Разработка конструкции ручного гидролота

Аннотация

Приведено описание конструкции адаптирующегося самобалансного гидропневмоагрегата для разрушения грунтов и покрытий различной прочности

На основании проведенных теоретических исследований с использованием методов имитационного моделирования [1] была разработана конструкция адаптирующегося самобалансного гидропневмоагрегата для разрушения грунтов и покрытий различной прочности [2], конструкция которого в продольном разрезе приведена на рисунке.

Ударное устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором коаксиально установлены внутренний и охватывающий бойки 2, 3, входящие один в другой. Их общая поверхность 4 трения образует рабочие камеры 5 и 6, которые расположены между рабочим инструментом 7 и камерой 8 постоянного объема, заполненной рабочей жидкостью, выполняющей роль гидравлической обратной связи между нерабочим торцом 9 внутреннего бойка 2 и нерабочим торцом 10 охватывающего бойка 3. Камера 8 постоянного объема сообщена с аккумулятором 11 энергии посредством редукционных клапанов 12 и 13, соединенных параллельно и взаимно противоположно относительно их входа и выхода. Наружная поверхность охватывающего бойка 3 имеет две проточки, разделенные пояском 14, относительно которого симметрично расположены отверстия 15 и 16. Управление ударным устройством осуществляется золотником 17, рабочие окна 18–21 которого связанны с соответствующими отверстиями, выполненными в корпусе 1, а управляющие окна 22 и 23 соединены напорной и сливной гидромагистралями 24, 25 соответственно с насосом 26 и баком 27.

Работает ударное устройство в двух режимах: при работе с материалом малой прочности без аккумулятора энергии, когда энергии удара хватает для пробоя разрабатываемого материала. При этом ударные бойки 2,3 совершают полные ходы за счет подводимого постоянного объема рабочей жидкости от насоса 26 в соответствующие рабочие камеры 5,6. В начале работы ударного устройства ударный инструмент упирается в грунт и взводит один из бойков, находящихся в данный момент в нижнем положении. При этом объем камеры 8 постоянного объема уменьшается пропорционально величине хода рабочего инструмента.

При работе с материалом различной прочности режим работы ударное устройство выбирает само. При отсутствии пробоя разрабатываемого материала в течение первого цикла работы ударные бойки 2, 3 совершают не полные циклы и давление в камере 8 постоянного объема повышается. При превышении настройки редукционного клапана 12 происходит зарядка гидропневмоаккумулятора аккумулятора энергии 11, а при достижении давлением в аккумуляторе 11 давления настройки редукционного клапана 13 запасенная в аккумуляторе рабочая жидкость переливается обратно в камеру 8 постоянного объема, что приводит к увеличению скорости движения бойков 2,3 и возрастанию энергии удара.

В положении, показанном на Рис. 1, рабочая камера 5 соединена через окно 18 с напорной гидромагистралью 24. При этом охватывающий боек 3 перемещается в крайнее нижнее положение и наносит удар, а внутренний боек 2 перемещается в верхнее положение. В момент движения бойка 2 вверх, его торец входит в камеру 8 постоянного объема. Это обуславливает движение бойка 3 вниз.

В предударный период, в результате быстрого перекрытия окна 20 пояском 14 в рабочей камере 6 возникает импульс давления, перебрасывающий золотник 17 в верхнее положение. При встречном движении бойков 2 и 3 происходит уравновешивание инерционных сил бойков, поэтому ударные нагрузки на корпус 1 не передаются. Во втором полуцикле, когда золотник 17 находится в верхнем положении, жидкость через окна 19, 20 и окно 23 идет на слив.

Придвижении бойка 2 вниз, а бойка 3 вверх поясок 14 перекрывает окно 19. В предударный момент в рабочей камере 5 возникает импульс давления, который перебрасывает золотник 17 в нижнее положение. Боек 2 наносит удар по инструменту 7. Цикл повторяется.

Наличие редукционных клапанов и аккумулятора энергии позволяет рационально использовать энергию за счет уменьшения числа циклов зарядки гидро-пневмоаккумулятора по потребности, т. е. адаптивно.

Таким образом, ударное устройство работает в двух режимах. Первый режим – работа без включения аккумулятора, когда давление в камере постоянного объема не превышает давления настройки редукционного клапана 12. В этом случае частота ударов увеличена, так как не требуется дополнительной энергии на зарядку гидропневмоаккумулятора и энергия удара небольшая.

Второй режим – работа с аккумулятором, когда давление в камере постоянного объема превышает давление настройки редукционного клапана 13, при этом дополнительный расход жидкости из аккумулятора поступает в камеру постоянного объема, тем самым, увеличивая скорость бойка и, соответственно, энергию удара. При этом вследствие постоянства используемой мощности силовой установки несколько снижается частота ударов и гидропневмомолот переходит на оптимальный по критерию прочности разрабатываемого грунта режим работы.

Предлагаемая конструкция, позволяет проектировать самобалансные самонастраиваемые инструменты для ударного разрушения прочных материалов с неоднородными свойствами, какими являются, например, мерзлые грунты неоднородные грунты с каменистыми включениями.

Библиографические ссылки

1. Свидетельсьво об офиц. регистр. программы для ЭВМ № 2005613005 (РФ). Имитационная модель самобалансного гидромолота (HYDROM2) / Т. Т. Ереско, С. П. Ереско, А. С. Ереско, А. А. Тубольцев, В. С. Ереско, А. В. Саблев (РФ); Заявл. 22.09.2005, № 2005612420; Зарегистр. М. : РОСПАТЕНТ 21.11.2005.
   
2. Патент РФ на полезную модель № 43575 Ударное устройство / С. П. Ереско, А. А. Тубольцев, Т. Т. Ереско, А. С. Ереско, В. С. Ереско (РФ); Заявка № 2004126546 приоритет от 06.09.2004. Опубл. 27.01.2005. Бюлл. № 3.