компрессионно-вакуумная ударная машина
Классы МПК: | B25D11/12 с кривошипным механизмом E21B1/12 с использованием движущегося возвратно-поступательно ударного элемента E21B1/32 изменяющимся импульсами |
Автор(ы): | Колган Ю.Н. |
Патентообладатель(и): | Колган Юрий Никитович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-08-20 публикация патента:
20.07.2001 |
Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрическим ручным молоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, геологоразведочных и буровзрывных работах. Компрессионно-вакуумная ударная машина содержит корпус, привод, включающий в себя двигатель. Она также содержит редуктор и преобразовательный механизм, ударный механизм, состоящий из направляющего цилиндра, размещенного в нем стаканообразного поршня, связанного с преобразовательным механизмом с помощью шарнира. Внутри поршня размещен ударник, наносящий периодические удары по рабочему инструменту и связанный с поршнем воздушной подушкой. В направляющем цилиндре выполнена внутренняя проточка, ограниченная верхней и нижней кромками, в стенке которой имеется радиальное отверстие. На внешней поверхности поршня выполнена лыска. В стенке поршня, в зоне расположения лыски выполнено компенсационное отверстие, периодически, в такт с движениями поршня сообщающее воздушную подушку через канал, образованный лыской и внутренней поверхностью направляющего цилиндра, через проточку и радиальное отверстие с атмосферой. Лыска по длине поршня является замкнутой, имеющей верхнюю и нижнюю кромки. Расстояние L от нижней кромки лыски до верхней кромки внутренней проточки направляющего цилиндра, при положении поршня в нижней мертвой точке, находится в пределах R<L<2R, где R - половина полного хода поршня, от положения нижней мертвой точки до положения верхней мертвой точки. Это обеспечивает как высокую надежность, так и высокую энергию удара. 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
Компрессионно-вакуумная ударная машина, содержащая корпус, привод, включающий в себя двигатель, редуктор и преобразовательный механизм, ударный механизм, состоящий из направляющего цилиндра, размещенного в нем стаканообразного поршня, связанного с преобразовательным механизмом с помощью шарнира, и внутри поршня размещен ударник, наносящий периодические удары по рабочему инструменту и связанный с поршнем воздушной подушкой, и в направляющем цилиндре выполнена внутренняя проточка, ограниченная верхней и нижней кромками и в стенке которой имеется радиальное отверстие и на внешней поверхности поршня выполнена лыска, в стенке поршня, в зоне расположения лыски, выполнено компенсационное отверстие, периодически, в такт с движениями поршня, сообщающее воздушную подушку через канал, образованный лыской и внутренней поверхностью направляющего цилиндра, через проточку и радиальное отверстие с атмосферой, отличающаяся тем, что лыска по длине поршня является замкнутой, имеющей верхнюю и нижнюю кромки, и расстояние L от нижней кромки лыски до верхней кромки внутренней проточки направляющего цилиндра, при положении поршня в нижней мертвой точке, находится в пределах R<L<2R, где R - половина полного хода поршня, от положения нижней мертвой точки, до положения верхней мертвой точки.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения и в частности к электрическим ручным молоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, геологоразведочных и буровзрывных работах для разрушения строительных материалов и горных пород и образования в них отверстий. Известны компрессионно-вакуумные ударные машины, содержание корпус, привод, включающий в себя двигатель, редуктор и преобразовательный механизм, ударный механизм, состоящий из направляющего цилиндра, размещенного в нем стаканообразного поршня, связанного с преобразовательным механизмом, и внутри поршня размещен ударник, наносящий периодические удары по рабочему инструменту и связанный с поршнем воздушной подушкой, и в направляющем цилиндре выполнена проточка, ограниченная верхней и нижней кромками и сообщенная с атмосферой, и в стенке поршня в зоне воздушной подушки выполнено компенсационное отверстие, периодически, в такт с движениями поршня, сообщающее воздушную подушку через проточку с атмосферой (Европатент N 0014760, кл. B 25 D 11/06 от 14.12.79). В такой машине конструкция проточки предусматривает направляющий цилиндр неподвижным, исключая его вращение. Данное исполнение имеет недостаток, затрудняющий использование машины в режиме перфоратора, когда направляющий цилиндр должен иметь вращательное движение и использоваться одновременно как шпиндель для закрепления бурового инструмента. Ближайшей по своей технической сути является компрессионно-вакуумная ударная машина, содержащая корпус, привод, включающий в себя двигатель, редуктор и преобразовательный механизм, ударный механизм, состоящий из направляющего цилиндра, размещенного в нем стаканообразного поршня, связанного с преобразовательным механизмом, и внутри поршня размещен ударник, наносящий периодические удары по рабочему инструменту и связанный с поршнем воздушной подушкой, и в направляющем цилиндре выполнена внутренняя проточка, ограниченная верхней и нижней кромками, и в стенке направляющего цилиндра в зоне проточки имеется радиальное отверстие и на внешней поверхности поршня выполнена лыска и в стенке поршня в зоне расположения лыски выполнено компенсационное отверстие, периодически, в такт с движениями поршня сообщающее воздушную подушку через канал, образованный лыской и внутренней поверхностью направляющего цилиндра, через проточку и радиальное отверстие с атмосферой. Перфоратор UBH 2/20 фирмы "Bosch" - каталог 1983 г. В этой машине отсутствует недостаток аналога, но имеется недостаток, заключающийся в низкой энергии удара. Происходит это из-за того, что лыска на поршне выполнена сквозной с нижней его стороны, а канал, образованный лыской и внутренним диаметром направляющего цилиндра, постоянно сообщается с атмосферой, независимо от положения поршня относительно направляющего цилиндра. При этом компенсационное отверстие сообщает воздушную подушку с атмосферой в процессе движения поршня из положения нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ) и обратно, до тех пор пока компенсационное отверстие не перекроется боковой поверхностью ударника. На этом участке перемещения поршня в воздушной подушке образуется разрежение, а полученная разность давлений над ударником и под ним заставляет последний двигаться вслед за поршнем. В процессе перемещения поршня вниз из его положения ВМТ до перекрытия компенсационного отверстия боковой поверхностью ударника, в воздушную подушку поступает воздух из атмосферы, снижая величину разрежения. Разница давлений над ударником и под ним уменьшается, а высота подъема ударника снижается. Уменьшение высоты подъема ударника, при прочих равных условиях, снижает величину энергии удара. Исключить снижение величины разрежения в воздушной подушке на этом участке движения поршня и увеличить таким образом энергию удара ударника возможно в том случае, если перекрыть доступ воздуха в воздушную подушку на участке движения поршня вниз из положения ВМТ до момента перекрытия компенсационного отверстия боковой поверхностью ударника. Поставленная задача решается тем, что в компрессионно-вакуумной ударной машине, содержащей корпус, привод, включающий в себя двигатель, редуктор и преобразовательный механизм, ударный механизм, состоящий из направляющего цилиндра, размещенного в нем стаканообразного поршня, связанного с преобразовательным механизмом, и внутри поршня размещен ударник, наносящий периодические удары по рабочему инструменту и связанный с поршнем воздушной подушкой, и в направляющем цилиндре выполнена внутренняя проточка, ограниченная верхней и нижней кромками, и в стенке которой имеется радиальное отверстие и на внешней поверхности поршня выполнена лыска и в стенке поршня в зоне расположения лыски выполнено компенсационное отверстие, периодически, в такт с движениями поршня сообщающее воздушную подушку через канал, образованный лыской и внутренней поверхностью направляющего цилиндра, через проточку и радиальное отверстие с атмосферой, лыска по длине поршня является замкнутой, имеющей верхнюю и нижнюю кромки, и расстояние L от нижней кромки лыски до верхней кромки внутренней проточки направляющего цилиндра, при положении поршня в нижней мертвой точке, находится в пределах R < L < 2R, где R - половина полного хода поршня, от положения нижней мертвой точки, до положения верхней мертвой точки. При таком исполнении машины сообщение воздушной подушки с атмосферой происходит ограниченно по времени и пропорционально величине L. Интервал изменения величины L соответствует такому интервалу изменения конструктивных параметров компрессионно-вакуумного ударного механизма, при котором возможно сохранение его работоспособности и поддержание ударного режима. Конкретная величина значения L выбирается, как расстояние, проходимое поршнем из положения НМТ до момента перекрытия компенсационного отверстия в поршне боковой поверхностью ударника. При этом на участке движения поршня в области ВМТ, равном расстоянию 2R-L, воздушная подушка не сообщается с атмосферой. На этом участке вблизи ВМТ, скорость перемещения поршня уменьшается, происходит выстой поршня в этой области. Учитывая, что до момента перекрытия компенсационного отверстия боковой поверхностью ударника воздушная подушка находится в состоянии разрежения, а в области выстоя поршня на участке его перемещения, равном 2R-L, воздушная подушка не сообщается с атмосферой, уменьшения величины разрежения в воздушной подушке не происходит. Крутизна подъема, а следовательно, высота подъема ударника в этом случае увеличивается и растет его энергия удара. Конкретное выполнение предлагаемого изобретения поясняется описанием и чертежами, на которых:фиг. 1 изображает компрессионно-вакуумную ударную машину в разрезе (КВУМ);
фиг. 2 - стаканообразный поршень;
фиг. 3 - ударный механизм в поперечном разрезе;
фиг. 4 - ударник;
фиг. 5 - график рабочего цикла КВУМ в привязке к нулевым координатам положения дна поршня и торца ударника в момент нахождения поршня в НМТ. а) Ударный механизм с каналом сообщения воздушной подушки с атмосферой в момент, когда поршень находится в положении НМТ. б) График взаимных перемещений поршня Sп и ударника Sуд"1 и Sуд"2 за время одного оборота кривошипа, а также совмещенный график этих перемещений Sуд1 и Sуд2 при граничных значениях параметров ударного механизма, где:
Sп - график перемещения поршня;
Sуд"1 - графики перемещений ударника, когда параметры ударного механизма находятся на границе срыва ударного процесса;
Sуд"2 - графики перемещений ударника, когда параметры ударного механизма обеспечивают максимально-возможную связь ударника с поршнем;
Sуд1 и Sуд2 - упомянутые выше графики перемещений бойка;
Sуд"1 и Sуд"2, но сдвинутые вверх на величину, равную длине начальной воздушной подушки Hо (совмещенные графики). т. 1, т. 2 - точки пересечения на совмещенном графике траектории перемещения поршня Sп и траекторий перемещения ударника Sуд1 и Sуд2, в которых давление в воздушной подушке равно атмосферному;
т. 1 - точка, в которой прекращается сообщение воздушной подушки с атмосферой через систему компенсации утечек воздуха, для случая траектории перемещения ударника Sуд1. l1 - расстояние от НМТ поршня на совмещенном графике до точек т. 1" и т. 1, которое соответствует оптимальному значению L при одном из граничных значений конструктивных параметров ударного механизма, соответствующего траектории перемещения ударника Sуд1, находящемуся на границе срыва ударного процесса. l2 - расстояние от НМТ поршня до т.2, которое соответствует оптимальному значению L для случая траектории перемещения ударника Sуд2. Hо - расстояние от дна поршня до верхнего торца ударника в момент нахождения поршня в положении НМТ, которое соответствует начальной длине воздушной подушке.
![компрессионно-вакуумная ударная машина, патент № 2170658](/images/patents/301/2170001/945.gif)
l3, l4, l5 - различные расстояния L, проходимые поршнем из положения НМТ вверх, в течение которого воздушная подушка сообщается с атмосферой. t3, t4, t5 - время, в течение которого воздушная подушка сообщается с атмосферой при движении поршня из положения НМТ вверх и соответствует значениям l3, l4, l5. т. 3", т. 4", т.5" - точки, в которых при движении поршня, из положения НМТ вверх, прекращается сообщение воздушной подушки с атмосферой. P3, P4 - графики сил давления в воздушной подушке в случаях, когда L = l3 и L = l4 и соответствующих перемещениям ударника Sуд3 и Sуд4. J3, J4 - графики силовых импульсов, пропорциональные площади, ограниченной осью
![компрессионно-вакуумная ударная машина, патент № 2170658](/images/patents/301/2170001/945.gif)
![компрессионно-вакуумная ударная машина, патент № 2170658](/images/patents/301/2170001/945.gif)
![компрессионно-вакуумная ударная машина, патент № 2170658](/images/patents/301/2170001/945.gif)
![компрессионно-вакуумная ударная машина, патент № 2170658](/images/patents/301/2170001/945.gif)
Класс B25D11/12 с кривошипным механизмом
электроинструмент - патент 2505390 (27.01.2014) | ![]() |
ручная машина - патент 2482957 (27.05.2013) | ![]() |
ударный инструмент (варианты) - патент 2478034 (27.03.2013) | ![]() |
ударный инструмент - патент 2477212 (10.03.2013) | ![]() |
инструмент ударного действия - патент 2469839 (20.12.2012) | ![]() |
ударный механизм ручной машины - патент 2466856 (20.11.2012) | ![]() |
ударный механизм для электрической ручной машины - патент 2464157 (20.10.2012) | ![]() |
ручная машина - патент 2447986 (20.04.2012) | ![]() |
способ создания адаптированного удара при заглублении инструмента в породу и ударный механизм двс с форсируемой энергией и мощностью - патент 2411359 (10.02.2011) | ![]() |
ударный механизм - патент 2343280 (10.01.2009) | ![]() |
Класс E21B1/12 с использованием движущегося возвратно-поступательно ударного элемента
Класс E21B1/32 изменяющимся импульсами
машина ударного действия - патент 2236531 (20.09.2004) |