 выполнен в виде снабженной основным 7 и вспомогательным 8 отверстиями и ребрами жесткости 9 пластины с режущей частью фигурной формы. В каждом из ножей 5 на внутренней и внешней его сторонах вокруг основного отверстия 7 выполнена канавка 10 в форме витка спирали. Канавки 10 охватывают всю плоскость вокруг основных отверстий 7, соответствующую зонам контакта ножей 5 один с другим и контакта ножей 5 с корпусом гидроцилиндра 1. В канавках 10, имеющих преимущественно прямоугольный профиль, высота которого составляет, например, 0,2-0,4 мм, размещена смазка, например, графитовая. Ножи 5 установлены на корпусе гидроцилиндра 1 с возможностью встречно-возвратного вращательного движения и кинематически связаны со штоком 11 гидроцилиндра посредством шатунного механизма. Поршень 12 гидроцилиндра 1 выполнен преимущественно в виде полого цилиндра, состоящего из двух частей разного диаметра, часть которого с меньшим диметром образует шток 11. Ножи 5 закреплены преимущественно с помощью болтов 13, а их связь со штоком 11 осуществлена посредством установленных во вспомогательных отверстиях 8 пальцев 14 с шатунами 15, центрального пальца 16 и буксы 17, образующих шатунный механизм. В каждом из ножей 5 в их концевой части может быть выполнено дополнительное отверстие 18. В режущей части (лезвии) ножей 5, предназначенных для инструмента, выполняющего основную функцию комбинированных ножниц, преимущественно выполнено семь скругленных насечек 19, на концевой части ножей 5 со стороны, противоположной режущей части, выполнены два зубца 20, преимущественно значительных размеров, т.е. во всю концевую часть, а наконечник концевой части выполнен в форме клина 21. На внутренней поверхности концевой части ножей 5 могут быть выполнены мелкие насечки 22 (фиг.5). Режущая часть каждого из ножей 5, предназначенных для инструмента, выполняющего основную функцию кусачек, преимущественно выполнена в виде двух радиусных закруглений 23 серповидной формы (фиг.6). Пары ножей 5 обоих типов съемные и могут быть установлены на одной и том же ручном гидравлическом инструменте. Блок управления ручного гидравлического инструмента преимущественно содержит золотник 24, управляемый управляющим элементом 2, например, в виде рукоятки, челнок 25, трубку 26, пружину 27, шарик 28, фильтр 29, два основных предохранительных клапана 30, предохранительный
клапан 31 в сливной магистрали, пружину 32 управляющего элемента 2 и соответствующие соединительные каналы (фиг.7, фиг.8).
В зависимости от основного назначения ручного гидравлического режущего инструмента - выполнения основной функции комбинированных ножниц или кусачек, он комплектуется ножами, показанными на фиг.5 и фиг.6 соответственно. При этом в первом случае помимо функции разрезания такой инструмент может использоваться и для перекусывания изделий, а также для подъема, удерживания, перемещения и стягивания грузов.
Для приведения инструмента в рабочее состояние он стыкуется с помощью рукавов 3, 4 с гидравлическим источником давления, например, типа СГС-1-80ДХ или СГС-2-80ДХ. В режиме сведения ножей 5 при повороте управляющего элемента (маховичка или рукоятки) 2 масло от гидравлического источника давления по напорному рукаву 3 подается через золотник 24 в соответствующую полость челнока 25, который перемещается, преодолевая давление в штоковой полости гидроцилиндра 1, открывая выход для слива масла из штоковой полости через трубку 26 и соответствующие каналы в сливной рукав 4. Одновременно подаваемое масло своим давлением, преодолевая сопротивление пружины 27, отжимает шарик 28 и поступает в поршневую полость гидроцилиндра 1 через соответствующий канал. Поршень 12 со штоком 11 вместе с буксой 17 совершает поступательное движение и через пальцы 14, 16 и шатуны 15 передает усилие на ножи 5, которые совершают необходимую работу. В режиме разведения ножей масло подается в другую полость челнока 25, который перемещается, преодолевая давление в поршневой полости гидроцилиндра 1, открывая выход для слива масла из поршневой полости через соответствующие каналы в сливной рукав 4. Одновременно подаваемое масло своим давлением, преодолевая сопротивление пружины 27, отжимает шарик 28 и поступает в поршневую полость гидроцилиндра 1 через соответствующий канал и трубку 26. Поршень 12 со штоком 11 совершает обратное движение и ножи 5 посредством шатунного механизма расходятся. При переходе в режим холостого хода пружина 32 переводит управляющий элемент 2 и золотник 24 в нейтральное положение, при этом обе полости челнока 25 сообщаются со сливной магистралью. Один из шариков 28 под воздействием пружины 27 и давления масла в штоковой полости, садится на свое гнездо
(гидрозамка). В результате чего движения поршня 12 со штоком 11, а значит и ножей 5, не происходит. Аналогично фиксирование поршня 12 со штоком 11 происходит и в случае обрыва напорного рукава 3 независимо от положения золотника 24. Наличие основных предохранительных клапанов 30 защищает полости ручного гидравлического инструмента от превышения давления сверх допустимого, которое может возникнуть при промежуточном фиксировании поршня 12 со штоком 11, когда он двигался под действием внешней нагрузки, или при обрыве напорного рукава 3. Наличие предохранительного клапана 31 в сливной магистрали защищает полости и блок управления от превышения давления сверх допустимого, которое может возникнуть при эффекте мультипликации, появляющемся, когда по какой-либо причине запирается сливная магистраль.
Выполнение в режущей части ножа 5, показанного на фиг.5, скругленных насечек в количестве семи является наиболее оптимальным в режиме резания, особенно при повышенных нагрузках. Выполнение на его концевой части со стороны, противоположной режущей части, двух крупных зубцов 20 (вместо мелких насечек, как это сделано в прототипе), упрочняет концевую часть ножа 5 и обеспечивает надежное зацепление при подъеме грузов. Дополнительно упрочняет концевую часть выполнение наконечника в форме клина 21. Дополнительные отверстия 18 предназначены для закрепления стягивающих элементов.
Выполнение режущей части ножа 5, показанного на фиг.6, в виде двух радиусных закруглений серповидной формы, наиболее оптимально в режиме перекусывания, что подтверждено экспериментально. Выполнение в ножах 5 канавок 10 в виде витка спирали, наполненного смазкой, обеспечивает надежную работу ручного гидравлического режущего инструмента, особенно в режиме повышенных нагрузок, являющихся типичными при аварийно-спасательных работах. Форма канавок 10 в виде витка спирали выбрана экспериментально, как наиболее оптимальная с точки зрения эффективности смазки.
Примеры реализации. Ручной гидравлический режущий инструмент НКГС-80 (Ножницы гидравлические комбинированные "Спрут") укомплектован ножами 5, показанными на фиг.5. Габаритные размеры - 850×200×170 мм, масса - 13,5 кг. Максимальное рабочее давление - 80 МПа; максимальное усилие на концах ножей
5 в режиме расширения - 5,8 тс; максимальное усилие в режиме резания (стягивания) на концах ножей - 7,1 тс, у основания ножей 5-36 тс; максимальное усилие стягивания насадками с крюками - 9,5 тс. Назначение - резание полос и листового материала, перекусывание арматуры, труб, уголков, проделывание проходов в завалах, ведение монтажных работ, раздвижение, стягивание, приподнимание, перемещение и удерживание тяжелых грузов. Толщина разрезаемого металла составляет до 10 мм.
Ручной гидравлический режущий инструмент КГС-80 (Кусачки гидравлические "Спрут") укомплектован ножами 5, показанными на фиг.6. Габаритные размеры - 784×200×170 мм, масса - 13 кг. Максимальное рабочее давление - 80 МПа; максимальное усилие в режиме перекусывания (стягивания) на концах ножей 5-8,0 тс, у основания ножей 5-36 тс. Назначение - перекусывание прутков, арматуры, труб, уголков, элементов стальных конструкций и кабеля и др. Диаметр перекусываемых прутков и арматуры - до 32 мм.
Ручной гидравлический режущий инструмент, выполненный в соответствии с изобретением, имеет более высокую эксплуатационную эффективность по сравнению с известными аналогичными инструментами.