УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для разрушения породных массивов и строительных сооружений и может использоваться в горной промышленности, строительстве и при проведении аварийно-восстановительных и спасательных работ.
Известно гидропневматическое ударное устройство, содержащее корпус, внутри которого расположен поршень со штоком, при этом надпоршневая полость представляет собой пневмоаккумулятор, подпоршневая связана с гидроприводом, а внутри штока поршня расположен боек, взаимодействующий с рабочим инструментом [1].
Это известное устройство типа отбойного молотка обладает небольшими габаритными размерами и небольшой массой, позволяет обеспечить довольно высокую частоту нанесения ударов рабочим инструментом, однако характеризуется небольшой энергией единичного удара и подводимой мощности к рабочему инструменту, имеет низкий КПД и малый коэффициент передачи в массив ударного импульса.
Известно также устройство для дробления камня и строительных материалов (бетонных плит, дорожного покрытия и т.п.), содержащее шарнирно закрепленную в корпусе консольную балку с установленным на ее конце рабочим инструментом и гидравлический привод качания консоли [2].
Это устройство, используемое, в частности, для разрушения и сноса зданий и сооружений, характеризуется большей энергией единичного удара за счет увеличения длины консоли и массы закрепленного на ней рабочего инструмента, что обуславливает большие габаритные размеры и большую массу всей установки, являющейся по существу навесным оборудованием базовой машины, например экскаватора.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является ударная установка, содержащая корпус с закрепленным в его верхней части пневмоаккумулятором сильфонного типа, полость которого сообщена с установленным над ним ресивером. Нижний торец пневмоаккумулятора взаимодействует с опорной плитой, под которой расположены связывающие ее с основанием корпуса складывающиеся рычаги, контактирующие с упором в положении, близком к их особому положению [3]. На корпусе установки также закреплен гидроцилиндр подъема опорной плиты и сжатия пневмоаккумулятора, на штоке которого закреплен спусковой механизм для вывода складывающихся рычагов из особого положения, при этом рабочий инструмент крепится к центральной части опорной плиты и может совершать только прямолинейное движение [4].
Эта известная установка достаточно проста в конструктивном отношении и надежна в эксплуатации, имеет приемлемые массово-габаритные характеристики, при этом КПД этой установки, как и энергия единичного удара существенно выше за счет использования пневмоаккумулятора с ресивером. Однако эта установка рассчитана только на прямолинейное движение рабочего инструмента на величину расширения сильфонной оболочки, а направление удара практически перпендикулярно поверхности массива. Кроме того эта установка достаточно массивна и предназначена для крепления на базовой машине (на гидравлическом экскаваторе среднего класса), что ограничивает ее мобильность и сужает функциональные возможности.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении эффективности процесса безвзрывного разрушения горных пород, твердых грунтов и строительных сооружений при проведении аварийно-спасательных работ и в расширении функциональных возможностей устройства, а технический результат, который может быть достигнут заключается в снижении массы ударного устройства и повышении его мобильности при сохранении большой удельной мощности единичного удара.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в ударном устройстве, содержащем корпус, закрепленный в его верхней части пневмоаккумулятор сильфонного типа, полость которого сообщена с расположенным над ним ресивером, опорную плиту, сверху контактирующую с пневмоаккумулятором и снизу соединенную с основанием корпуса складывающимися рычагами, взаимодействующими с упором, закрепленный на корпусе гидроцилиндр сжатия пневмоаккумулятора, рабочий инструмент, связанный с опорной плитой и спусковой механизм,
предлагается опорную плиту по одной из ее боковых сторон шарнирно соединить с корпусом с возможностью совершать качательное движение внутри него, рабочий инструмент соединить с опорной плитой с ее противоположной стороны, а гидроцилиндр закрепить на боковой стороне корпуса под опорной плитой, при этом на основании корпуса на оси крепления нижнего складывающегося рычага шарнирно закрепить коромысло, плечо которого имеет длину, равную длине нижнего складывающегося рычага и шарнирно соединено со штоком гидроцилиндра с образованием опоры в виде открытого шарнира для шарнирного узла, соединяющего складывающиеся рычаги.
Спусковой механизм ударного устройства может быть выполнен в виде второго плеча коромысла, расположенного под углом к первому и взаимодействующего со складывающимися рычагами при обратном ходе штока гидроцилиндра для вывода их из особого положения.
Конец второго плеча коромысла может быть выполнен в виде опоры, принимающей в убранном положении штока гидроцилиндра близкое к вертикальному положение под опорной плитой.
Упор, ограничивающий поворот складывающихся рычагов в положении, близком к особому положению (когда центры их шарниров лежат на одной прямой) может быть выполнен в виде регулировочного винта, закрепленного на корпусе устройства.
Основание корпуса может быть выполнено в виде двух, установленных под углом друг к другу, участков.
Рабочий инструмент, например клиновидный, закреплен на конце балки, соединенной с опорной плитой с возможностью изменения длины ее консоли
Пневмоаккумулятор выполнен в виде гибкой армированной оболочки сильфонообразного типа (или типа мехов) со скошенными гофрами и закрепленными между гофрами бандажами в виде жестких кольцеобразных пластин.
Конструктивная схема заявляемого ударного устройства проиллюстрирована на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 представлена схема устройства во взведенном положении.
На фиг.2 -«- в конечном положении (в момент удара).
На фиг.3 -«- в промежуточном положении, перед снятием складывающихся рычагов с упора.
На фиг.4 показано одно из возможных выполнений упора.
На фиг.5 схематично изображен узел шарнирного соединения коромысла со штоком гидроцилиндра.
Ударное устройство содержит корпус 1, который может быть выполнен в виде пространственной фермы или рамы, в верхней части которой расположен пневмоаккумулятор 2, представляющий собой гибкую армированную оболочку 3 типа сильфона или мехов.
Полость оболочки 3 сообщается с закрепленным на ней ресивером 4, а нижний торец оболочки 3 связан с опорной плитой 5, одна из сторон которой шарнирно соединена с корпусом 1, а к противоположной стороне присоединен закрепленный на балке 6 рабочий инструмент 7, например, клиновидный.
Снизу опорная плита 5 соединена с основанием 8 корпуса 1 складывающимися рычагами 9 и 10.
Под опорной плитой 5 установлен гидроцилиндр 11, закрепленный на боковой стенке корпуса 1, а на основании 8 корпуса 1 на оси крепления нижнего складывающегося рычага 10 шарнирно установлено двуплечее коромысло 12, плечо 13 которого имеет длину, равную длине складывающегося рычага 10 и соединено со штоком 14 гидроцилиндра 11 шарнирным узлом 15, являющимся также опорой в виде открытого шарнира 16 (см. фиг.5) для шарнира 17, соединяющего складывающиеся рычаги 9 и 10. При этом в конечных положениях (фиг.1 и фиг.2) оси шарниров 15, 16 и 17 совпадают (на чертежах условно они разнесены).
Спусковой механизм, «ломающий» рычаги 9 и 10 выполнен в виде второго плеча 18 коромысла 12, расположенного по отношению к плечу 13 под углом, обеспечивающим его взаимодействие с рычагом 10 на конечном этапе обратного хода штока 14 гидроцилиндра 11 (фиг.3). Плечо 18 коромысла 12 может также выполнять функцию опоры для находящейся в нижнем положении опорной плиты 5, занимая при этом близкое к вертикальному положение. Стопорение опорной плиты 5 в ее верхнем положении осуществляется упором 20, с которым взаимодействуют складывающиеся рычаги 9 и 10 после прохода их особого положения. Упор 20 может быть выполнен в виде установленного на корпусе 1 регулировочного винта 21, в который упираются один из рычагов 9, 10 или соединяющий их шарнир 17 (фиг.4).
Для расширения функциональных возможностей и удобства в эксплуатации основание 8 корпуса 1 может быть выполнено в виде двух расположенных под углом друг к другу участков 22 и 23 (фиг.3), каждый из которых или оба вместе могут быть опорой при установке ударного устройства на грунт.
Пневмоаккумулятор 2 может быть выполнен в виде гибкой армированной оболочки 3 сильфонообразного типа с отверстием 24, сообщающим ее полость с полостью ресивера 4 и с установленными между гофрами бандажами 25 (фиг.2) в виде жестких кольцеобразных пластин.
Балка 6, на конце которой установлен сменный рабочий инструмент 7 крепится к опорной плите 5 разъемно с возможностью изменения длины ее консоли (на чертежах не показано).
Функционирует заявляемое ударное устройство следующим образом. В исходном положении пневмоаккумулятор 2 и ресивер 4 заправлены сжатым воздухом и опорная плита 5 находится в нижнем (опущенном) положении (фиг.2).
Взведение устройства осуществляется гидроцилиндром 11, при выдвижении штока 14 которого происходит поворот коромысла 12 и вместе с ним за счет упора в открытый шарнир 16 шарнира 17 разворачиваются складывающиеся рычаги 9 и 10, поднимая опорную плиту 5 и сжимая пневмоаккумулятор 2. После прохода максимально раскрытого положения (особого положения) рычаги 9 и 10 стопорятся упором 20 в виде регулировочного винта 21 (фиг.1) Для приведения ударного устройства в действие гидроцилиндр 11 переключается на обратный ход и его убирающийся шток 14 поворачивает коромысло 12, при этом складывающиеся рычаги 9, 10 остаются на месте (фиг.3) до момента их взаимодействия с плечом 18 коромысла 12. В этот момент происходит расстопорение рычагов 9 и 10, они складываются и опорная плита под действием сжатого воздуха в пневмоаккумуляторе 2 с ускорением опускается вместе с рабочим инструментом 7, осуществляющим удар по массиву.
Изменение характера движения рабочего инструмента (по типу кетменя) позволяет повысить эффективность ударного устройства, снизив при этом его массу и повысив его мобильность.
Источники информации:
[1]. RU, 2342530, Е21С 37/00, 2007.
[2]. ЕР, 0455303, Е01С 23/12, 1991.
[3]. А.Ф.Крайнев, Фундаментальный словарь «Механика машин», М., Машиностроение, 2001 г., второе изд., стр.690, схема «и».
[4]. RU, 2009148413, В02С 1/12, 2009, (прототип).
[5]. SU, 1735576, Е21С 37/00, 1990.