УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
IMPACT ACTION DEVICE

Изобретение относится к устройствам ударного действия для разрушения крупных блоков высокопрочных горных пород, шлакометаллических отходов металлургического производства, чугунных изделий, железобетонных конструкций, фундаментов и т.п.
Известно устройство ударного действия по а.с. SU №1092273 (1984 г.), включающее корпус с силовым цилиндром, заполненным сжатым газом, поршень-ударник и захватное приспособление со штоками, размещенные в гидроцилиндрах, которые посредством гидроцилиндра попеременно сообщаются с напорной либо сливной магистралью. Недостатком этого устройства является сложность в изготовлении и эксплуатации.
Известно также устройство ударного действия по патенту RU №2018654 (1994 г.), включающее корпус, в полости которого расположен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень-ударник, образующий в полости корпуса аккумулирующую камеру и камеру взвода, постоянно сообщенную с напорной магистралью и периодически - со сливной магистралью через блок управления, снабженный подпружиненным клапаном, установленный с возможностью взаимодействия с ним поршня-ударника.
Это устройство проще в изготовлении и эксплуатации, однако и оно не лишено недостатков. Так существует необходимость заполнения ресивера сжатым газом, а также уплотнения жидкостной и газовой камер. Замена уплотнений требует разборки молота, которая может производиться только в условиях ремонтной мастерской. Все это усложняет эксплуатацию и надежность молота.
Кроме того, оба упомянутых устройства обладают тем недостатком, что при рабочем ходе поршня-ударника на корпус молота и соответственно на стрелу базовой машины действуют большие динамические усилия, которые отрицательно сказываются на долговечности как самого молота, так и базовой машины.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство ударного действия - гидромолот большой мощности, созданный компанией «Fractum» GMBH, Швейцария (см. Горный журнал №11, 2007, стр.68), содержащее направляющую трубу (корпус) с размещенным в ней тяжелым ударником и подъемным устройством с захватом, с помощью которого ударник поднимается вверх. При достижении верхнего положения происходит расцепление ударника от подъемного устройства. Ударник под действием силы тяжести перемещается вниз, совершая рабочий ход, в конце которого происходит его соударение с разрушаемым объектом, после чего захват подъемного устройства опускается вниз для зацепления с ударником. Далее цикл повторяется.
В известном устройстве нет необходимости заправки сжатым газом, нет уплотнительных устройств на ударнике, а также отсутствуют силы, действующие на базовую машину при разгоне ударника. Это несколько упрощает конструкцию и эксплуатацию устройства.
Однако известное устройство громоздко, а механизм ударника сложен и тихоходен - рабочая частота таких молотов не превышает семи ударов в минуту.
Таким образом, недостатком известного технического решения является недостаточная эффективность и громоздкость.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности и уменьшение габаритов конструкции.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в известном устройстве, содержащем направляющую трубу (корпус с осевой расточкой) с подвижным в ней тяжелым ударником и механизм подъема ударника в крайнее верхнее положение, ударник выполнен в виде цилиндрического стержня с закрепленным снизу бойком, а сверху с кольцевым поршневым выступом. Этот выступ размещен в изолированной полости корпуса, имеющей две ступени: цилиндрическую сверху и коническую снизу с наименьшим диаметром, по существу равным диаметру поршневого выступа ударника. При этом полость заполнена атмосферным воздухом и частично рабочей жидкостью; а сверху - в расточке ударника размещен взводной гидроцилиндр, шток которого закреплен на верхней крышке изолированной полости корпуса, поршневая полость которого постоянно сообщена со сливной линией. Штоковая же полость посредством гидрораспределителя попеременно сообщается с напорной либо сливной линией, на которой перед сливным баком установлен обратный клапан, а на напорной линии параллельно с источником давления - гидроаккумулятор. При этом в корпусе имеется осевая расточка, в которой, как в направляющих, с возможностью продольного перемещения размещен упомянутый выше тяжелый ударник.
Таким образом, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в отличие от известного устройства ударного действия, содержащего корпус, в направляющих которого с возможностью продольного перемещения расположен тяжелый ударник, согласно изобретению ударник выполнен в виде цилиндрического стержня с закрепленным на нижнем конце бойком и поршневым выступом на его верхнем конце, расположенном в изолированной полости корпуса, частично заполненной рабочей жидкостью. Во внутренней осевой полости ударника выполнена замкнутая цилиндрическая расточка, которая с сопряженным с ней поршнем и штоком, конец которого закреплен на верхней крышке упомянутой изолированной полости корпуса, образуют приводной гидроцилиндр, поршневая полость которого через осевой канал в штоке постоянно сообщена со сливной линией. В то же время его (гидроцилиндра) штоковая полость через параллельный канал в штоке и гидрораспределитель попеременно сообщается (сообщена) с напорной либо сливной линией. При этом в сливной линии перед баком установлен обратный клапан, а в напорной линии параллельно с источником давления - гидроаккумулятор. Кроме того, нижняя часть изолированной полости корпуса выполнена в виде усеченного конуса, диаметр нижнего малого основания которого по существу равен диаметру поршневого выступа ударника.
Кроме того, вдоль цилиндрической стенки изолированной полости корпуса установлены бесконтактные датчики, на которые воздействует поршневой выступ ударника, вызывая переключение гидрораспределителя. Таким образом, бесконтактные датчики установлены для управления переключением гидрораспределителем при движении ударника.
Вместе с тем на наружной поверхности корпуса выполнена замкнутая камера, заполненная жидкостью и соединенная при помощи трубопровода с напорной линией. В камере размещены две группы штоков с возможностью продольного перемещения с выходом наружу одних вниз, а других вверх, при этом на конце каждого штока, находящегося в камере, имеется кольцевой выступ. Упомянутая камера размещена в полости люльки с возможностью ограниченного продольного перемещения и поворота вокруг центра камеры. Наружная сферическая поверхность камеры контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью люльки, а торцы штоков, выходящих из люльки, контактируют с торцевыми поверхностями люльки. При этом люлька шарнирно соединена со стрелой базовой машины и имеет возможность ее поворота посредством гидроцилиндра, соединяющего ее со стрелой базовой машины.
Использование заявляемого изобретения позволит повысить эффективность работы устройства ударного действия и уменьшить его габариты.
Изобретение поясняется чертежом.
Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1.
Устройство содержит корпус 1, во внутренней цилиндрической расточке которого, как в направляющих, с возможностью продольного перемещения установлен тяжелый ударник 2, на нижнем конце которого выполнена коническая расточка для установки бойка 3 с упругоэластичной оболочкой, а сверху упомянутый ударник снабжен поршневым выступом 4, размещенным в изолированной полости 5 корпуса 1. Полость 5 имеет две ступени: верхнюю цилиндрическую, с диаметром значительно превосходящим диаметр выступа 4, и нижнюю в виде усеченного конуса с диаметром нижнего основания, по существу равным диаметру поршневого выступа 4. Полость 5 в исходном положении заполнена атмосферным воздухом и частично рабочей жидкостью 6 в нижней конической части 7.
Взводной гидроцилиндр 8 выполнен в виде цилиндрической расточки в верхней части ударника 2, соосной с его наружной поверхностью и с которой сопряжен поршень 9 со штоком 10, верхний конец которого закреплен на крышке 11 полости 5.
Поршневая полость 12 гидроцилиндра по каналу 13 в штоке 10 и сливной линии 14 постоянно сообщена со сливным баком 15. Штоковая полость 16 по параллельному каналу 17 в штоке и трубопроводу 18 сообщена с гидрораспределителем 19 с электромагнитным управлением, который трубопроводом 20 сообщается со сливной линией 14, а по напорной линии 21 - с источником давления 22 и гидроаккумулятором 23. Для регулирования энергии удара на боковой стенке изолированной полости 5 установлен ряд бесконтактных датчиков 24, которые через коммутатор 25 присоединены к электромагнитам гидрораспределителя 19. На сливной линии 14 перед сливным баком 15 установлен обратный клапан 26, предотвращающий проход жидкости из сливного бака 15 в линию 14. На наружной поверхности корпуса 1 выполнена герметичная камера 27, заполненная рабочей жидкостью и которая трубопроводом 28 соединена с напорной линией 21. Внутри камеры расположено два ряда толкателей 29, имеющих возможность продольного перемещения с выходом из камеры одних вверх, а других вниз. Имеющиеся на концах толкателей 29 бурты 30 ограничивают предельное перемещение толкателей наружу.
Камера 27 своей наружной сферической поверхностью сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью люльки 31, а сферические торцы толкателей 29 контактируют с ее торцевыми поверхностями 32 и 33. Люлька 31 своим кронштейном при помощи оси 34 шарнирно закреплена на стреле 35 базовой машины с возможностью ее поворота гидроцилиндром 36.
На нижнем торце корпуса 1 установлено опорное кольцо 37, посредством которого молот опирается на разрушаемый объект 38.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
В исходном положении корпус 1 посредством кольца 37, а ударник 2 бойком 3 опираются на разрушаемый объект 38. При этом ударник 2 находится в крайнем нижнем положении. Поршневая 12 и штоковая 16 полости гидроцилиндра 8 сообщены со сливной линией 14. Поршневой выступ 4 в этот момент находится напротив нижнего датчика и при подаче напряжения на коммутатор 25 гидрораспределитель 19 сообщает штоковую полость 16 гидроцилиндра с напорной линией 21.
Жидкость от источника давления 22 поступает в штоковую полость, где под действием на верхний торец гидроцилиндра происходит перемещение ударника 2 вверх, при этом на поршень заявляемого гидромолота действует вес ударника и сила сжатия воздуха в изолированной полости 5 корпуса 1. Перемещение ударника 2 вверх происходит до тех пор, пока поршневой выступ 4 не совместится с датчиком 24, на который настроен данный гидромолот. При этом происходит переключение гидрораспределителя и штоковая полость 16 вновь сообщается со сливной линией 14 и поршневой полостью 12. Ударник 2 под действием силы тяжести и давления воздуха в полости 5 совершает ускоренное движение вниз до момента удара бойком 3 по разрушаемому объекту. Непосредственно перед ударом поршневой выступ 4 воздействует на нижний датчик 24, который переключает гидрораспределитель на перемещение ударника вверх. Происходит взвод ударника.
Далее цикл работы повторяется.
Между нижним и верхним датчиками установлены дополнительные датчики 24, позволяющие переключать гидрораспределитель при меньших ходах ударника 2 и тем самым регулировать энергию удара.
В случае если в конце хода ударника перед бойком 3 не окажется разрушаемого объекта (холостой удар), т.е. произойдет прострел, поршневой выступ 4 ударника входит в нижнюю коническую ступень полости 5, заполненную рабочей жидкостью 6. При движении ударника находящаяся в полости жидкость 6 будет вытесняться через узкую щель между внутренней поверхностью полости и наружным диаметром поршневого выступа ударника.
Для работы предложенного устройства не требуется использования сжатого газа, а использование для разгона ударника давления воздуха, возникшего в изолированной полости 5 при его взводе, позволяет увеличить энергию удара без увеличения массы и хода ударника; при этом механизм регулирования хода ударника, а следовательно, энергии удара, позволяет более эффективно использовать гидромолот.
Использование заявляемого изобретения позволит повысить эффективность работы устройства ударного действия и уменьшить его габариты. Гидромолот прост по устройству, все трущиеся детали защищены от пыли и грязи, что позволяет увеличить его срок службы.