Устройство ударно-вращательного действия

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН 09) 01) 51)5 Е 2 ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕНИ 0 1 Е:. А ТЕЛЬСТВО У нский,А Бород ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ПНТ СССР(21) 4465189/23-03 ;(22) 10,05.88 (46) 07.05.90. Бюл. В 17 (71) Карагандинский политехнический институт (72) Д.Н.Ешуткин, В.Л.Кобыля А.Л.Миронов, В,М.Барков и А, , ин (53) 622.233.5 (088.8) (56) Авторское свидетельствоСССР 9 973817, кл. Е, 21 С 3/20, 1982.Авторское свидетельство СССР У 1218094, кл. Е. 21 С 3/20, 1986, (54) УСТРОЙСТВО УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к горной пром-сти и предназначено для разрушения горных пород. Цель - повышение надежности работы устройства за счет обеспечения стабилизации давления рабочей жидкости в его рабочих камерах (К). Устройство содержит вращатель 2 с гидромотором 3 и гидро- ударный механизм 1. Последний имеет корпус 7, поршень-боек 4 и плунжер 5, образующие К 10 прямого хода, К 8 обратного хода и вспомогательную К 9. При этом К 10 сообщена с напорной маг 4 в 7 ив гистралью (М), К 8 через золотник 11- с напорной полостью (П) 14 гидромотора 3, а К 9 сообщена со сливной П 16 гидромотора 3 и сливной М, В корпусе 7 с возможностью осевого переме.щения размещены ступенчатый поршень 18 с проточкой 29 на меньшей ступени, Поршень 18 образует с корпусом 7 накопительную 19, промежуточную 20 и подпорную 21 П, сообщенные соответственно с П 14 и К 9 и 10, Корпус 7 выполнен с каналом 25 сброса, расположенным с возможностью сообщения через проточку 9 с П 20, Канал 25 сообщен с напорной М. В полости 21 установлена пружина 26Рабочие пло-щади П 19, 20 и 21 удовлетворяютЩ соотношению (Б Рэр ) /(Б Р +Б Р ), где Б, Бр, Б, - рабочие площади соответственно П 19, 20 и 21, Рр, Руд и Р - номинальное давление соответственно в П 14 гидромотора 3, в напорной и сливной М. При изменении давления в одной из П 19, 20и 21 поршень 18 перемещается, стабилизируя давление в К 9, 10 и П 14. При заклинивании инструмента 30 пор- Я1562442 шень 18 сжимает пружину 26. НапорнаяИ через канал 25 и проточку 29 сообщается со сливной И. Благодаря Изобретение относится к горнойпромьппленности и может быть использовано в конструкции устройств удар,но-вращательного действия для разрушения горных пород,Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счетобеспечения стабилизации давлениярабочей жидкости в рабочих камерах,На чертеже показано предлагаемоеустройство.Устройство ударно"вращательного 20действия содержит ударный механизм 1и вращатель 2 с гидромотором 3, Ударный механизм имеет поршень-боек 4 иступенчатый плунжер 5, размещенньгево втулке 6 и корпусе 7, совместно 25с которыми образуют три гидравлические рабочие камеры управляемую обратного хода 8, вспомогательную 9и прямого хода 10. Камеры 9 и 8 сообщены соответственно со сливной инапорной магистралями. Расположен-,ный в корпусе 7 золотник 11 образуетс последним две гидравлические камеры: управляющую 12 и переливную13, Гидромотор 3 имеет напорную полость 14, соединенную каналом 15 спереливной камерой 13, и сливнуюполость 16, соединенную каналом 17со вспомогательной камерой 9.В корпусе также установлен ступенчатый поршень 18, образующий с нимтри гидравлические полости: накопительную 19, промежуточную 20 и подпорную 21, постоянно соединенные соответственно каналом 22 с каналом 15и напорной полостью 14 гидромотора 3,каналом 23 с вспомогательной камерой9 и каналом 24 с камерой 10 прямогохода. Корпус 7 выполнен с каналом 25сброса, сообщенным с напорной магистралью. Пружйна 26 установлена в полости 21.При этом управление камерой 8 об"ратного хода осуществляется золотником 11 через канал 27, а обратнаясвязь ударного механизма с золотни 55ком 11 - через канал 28 управления.На ступени меньшего диаметра поршня 18выполнена кольцевая проточка 29. Каэтому исключена возможность перегрузки вращателя 2, 1 з.п. ф-лы,1 ил. нал сброса 25 расположен с возможностью сообщения через проточку 29с полостью 20, Поршень-боек 4 и вращатель 2 взаимодействуют с инструмен-том 30.Устройство работает следующим образом,Рабочая жидкость под давлением поступает из напорной магистрали в подпорную полость 21 поршня 18, прижимаяего в левое крайнее положение, а поканалу 24 - в камеру 10 прямого хода,прижимая ступенчатый плунжер 5 и пор"шень"боек 4 к буровому инструменту.При этом ступенчатый плунжер 5 открывает своим торцом канал 28 управления,соединяя управляющую камеру 12 с напорной магистралью. В результате рабочая жидкость, воздействуя на торецзолотника 11, фиксирует последний влевом крайнем положении. При этом камера 8 обратного хода через канал 27и межпоясковую полость золотника 11соединяется с напорной магистралью.Так как площадь камеры 8 обратногохода больше площади камеры 10 прямо"го хода, поршень-боек 4 перемещаетсявправо, Как только канал 28 управления соединяется ступенью меньшегодиаметра ступенчатого плунжера 5 совспомогательной камерой 9, соединенной со сливной магистралью, вуправляющей камере 12 давление падает, и золотник 11 под действиемрезультирующей силы со стороны межпоясковой полости перемещается в пра-.вое крайнее положение. В этом положении канал 27 соединяет камеру 8обратного хода с переливкой камерой13 и далее каналом 15 с напорной полостью 14 гидромотора 3 а также каУналом 22 с накопительной полостью 19поршня 18,Под действием силы со стороны камеры 10 прямого хода ступенчатый плун"жер 5 и поршень-боек 4 совершают прямой ход. Происходит вытеснение рабочей жидкости иэ камеры 8 обратногохода по каналу 27 через переливнуюкамеру 13 золотника 11 и канал 15в напорную полость 14 гидромотора 3под некоторым давлением, определяемым моментом сопротивления вращениюбурового инструмента 30. В силу ограниченности пропускной способностигидромотора 3 при прямом ходе поршня-бойка 4, особенно в его конце,(достигается максимальная скорость),создается избыток вытесненной рабочей жидкости, что приводит к повышению давления выше его номинальногозначения как в напорной полости 14,так и в накопительной полости 19поршня-стабилизатора 18. Возникаетдисбаланс сил, действующих на поршень 18. Последний под действием результирующей силы со стороны накопительной полости 19 перемещаетсявправо, увеличивая объем накопительной полости 19, и через канал 22 потребляет появляющийся в напорнойполости 14 гидромотора 3 избытокрабочей жидкости, В результате давление в напорной полости 14 и камере8 обратного хода стабилизируется, чтоавтоматически приводит поршень 18в состояние равновесия (балансадействующих на него сил). Равновесное состояние поршня-стабилизатора. 18,т.е. равенство сил, действующих нанего со стороны накопительной, промежуточной и подпорной полостей при номинальных значениях давления рабочейжидкости соответственно в напорнойполости 14 гидромотора 3, вспомогательной камере 9 и камере 10 прямого хода, обеспечивается за счет выбора эффективных рабочих площадей полостей поршня 18 из соотйошения 1Бп., Р. +юдгде Яя - рабочая площадь накопительной полости,8 - рабочая полость промежуточРной полости,8 - рабочая площадь подпорнойполостиРноминальное давление в навРпорной полости гидромоторавращателяРс - номинальное давление вовспомогательной камере,Рд - номинальное давление в камере прямого хода,При прямом ходе поршня-бойка 4 иступенчатого плунжера 5 наряду свытеснением рабочей жидкости из камеры 8 обратного хода происходитменту 30, а ступенчатый плунжер 5 открывает канал 28 управления, соединяя управляющую камеру 12 с напорной магистралью. Золотник 11 перемещается в левое крайнее положение, отключая камеру 8 обратного хода от напорной полости 14 гидромотора 3 и соединяя ее с напорной магистралью. Поршень- боек 4 совершает обратный ход,Как только из камеры 8 обратного хода прекраща тся вытеснение рабочей жидкости в напорную полость 14 вследствие потребления гидромотором 3 ра. - бочей жидкости, давления в напорной полости 14, каналах 15 и 22 и накопительной полости 19 понижаются. На поршне 18 опять возникает дисбаланс сил, но теперь результирующая сила двигает поршень 18 влево. При этом рабочая жидкость вытесняется иэ накопительной полости 19 в напорную полость 14 гидромотора 3, стабилизируя в ней давление, а значит, и величину крутящего момента. Таким образом, вращение бурового инструмента 30 продолжается в течение всего рабочего цикла с почти постоянным крутящим моментом. В то же время при обратном ходе поршня-бойка 4 иэ вспо 35 40 4550 55 5101520 2530 быстрое увеличение объемов как вспомогательной камеры 9, так и камеры 10 прямого хода.,11 оступление рабочей жидкости из сливной полости 16 гидро- мотора 3 и иэ напорной магистрали не успевает за ускоряющимся движением поршня-бойка 4, что приводит к снижению давлений в этих двух камерах, а значит, движущего усилия поршня- бойка 4 с соответствующим уменьшением ударной мощности и КПД гидроперфоратора. Вследствие взаимосвязи вспомогательной камеры 9 и камеры 10 прямого хода гидроударного механизма соответственно с промежуточной 20 и подпорной 21 полостями поршня 18 в последних также уменьшается давление рабочей жидкости, что приводит куменьшению сил со стороны промежуточной 20 и подпорной 21 полостей. Поршень 18 смещается вправо и вытесняет рабочую жидкость из промежуточной полости 20 по каналу 23 во вспомогательную камеру 9 и иэ подпорной полости 21 по каналу 24 в камеру 10 прямого хода, тем самым стабилизируя в них давление,В конце прямого хода поршень-боек 4 наносит удар по буровому инстру 1562442могательной камеры 9 и камеры 10 прямого хода вытесняется рабочая жидкость соответственно в сливную и на-порную магистрали, Любое превышениедавления рабочей жидкости в этих ма 5гистралях выше их номинальных значений стабилизируется перемещениемпоршня 18 влево. При соединении канала 28 управления ступенью меньшегодиаметра ступенчатого плунжера 5 совспомогательной камерой, соединеннойсо сливной магистралью, золотник 11перебрасывается в правое крайнее положение, Камера 8 обратного хода соединяется с напорной полостью 14 гидромотора 3 вращателя 2, Цикл повторяется.В случае заклинивания буровогоинструмента 30 (остановки вращения)поступаемая иэ камеры обратного хода 8 в накопительную полость 19 рабочая жидкость смещает поршень 18 вкрайнее правое положение до упора вконцевую пружину 26. При.этом на буро вом инструменте поддерживается номинальное (допускаемое) значение кру"тящего момента. Если за это времяне произошло расклинивание буровогоинструмента 30, давление в накопительной полости 19 незначительно возрастает, концевая пружина 26 сжимается. Поршень 18, смещаясь вправо,открывает кольцевой проточкой 29 канал 25 сброса и соединяет его с промежуточной полостью 20, Происходитсброс рабочей жидкости из напорноймагистрали в сливную, т.е, осуществляется разгрузка привода,При расклинивании бурового инструмента 30 гидромотор 3 прокручивается,потребляя некоторый объем иэ напорнойполости 14. Давление в накопительнойполости 19 падает и поршень 18 поддействием концевой пружины 26 перемещается влево. Канал 25 сброса перекрывается. В подпорной полости 21возрастает давление, под действиемкоторого поршень 18 перемещается влево до упора. Вытесняемая из накопи"тельной полости 19 рабочая жидкостьприводит во вращение гидромотор 3и буровой инструмент 30. Восстанавливается нормальный режим работыгидроперфоратора, Форму ла изобретения Б РВарРс 8 и Ру 4 рабочая площадь накопительной полости,номинальное давление в. напорной полости гидромотора,рабочая площадь промежуточнойполости;номинальное давление всливной магистрали;рабочая площадь подпорнойполостиноминальное давление в напорной магистрали,Рр,8 пр 1, Устройство ударно-вращательного действия, включающее вращатель с гидромотором и гидроударный механизм, имеющий корпус, поршень-боек и плунжер, образующие камеру прямого хода, сообщенную с напорной магистралью, камеру обратного хода, связанную через золотник с напорной полостью гидромотора, и вспомогательную камеру, сообщенную со сливной полостью гидромотора и еливной1магистралью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, .что, с целью повышения надежности работы устройства за счет обеспечения стабилизации давления рабочей ,жидкости в рабочих камерах, устройство снабжено пружиной и ступенчатым поршнем с проточкой на ступени меньшего диаметра, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения и образующим с корпусом накопительную промежуточную и подпорную полости, сообщенные соответственно с напорной полостью гидромотора, вспомогательной камерой и камерой прямого хода, причем корпус выполнен с каналом сброса, расположенным с возможностью сообщения через проточку поршня с промежуточной полостью и связанным с напорной магистралью, при этом пружина установлена в подпорной полости.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что накопительная, промежуточная и подпорная полости выполнены с рабочими площадями, удовлетворяющими соотношению