Устройство ударного действия

(51)01 19/30, НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское и проектно-технологическое унитарное предприятие Институт НИПТИС(72) Авторы Пилипенко Владимир Митрофанович Котлобай Анатолий Яковлевич Котлобай Андрей Анатольевич(73) Патентообладатель Научно-исследовательское и проектно-технологическое унитарное предприятие Институт НИПТИС(57) Устройство ударного действия, включающее гидроцилиндр с поршнем и штокомбойком, образующим штоковую полость, гидропневматический аккумулятор, механизм управления, отличающееся тем, что устройство ударного действия включает двухпозиционный гидрораспределитель возврата с плунжером, образующим торцевую управляющую полость и подпружиненным со стороны полости, связанной линией дренажа с баком гидросистемы, связывающий в первой позиции штоковые полости рабочих гидроцилиндров с напорной магистралью источника давления, а поршневые полости рабочих гидроцилиндров с баком, и изменяющий эту связь на обратную во второй позиции, два и более 920 исполнительных гидроцилиндров с поршнями и штоками-бойками, выполненными в составе блоков гидроагрегатов, каждый блок гидроагрегатов включает гидроцилиндр привода с плунжером, соединенным с поршнем гидроцилиндра закачки, рабочая полость которого связана гидролиниями с обратными клапанами с напорной магистралью источника давления и гидравлической полостью гидропневматического аккумулятора, запертой гидрозамком, напорная полость которого связана с поршневой полостью данного рабочего гидроцилиндра, гидравлическая полость гидропневматического аккумулятора одного блока гидроагрегатов оснащена перепускным клапаном, сливной канал которого связан с торцевой управляющей полостью гидрораспределителя возврата и управляющими полостями гидрозамков, плунжер каждого гидроцилиндра привода выполнен с тремя кулачками, образующими четыре полости, две торцевые и две внутренние между периферийными и внутренним кулачками, связывающие между собой попарно в крайних позициях плунжеров три подводящих и два отводящих канала, и подпружинен со стороны торцевой рабочей полости у одного гидроцилиндра привода, и со стороны обоих торцевых рабочих полостей у остальных гидроцилиндров привода при этом каждая торцевая рабочая полость гидроцилиндра привода связана с отводящим каналом предыдущего гидроцилиндра привода, два периферийных подводящих канала каждого гидроцилиндра привода связаны с баком гидросистемы, а центральный подводящий канал связан с напорной магистралью источника давления.(56) 1. Описание изобретения к патенту 2070247 С 1, МПК Е 01 С 19/30, Е 02 7/10,Е 21 С 3/20. Опубликовано БИ 34, 1996. Полезная модель относится к строительным, дорожным машинам и предназначена для уплотнения грунтов в стесненных условиях, разрушения асфальтобетонных и бетонных покрытий, кирпичной кладки, рыхления мерзлого и твердого грунта, пробивки отверстий,борозд. Известно устройство ударного действия, включающее гидроцилиндр с поршнем и штоком-бойком, образующим штоковую полость, гидропневматический аккумулятор, механизм управления 1. Известное устройство ударного действия взводится посредством нагнетания рабочей жидкости в штоковую полость и одновременным сжатием газа путем введения в пневматическую полость плунжера, выполненного в единой детали с поршнем и штоком - бойком. Далее, в автоматическом режиме, штоковая полость соединяется со сливом в бак и производится рабочий ход штока-бойка при расширении сжатого газа пневматической полости. Недостатком известного устройства является низкая эффективность и надежность работы, ограничены функциональные возможности. Низкая эффективность работы объясняется тем, что взвод штока-бойка, осуществляемый подачей жидкости в штоковую полость, совмещен в одном механизме со сжатием газа в аккумуляторе. При существующей конструкции достигаемое давление в газовой полости меньше давления, развиваемого гидростанцией питания, что отрицательно скажется на энергии удара и эффективности применения устройства ударного действия. Низкая надежность объясняется сложностью уплотнения газовой полости в известной конструкции с движущимся штоком. При работе такого устройства происходит потеря газа, а поскольку применение воздуха в таких устройствах ограничено по условиям взрывоопасности, потеря инертного газа (азота) потребует частой дозаправки и реально приведет к потере работоспособности устройства. Ограниченность функциональных возможностей объясняется тем, что известное устройство может одновременно работать только с одним рабочим поршнем со штоком-бойком. 2 920 Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности и надежности работы, расширение функциональных возможностей. Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство ударного действия включает двухпозиционный гидрораспределитель возврата с плунжером, образующим торцевую управляющую полость и подпружиненным со стороны полости, связанной линией дренажа с баком гидросистемы, связывающий в первой позиции штоковые полости рабочих гидроцилиндров с напорной магистралью источника давления, а поршневые полости рабочих гидроцилиндров с баком, и изменяющий эту связь на обратную во второй позиции, два и более исполнительных гидроцилиндров с поршнями и штоками-бойками,выполненными в составе блоков гидроагрегатов, каждый блок гидроагрегатов включает гидроцилиндр привода с плунжером, соединенным с поршнем гидроцилиндра закачки,рабочая полость которого связана гидролиниями с обратными клапанами с напорной магистралью источника давления и гидравлической полостью гидропневматического аккумулятора, запертой гидрозамком, напорная полость которого связана с поршневой полостью данного рабочего гидроцилиндра, гидравлическая полость гидропневматического аккумулятора одного блока гидроагрегатов оснащена перепускным клапаном, сливной канал которого связан с торцевой управляющей полостью гидрораспределителя возврата и управляющими полостями гидрозамков, плунжер каждого гидроцилиндра привода выполнен с тремя кулачками, образующими четыре полости, две торцевые и две внутренние между периферийными и внутренним кулачками, связывающие между собой попарно в крайних позициях плунжеров три подводящих и два отводящих канала, и подпружинен со стороны торцевой рабочей полости у одного гидроцилиндра привода, и со стороны обоих торцевых рабочих полостей у остальных гидроцилиндров привода, при этом каждая торцевая рабочая полость гидроцилиндра привода связана с отводящим каналом предыдущего гидроцилиндра привода, два периферийных подводящих канала каждого гидроцилиндра привода связаны с баком гидросистемы, а центральный подводящий канал связан с напорной магистралью источника давления. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают одновременную работу двух рабочих гидроцилиндров от одного источника давления, раздельный возврат поршней со штоками-бойками обоих рабочих гидроцилиндров в исходное положение, закачку жидкости в гидравлические полости гидропневматических аккумуляторов от насоса с использованием усилителя, обеспечивающего давление в полости гидропневматического аккумулятора, превышающее давление, развиваемое насосом гидросистемы, и срабатывание устройства в автоматическом режиме при достижении необходимого зарядного давления. Применение гидропневматического аккумулятора с эластичной диафрагмой либо поршнем-разделителем, механически не связанным с поршнем и штоком-бойком, позволит обеспечить необходимую герметичность пневматической полости, повысить надежность работы устройства. Возможность использования одновременно двух и более рабочих органов с питанием от одного насоса расширяет функциональные возможности устройства ударного действия. На чертеже представлена конструктивная схема устройства ударного действия. Устройство ударного действия включает рабочие гидроцилиндры 1, 2, 3, 4 с поршнями со штоками-бойками 5, 6, 7, 8, образующими в рабочих гидроцилиндрах 1, 2, 3, 4 поршневые 9, 10, 11, 12 и штоковые 13, 14, 15, 16 полости, двухпозиционный гидрораспределитель возврата 17, блоки гидроагрегатов в составе гидроцилиндры привода 18, 19,20, 21, гидроцилиндры закачки 22, 23, 24, 25, гидропневматические аккумуляторы 26, 27,28, 29 с гидравлическими полостями 30, 31, 32, 33. Двухпозиционный гидрораспределитель возврата 17 включает плунжер 34 с тремя кулачками 35, 36, 37, обеспечивающими связь каналов 38, 39 с каналами 40, 41. Плунжер 34 подпружинен посредством пружины 42. Кулачок 37 плунжера 34 образует торцевую управляющую полость 43. 3 920 Поршневые полости 9, 10, 11, 12 рабочих гидроцилиндров 1, 2, 3, 4 связаны с каналом 40. В цепи гидролиний связи установлены дроссели 44. Штоковые полости 13, 14, 15, 16 связаны с каналом 41. Канал 38 связан с напорной магистралью 45 источника давления, а канал 39 с баком 46 гидросистемы. Полость пружины 42 связана гидролинией дренажа с баком 46 гидросистемы. Гидроцилиндры привода 18, 19, 20, 21 оснащены плунжерами 47, 48, 49, 50, кулачки 51, 52, 53 каждого из которых образуют торцевые рабочие полости 54, 55 56, 57 58, 59 60, 61. Плунжеры 47, 48, 49, 50 соединены с поршнями 62, 63, 64, 65 гидроцилиндров закачки 22, 23, 24, 25. Кулачки 51, 52, 53 плунжеров 47, 48, 49, 50 связывают попарно в крайних позициях три подводящих 66, 67, 68 и два отводящих 69, 70 канала. Плунжер 50 гидроцилиндра привода 21 подпружинен пружиной 71 со стороны полости 60. Плунжеры 47, 48, 49 подпружинены посредством пружин 72 одинаковой жесткости со стороны полостей 54, 55, 56, 57, 58, 59. Пружины 72 обеспечивают плунжерам 47, 48, 49, кроме крайних позиций, средние. Жесткость пружин 71, 72 незначительна, и они не оказывают влияние на работу гидросистемы. Торцевые рабочие полости 54, 55 гидроцилиндра привода 18 связаны соответственно с каналами 69, 70 гидроцилиндра привода 19. Торцевые рабочие полости 56, 57 гидроцилиндра привода 19 связаны соответственно с каналами 69, 70 гидроцилиндра привода 20. Торцевые рабочие полости 58, 59 гидроцилиндра привода 20 связаны соответственно с каналами 69, 70 гидроцилиндра привода 21. Торцевые рабочие полости 60, 61 гидроцилиндра привода 21 связаны соответственно с каналами 70, 69 гидроцилиндра привода 18. Подводящие каналы 66, 68 гидроцилиндров привода 18, 19, 20, 21 связаны с баком 46 гидросистемы, а канал 67 - с напорной магистралью 45 источника давления. Рабочие полости 73, 74, 75, 76 гидроцилиндров закачки 22, 23, 24, 25 связаны гидролиниями с обратными клапанами 77, 78 с напорной магистралью 45 источника давления и гидравлическими полостями 30, 31, 32, 33 гидропневматических аккумуляторов 26, 27, 28,29. Гидравлические полости 30, 31, 32, 33 заперты гидрозамками 79 с управляющими 80 и напорными 81 полостями. Гидравлическая полость 30 оснащена перепускным клапаном 82. Перепускной клапан 82 включает плунжер 83, образующий торцевую полость 84, связанную подводящим каналом с гидравлической полостью 30 гидропневматического аккумулятора 26. Плунжер 83 перекрывает отводящий канал 85 и подпружинен посредством пружины 86. Полость пружины 86 связана гидролинией дренажа с баком 46 гидросистемы. Отводящий канал 85 перепускного клапана 82 связан с управляющими полостями 43 двухпозиционного гидрораспределителя возврата 17, 80 гидрозамков 79, а также с баком 46 гидросистемы в первой позиции плунжера 83 через кольцевую канавку на плунжере 83. В цепи гидролиний связи установлен дроссель 87 и обратный клапан 88. Напорные полости 81 гидрозамков 79 связаны с поршневыми полостями 9, 10, 11, 12 рабочих гидроцилиндров 1, 2, 3, 4 соответствующих блоков гидроагрегатов. Устройство ударного действия работает следующим образом. Пневматические полости гидропневматических аккумуляторов 26, 27, 28, 29 заряжаются газом до расчетного давления. В исходном положении плунжеры 34, 50 находятся в первой позиции под действием пружин 42, 71. Плунжеры 47, 48, 49 находятся в средней позиции под действием пружин 72. Рабочая жидкость поступает из напорной магистрали 45 источника давления в каналы 38, 67. Из канала 38 через канал 41 жидкость поступает в штоковые полости 13, 14, 15, 16 рабочих гидроцилиндров 1, 2, 3, 4. Поршни со штоками-бойками 5, 6, 7, 8 перемещаются и жидкость из поршневых полостей 9, 10, 11, 12 через дроссели 44 поступает на слив в бак 46. Дроссели 44 ограничивают скорость перемещения поршней со штоками-бойками 5, 6,7, 8 при взводе. При достижении поршнями со штоками-бойками 5, 6, 7, 8 исходного положения (объемы полостей 9, 10, 11, 12 минимальные, поршни перекрывают сливные каналы) жидкость 4 920 через канал 67, 69 гидроцилиндра привода 21 поступает в торцевую рабочую полость 58 гидроцилиндра привода 20. Плунжер 49 перемещается и жидкость из торцевой рабочей полости 59 через каналы 70, 68 гидроцилиндра привода 21 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 64 гидроцилиндра закачки 24 вытесняет часть жидкости из полости 75 в гидравлическую полость 32 гидропневматического аккумулятора 28, открывая обратный клапан 78. При достижении плунжером 49 крайнего положения (на чертеже правого) жидкость через каналы 67, 69 гидроцилиндра привода 20 поступает в торцевую рабочую полость 56 гидроцилиндра привода 19. Плунжер 48 перемещается и жидкость из торцевой рабочей полости 57 через каналы 70, 68 гидроцилиндра привода 20 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 63 гидроцилиндра закачки 23 вытесняет часть жидкости из полости 74 в гидравлическую полость 31 гидропневматического аккумулятора 27, открывая обратный клапан 78. При достижении плунжером 48 крайнего положения (на чертеже правого) жидкость через каналы 67, 69 гидроцилиндра привода 19 поступает в торцевую рабочую полость 54 гидроцилиндра привода 18. Плунжер 47 перемещается и жидкость из торцевой рабочей полости 55 через каналы 70, 68 гидроцилиндра привода 19 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 62 гидроцилиндра закачки 22 вытесняет часть жидкости из полости 73 в гидравлическую полость 30 гидропневматического аккумулятора 26, открывая обратный клапан 78. При достижении плунжером 47 крайнего положения (на чертеже правого) жидкость через каналы 67, 69 гидроцилиндра привода 18 поступает в торцевую рабочую полость 61 гидроцилиндра привода 21. Плунжер 50 перемещается и жидкость из торцевой рабочей полости 60 через каналы 70, 68 гидроцилиндра привода 18 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 65 гидроцилиндра закачки 25 перемещается из полости 76. Клапан 77 открывается и жидкость из напорной магистрали 45 источника давления поступает в полость 76 гидроцилиндра закачки 25. При достижении плунжером 50 крайнего положения (на чертеже левого) жидкость через каналы 67, 70 гидроцилиндра привода 21 поступает в торцевую рабочую полость 59 гидроцилиндра привода 20. Плунжер 49 перемещается и жидкость из торцевой рабочей полости 58 через каналы 69, 66 гидроцилиндра привода 21 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 64 гидроцилиндра закачки 24 перемещается из полости 75. Клапан 77 открывается и жидкость из напорной магистрали 45 источника давления поступает в полость 75 гидроцилиндра закачки 24. При достижении плунжером 49 крайнего положения (на чертеже левого) жидкость через каналы 67, 70 гидроцилиндра привода 20 поступает в торцевую рабочую полость 57 гидроцилиндра привода 19. Плунжер 48 перемещается и жидкость из торцевой рабочей полости 56 через каналы 69, 66 гидроцилиндра привода 20 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 63 гидроцилиндра закачки 23 перемещается из полости 74. Клапан 77 открывается и жидкость из напорной магистрали 45 источника давления поступает в полость 74 гидроцилиндра закачки 23. При достижении плунжером 48 крайнего положения (на чертеже левого) жидкость через каналы 67, 70 гидроцилиндра привода 19 поступает в торцевую рабочую полость 55 гидроцилиндра привода 18. Плунжер 47 перемещается и жидкость из торцевой рабочей полости 54 через каналы 69, 66 гидроцилиндра привода 19 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 62 гидроцилиндра закачки 22 перемещается из полости 73. Клапан 77 открывается и жидкость из напорной магистрали 45 источника давления поступает в полость 73 гидроцилиндра закачки 22. При достижении плунжером 47 крайнего положения (на чертеже левого) жидкость через каналы 67, 70 гидроцилиндра привода 18 поступает в торцевую рабочую полость 60 гидроцилиндра привода 21. Плунжер 50 перемещается и жидкость из торцевой рабочей 5 920 полости 61 через каналы 69, 66 гидроцилиндра привода 18 поступает на слив в бак 46. Одновременно поршень 65 гидроцилиндра закачки 25 вытесняет часть жидкости из полости 76 в гидравлическую полость 33 гидропневматического аккумулятора 29, открывая обратный клапан 78. При достижении плунжером 50 крайнего (исходного) положения цикл закачки рабочей жидкости в гидравлические полости 30, 31, 32, 33 гидропневматических аккумуляторов 26, 27, 28, 29 последовательно малыми порциями посредством гидроцилиндров закачки 22, 23, 24, 25 продолжается, как описано выше. Разность площадей поперечных сечений плунжеров 47, 48, 49, 50 гидроцилиндров привода 18, 19, 20, 21 и поршней 62, 63, 64, 65 гидроцилиндров закачки 22, 23, 24, 25 обеспечивает возможность получения давления в полостях 30, 31, 32, 33 гидропневматических аккумуляторов 26, 27, 28, 29, превышающего давление, развиваемое насосом гидросистемы. Коэффициент превышения давления равен отношению площадей плунжеров 47, 48, 49, 50 и поршней 62, 63, 64, 65. Блочное построение устройства ударного действия позволяет задавать любое количество и различные параметры гидроагрегатов блоков исходя из требований реальной конструкции. При превышении давления в гидравлической полости 30 гидропневматического аккумулятора 26 величины, заданной регулировкой пружины 86 перепускного клапана 82,пружина деформируется, и плунжер 83 открывает отводящий канал 85. Жидкость из полости 30 поступает в полость 84, и далее, через отводящий канал 85, обратный клапан 88 в управляющие полости 80 гидрозамков 79, и в управляющую полость 43 двухпозиционного гидрораспределителя возврата 17. Гидрозамки 79 открываются, плунжер 34 переводится во вторую позицию, деформируя пружину 42. При открытых гидрозамках 79 и второй позиции двухпозиционного гидрораспределителя возврата 17 жидкость из полостей 30, 31, 32, 33 поступает в поршневые полости 9, 10,11, 12 рабочих гидроцилиндров 1, 2, 3, 4, а из полостей 13, 14, 15, 16 через каналы 41, 39 на слив в бак 46. Поршни со штоками-бойками 5, 6, 7, 8 перемещаются под действием высокого давления и совершают полезную работу. При совершении полезной работы поршневые полости 9, 10, 11, 12 разделены дросселями 44 и рабочие гидроцилиндры 1, 2, 3, 4 работают независимо. При совершении удара поршнями со штоками-бойками 5, 6, 7, 8 давление в полостях 30, 31, 32, 33. Плунжер 83 под действием пружины 86 занимает исходное положение, закрывая отводящий канал 85. Полости 43, 80 соединяются со сливом в бак 46. Гидрозамки 79 закрывается, плунжер 34 возвращается в исходное положение под действие пружины 42. Дроссель 87 предотвращает преждевременное закрытие гидрозамков 79 и возврат плунжера 34 в исходное положение при совершении удара поршнями со штоками-бойками 5, 6, 7, 8. Далее цикл работы устройства ударного действия продолжается, как описано выше. Таким образом, предложенное техническое решение повышает эффективность работы устройства за счет увеличения рабочего давления до уровня, превышающего давление насоса гидросистемы, обеспечивает работу одновременно числом рабочих органов более двух от одного насоса, расширяя функциональные возможности устройства. Применение гидропневматических аккумуляторов с эластичной диафрагмой либо поршнем-разделителем обеспечивает необходимую герметичность пневматической полости и высокую надежность работы устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.