CN102312457B - 一种压力反馈式液压冲击器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力反馈式液压冲击器，它由冲击器本体和控制阀组两大部分组成：冲击器本体包括钎杆、活塞、缸体、活塞后套、氮气室：活塞装在缸体内，将缸体分成活塞前腔和活塞后腔；活塞前腔、活塞后腔、氮气室这三腔之间相互隔离；控制阀组由滑阀、顺序阀、可调液控二位三通换向阀组成；滑阀为二位三通结构，里面的空腔被滑阀的阀芯分为常高压腔a1、交变腔a2和控制腔a3三部分；冲击器本体与控制阀组两者分置。本发明压力反馈式液压冲击器采用压力反馈原理，利用顺序阀、可调液控二位三通阀与液压冲击器本体的有机连接，实现对滑阀的智能切换。因而本发明冲击器可以实现根据工作对象特性不同来无级调节冲击能的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压冲击器，尤其涉及一种压力反馈式液压冲击器，它可以通过调节控制阀组的压力来无级调节冲击器的冲击能，从而提高其技术性能和扩大其使用范围。
背景技术
液压冲击器是一种以油液压力为动力、依靠活塞往复运动输出冲击功率进行作业的液压冲击机械。目前正广泛应用于采矿、冶金、煤炭、交通、建筑和机械等行业, 其中尤以物料的冲击破碎应用最广, 并已取得了显著的经济效益与社会效益。纵观液压冲击器的发展历史，五十多来年技术已取得非常重大的进步。但从结构原理讲，目前国内外使用的液压冲击器皆为行程反馈式，即活塞回程到达缸体上的反馈孔时，高压油使阀换向，活塞转为冲程。行程反馈式液压冲击器对于工作参数的调节主要是通过增设多个回程信号孔, 控制各信号孔的开关来调节活塞行程，以改变液压冲击器的单次冲击能与冲击频率。由于行程反馈孔的位置只能刚性地设置，且由于受结构条件的限制，反馈孔最多只能设置3个，因此行程反馈式液压冲击无法实现冲击频率的无级调节。根据冲击破碎理论，对于某种确定的破碎对象，破碎有一个最低能量要求，当冲击能低于其要求的最低冲击能时，就无法破碎。为破碎不同块度与硬度的对象，行程反馈式液压冲击器当行程一定时，冲击能 
、冲击频率
、冲击功率
都随系统的流量同步变化，并且
∽
，
∽
，
∽
。显然，增加或减小冲击能
对系统会有很大的影响。由于压力和流量不能分开进行独立调节控制，冲击能与冲击频率同步增减，也就是说，在冲击器频率f 无法设计得很低的情况下, 必然会出现大装机容量配小冲击器的不合理现象，从而提高了机器设备造价，很大程度上限制了液压冲击器的使用范围与工作效率的发挥。
综上所述，行程反馈式液压冲击器不能根据被冲击对象的物理性能的不同，而实现无级调节液压冲击器的冲击能的功能。同时，传统的液压冲击器，其配流阀装配在缸体内，这样缸体的体积和重量大，结构复杂，加工精度要求高，成本较高。另外，多孔道的冲击器加工时，缸体上常常出现较多的工艺孔，而工艺孔在加工完毕之后要堵塞，在液压冲击器高频振动的情况下易发生油液渗漏，甚至发展为泄漏，从而影响液压冲击器的正常工作。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种压力反馈液压冲击器，它克服了现有行程反馈式液压冲击器存在的不足，通过调节控制阀组的压力设定值，能够实现系统工作压力即冲击能的无级调节的功能，从而满足不同物理性能破碎对象的需要。同时，本发明在结构上采用阀和缸体分离布置的形式，使加工工艺简化，成本降低。
本发明一种压力反馈式液压冲击器，其特征是：它由冲击器本体和控制阀组两大部分组成：冲击器本体是液压冲击器的工作机构，安装在挖掘机斗杆的前端，它包括钎杆、活塞、缸体、活塞后套、氮气室：活塞后套固定在缸体右端的内部，氮气室固定连接在缸体的后端面上，活塞装在缸体内，将缸体分成活塞前腔和活塞后腔，活塞的右端通过活塞后套后伸入氮气室内；活塞前腔、活塞后腔、氮气室这三腔之间相互隔离；缸体的左右两端各有一个油口，与活塞前腔相通的为进油口，与活塞后腔相通的为回油口；控制阀组是液压冲击器的控制部分，安装在挖掘机斗杆或驾驶室内，它由滑阀、顺序阀、可调液控二位三通换向阀组成；滑阀为二位三通结构，里面的空腔被其阀芯分为常高压腔a1、交变腔a2和控制腔a3三部分；冲击器本体与控制阀组两者分置，控制阀组通过两根油管分别与冲击器本体的活塞前腔、活塞后腔相连接。
本发明压力反馈式液压冲击器采用压力反馈原理，利用顺序阀、可调液控二位三通阀与液压冲击器本体的有机连接，实现对滑阀的智能切换。液压冲击器在工作压力范围内，顺序阀设定的每一压力值对应一个活塞行程，调定压力越高，活塞行程越长，单次冲击能越大，反之亦然。因而本发明冲击器可以实现根据工作对象特性不同来无级调节冲击能的功能。
附图说明
图1为本发明压力反馈式液压冲击器的活塞正处于回程开始的状态图；
图2为本发明压力反馈式液压冲击器的活塞正处于冲程开始的状态图；
图3为本发明压力反馈式液压冲击器回程压力达到P1值开始冲程状态；
图4为本发明压力反馈式液压冲击器冲程压力达到P2值的工作状态。
其中：1为钎杆，2为活塞，3为活塞前腔，4为缸体，5为活塞后腔，6为活塞后套，7为顺序阀，8为可调液控二位三通换向阀，9为滑阀的阀芯，10为氮气室，11为滑阀，a1为滑阀常高压腔，a2为滑阀交变腔，a3为滑阀控制腔，A1为活塞前腔端面的有效面积，A2为活塞后腔端面的有效面积，A3和A4为滑阀常高压腔a1两端面的有效面积，A5为滑阀控制腔a3端面的有效面积，P1为顺序阀7的调定压力，P2为可调液控二位三通换向阀8的设定压力。
具体实施方式
本发明一种压力反馈式液压冲击器，其特征是：它由冲击器本体和控制阀组两大部分组成：冲击器本体是液压冲击器的工作机构，安装在挖掘机斗杆的前端，它包括钎杆1、活塞2、缸体4、活塞后套6、氮气室10：活塞后套6固定在缸体4右端的内部，氮气室10固定连接在缸体4的后端面上，活塞2装在缸体4内，将缸体4分成活塞前腔3和活塞后腔5，活塞2的右端通过活塞后套6后伸入氮气室10内；活塞前腔3、活塞后腔5、氮气室10这三腔之间相互隔离；缸体4的左右两端各有一个油口，与活塞前腔3相通的为进油口，与活塞后腔5相通的为回油口；控制阀组是液压冲击器的控制部分，安装在挖掘机斗杆或驾驶室内，它由滑阀11、顺序阀7、可调液控二位三通换向阀8组成；滑阀11为二位三通结构，里面的空腔被其阀芯9分为常高压腔a1、交变腔a2和控制腔a3三部分；冲击器本体与控制阀组两者分置，控制阀组通过两根油管分别与冲击器本体的活塞前腔3、活塞后腔5相连接。
顺序阀7入口端和可调液控二位三通换向阀8的先导控制油路都与活塞前腔3相连通，顺序阀7出口端与可调液控二位三通换向阀8的A口相连，可调液控二位三通换向阀8的B口接回油，并与滑阀11的控制腔a3相通。
活塞前腔3为常高压腔，活塞后腔5为交变腔，氮气室10内充有一定压力值氮气；利用活塞2回程压缩氮气系统压力由小变大的规律，通过调节顺序阀7的压力值，控制系统回程换向压力；通过可调液控二位三通换向阀8的手柄微调弹簧的预紧力，实现活塞2在打击点的冲程换向；顺序阀7的调定压力P1大于可调液控二位三通换向阀8的设定压力P2。
下面结合图1、图2、图3和图4来说明压力反馈式液压冲击器的工作过程：
（1）液压冲击器的回程运动
图1表示压力反馈式液压冲击器处于回程开始时的状态。此时，滑阀11的常高压腔a1、活塞前腔3与高压油P0直接联通，活塞后腔5经滑阀11的交变腔a2与回油口T连通，滑阀11的控制腔a3经可调液控二位三通换向阀8通回油口T。由于滑阀阀芯9的台阶面积A4＞A3，阀芯9在高压油P0作用下停在右端。活塞2在活塞前腔3内高压油的作用下，克服氮气阻力，向右做回程运动；活塞2回程时，随着行程加大，氮气室10中的氮气被压缩，系统负载增大，压力升高。由于可调液控二位三通换向阀8的设定压力P2＜顺序阀7的调定压力P1，当系统压力Pd升高，首先达到P2值使液控二位三通换向阀8换向，P和A导通，如图2所示。然后活塞2继续向右运动，当系统压力Pd达到顺序阀7的调定压力P1时，顺序阀7开启，高压油进入滑阀的控制腔a3，由于A5＞A3，阀芯9在油压下向左运动完成配流切换，如图3所示。此时活塞前后腔3、5都通高压油，由于活塞两腔的有效面积A2＞A1，活塞2在此反向差动力和氮气压力作用下而制动，速度很快降至零，完成了回程运动。回程运动的终了就是冲程的开始。
（2）液压冲击器的冲程运动
图3为本发明压力反馈式液压冲击器回程压力达到P1值开始冲程状态，此时和冲击器回程结束时的状态完全相同，活塞2停在回程上始点，滑阀阀芯9在高压油作用下处于左位；此时活塞前腔3和后腔5均通高压油，由于活塞两腔的有效面积A2＞A1，活塞在此差动力及氮气室膨胀反作用力下，速度由零开始加速向左进行冲程运动。此时系统负载减小，系统压力Pd降低，首先顺序阀7关闭，切断高压油进入滑阀11的控制腔a3，活塞2加速冲程运动，活塞前腔3的油液被压入活塞后腔5，当系统压力Pd减至P2时，可调液控二位三通阀8换向，如图4所示，滑阀11的控制腔a3经B口通回油，因滑阀阀芯9的台阶面积A4＞A3，阀芯9快速切换至右位，此时活塞2到打击点，打击钎杆1，转入图1状态，油泵继续供油，重新开始下一循环回程运动，如此反复。
由上述工作原理可以看出，顺序阀7的开启压力决定了系统回程换向工作压力。在液压冲击器的工作压力范围内，可以通过手柄无级调定顺序阀开启压力值，每一压力值对应一个活塞行程，调定压力越高，活塞行程越长，单次冲击能越大，反之亦然。这样，本发明的冲击器就能达到根据工作对象特性不同来无级调节冲击能的功能，从而提高其技术性能和扩大其使用范围。另外，由于冲击器分为分体式，结构简单，所以制造方便、降低了成本，同时减轻了工人的劳动强度。
Claims (2)
1.一种压力反馈式液压冲击器，其特征是：它由冲击器本体和控制阀组两大部分组成：
冲击器本体是液压冲击器的工作机构，安装在挖掘机斗杆的前端，它包括钎杆（1）、活塞（2）、缸体（4）、活塞后套（6）、氮气室（10）：活塞后套（6）固定在缸体（4）右端的内部，氮气室（10）固定连接在缸体（4）的后端面上，活塞（2）装在缸体（4）内，将缸体（4）分成活塞前腔（3）和活塞后腔（5），活塞（2）的右端通过活塞后套（6）后伸入氮气室（10）内；活塞前腔（3）、活塞后腔（5）、氮气室（10）这三腔之间相互隔离；缸体（4）的左右两端各有一个油口，与活塞前腔（3）相通的为进油口，与活塞后腔（5）相通的为回油口；
控制阀组是液压冲击器的控制部分，安装在挖掘机斗杆或驾驶室内，它由滑阀（11）、顺序阀（7）、可调液控二位三通换向阀（8）组成；滑阀（11）为二位三通结构，里面的空腔被滑阀的阀芯（9）分为常高压腔a1、交变腔a2和控制腔a3三部分；
冲击器本体与控制阀组两者分置，控制阀组通过两根油管分别与冲击器本体的活塞前腔（3）、活塞后腔（5）相连接；
顺序阀（7）入口端和可调液控二位三通换向阀（8）的先导控制油路都与活塞前腔（3）相连通，顺序阀（7）出口端与可调液控二位三通换向阀（8）的A口相连，可调液控二位三通换向阀（8）的B口接回油，并与滑阀（11）的控制腔a3相通。
2.根据权利要求1所述的压力反馈式液压冲击器，其特征在于：所述的活塞前腔（3）为常高压腔，活塞后腔（5）为交变腔，氮气室（10）内充有一定压力值氮气；利用活塞（2）回程压缩氮气系统压力由小变大的规律，通过调节顺序阀（7）的压力值，控制系统回程换向压力；通过可调液控二位三通换向阀（8）的手柄微调弹簧的预紧力，实现活塞（2）在打击点的冲程换向；顺序阀（7）的调定压力P1大于可调液控二位三通换向阀（8）的设定压力P2。
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