CN1034793A - 无级调频锥阀控制液压冲击装置 - Google Patents

Abstract

无级调频锥阀控制液压冲击装置，其主要特征是 油缸采用单台肩冲击活塞，缸体内形成常高压腔和变 压腔，以及回油储油腔；采用阀芯具有锥形密封面的 锥式配油阀；设有调节冲击频率的液压阻尼器，在回 程加速孔、回程限位孔和回程控制腔的配合作用下， 实现无级调节冲击频率，调频范围宽、油缸泄漏损失 小，配油阀快速性好。容积效率可高达82.5％，系统 总效率达56.6％。

Description

本发明涉及一种由工作油缸和配油阀组成、靠液压直接驱动的冲击振动机械。

目前国内外液压凿岩机、液压碎石机上使用的液压冲击装置，通常采用滑阀式配油阀和具有两个台肩的冲击活塞，用改变冲击活塞的行程距离控制冲击频率。如美国专利（US3470976）所介绍的一种冲击器。是在油缸上设置多个推阀孔，调整调节塞使不同位置的推阀孔与配油阀连通，因而可以得到数种冲击频率，但这种调频方式的机构工艺复杂，不便加工，而且密封困难油液容易外漏。另外，如日本三菱商事株式会社制造的MKB1300液压冲击器。在油缸的常高压腔中轴向开有两个调节孔，分别与油路相通，两油路的连接处有一个控制阀控制两油路的通断，从而改变活塞行程，得到900次/分或450次/分的两种冲击频率。上述液压冲击器都只能作到频率的分级调节，难以适应各种工况的需要。另外，它们均采用双台肩的冲击活塞，存在一个常低压腔而使油液泄漏较多，容积效率和总效率难以提高。

本发明的目的是设计一种油液泄漏少、容积效率高、可无级调节冲击频率的液压冲击装置。

本发明的主要技术方案是：油缸中采用单台肩的冲击活塞，缸体内的变压腔的供油油路中装有液压阻尼器;推阀孔两侧设置回程加速油孔和回程限位油孔;配油阀设置回程控制腔;并构成新的配油系统。结合附图详述如下：

装配在缸体2中的冲击活塞1有一个台肩5，缸体内形成三个容腔，即开有油孔10的变压腔3、开有油孔14的常高压腔7、开有油孔15的回油储油腔9。油孔14由油路16与高压源P相通，并设有蓄能器26。油孔10与14之间顺序开有回程加速孔11、推阀孔12、回程限位孔13，回程加速孔11与推阀孔12由油路21连通，且两孔的最大外间距小于活塞台肩的长度。活塞1在三个容腔的有效作用面积-作用面4、作用面6、作用面8（设分别为f₁，f₂，f₃）应符合关系式：f₂＜f₁≥f₃。

阀体39与装配的阀芯30形成多个容腔。推阀腔27与缸体的推阀孔12连通;回程控制腔29与回程限位孔13由油路18连通，另外还可与推阀腔27相通;容腔37与油缸变压腔3由油路24、22连通;另外还可与常低压通道腔38相通;常高压腔35由油路34与高压源P相通，它可与一常低压腔31（由油路20通回油箱0）相对设置，由阀芯30的台肩32分隔密封。也可将常高压腔35设置于常低压通道腔38（由油路23通回油箱0）相邻的一端。阀芯30有两个密封面28和36，分别控制常低压通道腔38与容腔37的通、断和推阀腔27与回程控制腔29的通、断。密封面28和36可以做成与对应容腔等径的圆柱面，也可以做成锥面、球面、旋转抛物面或椭圆面等变径的密封面，即其横截面的半径是沿轴向减小（或增加）的（其中以锥面的较易于加工），当然，两密封面也可以分别采用上述不同形式。采用变径密封面（如锥面）时应注意下述关系;若设常低压通道腔38的有效作用面积为f₄、推阀腔的有效作用面积为f₃、常高压腔作用面33的有效作用面积为f₆、密封面36所在的作用面的有效作用面积与f₄的差值为f₇、密封面28所在的作用面的有效作用面与f₅的差值为f₈，则有如下关系：

f₅＞f₆+f₇

f₆＞f₈

液压阻尼器25安装在变压腔3的高压油路中，连通油路22和17。它是一种可调通流量的节流阀，最好采用三角式节流阀。因其阀芯与阀体配合形成沿轴向逐渐由小变大的三角锥形通流孔，可使流量调节更为精细。

下面说明本发明的工作原理。

一.返回行程（活塞和阀芯的起始位置按图1所示）

高压油由推阀孔12经油路19、17进入推阀腔27，阀芯30在右端受压面和常高压受压面33的力差作用下处于左边位置，高压油经油路19、液压阻尼器25、油路22进入变压腔3。因变压腔作用面4大于常高压腔作用面8的面积，使活塞在力差作用下开始返程运动，同时回油储油腔9的油液经油路15返回油箱。当变压腔作用面4移动到使回程加速孔11开通时，液压阻尼器25被短路，高压油直接经油路11进入变压腔3，使活塞回程运动加速。当常高压腔作用面8越过回程限位孔13时，进入变压腔3的高压油才被切断，活塞靠惯性力继续运动一段距离，致使变压腔3处于瞬时负压状态，与此同时，阀芯右侧的推阀腔27也为负压，故阀芯受常高压的作用向右侧运动，这样就使变压腔3与回油相通而处于低压状态，在常高压腔7的常高压作用下，活塞回程运动减速直至速度为零，完成返回行程。

二.冲击行程（活塞和阀芯的起始位置按图2所示）

冲击行程开始时变压腔3处于低压状态，活塞在常高压腔7的压力下向前作加速运动，此时变压腔3的回油进入回油储油腔9暂时储存起来。当活塞向前运动到使回程加速孔11关闭，然后打开推阀孔12并与常高压腔7相通，由于液压阻尼器25的限流作用，使其与油路17、19的结点处产生一定的压力，该压力作用到推阀腔27中，因阀芯右侧端面大于阀芯在常高压腔38的受力面，所以使阀芯30开始向右侧运动。当活塞冲击凿杆40并开始反弹时，阀芯30已换向完毕而处于左侧位置，至此完成冲击行程。系统处于附图1所示的状态，重新开始下一循环的返回行程。

三.调频原理

当装置的其他参数固定以后，调节液压阻尼器25的通流量即可使冲击频率在零到设计最大值之间变化。液压阻尼器25的通流量调大时，返回行程中使回程开始至回程加速阶段的时间缩短，从而提高了冲击频率。调小液压阻尼器25的通流量时情况相反。

本发明的液压冲击装置，采用单台肩活塞的油缸结构，取消了已有技术中存在的常低压腔，由于回程时为等压强的力差作用，两容腔间不产生油液泄漏，而存在压差的冲程时间一般只占一个循环过程的1/3，因而大大降低了容腔的油液泄漏;另一方面，单台肩活塞的加工精度容易保证，在杜绝拉缸事故的前提下，适当控制台肩与缸体的间隙，还可进一步减少因间隙产生的泄漏。通过调节装置上的液压阻尼器的通流量，即可方便地实现无级调频，可以适应不同作业的需要。若采用锥式配油阀，因其通流量大、动作速度高、密封性好，可大大减少阀口压降损失，节省阀芯运动的能量消耗，提高系统效率，同时也能减轻阀芯的冲击。本发明的一般指标为：容积效率可达82.5%，总效率56.6%，频率调节范围20～800次/分。

对附图说明如下：

图1为本发明的结构示意图（回程开始状态）;

图2为本发明的结构示意图（冲程开始状态）;

图3为本发明采用的另一种配油阀的结构示意图;

图4为本发明中的一种配油阀。

本发明的实施例以附图为典型方案。

实施例1.如附图1或附图2所示：

单台肩的冲击活塞，返程时间与冲程时间之比为70∶30;配油阀有六个容腔，即把常高压腔设置于阀的中部，阀芯有一个台肩，使其另一侧为常低压腔，两个锥形密封面。

实施例2.如附图3所示：

配油阀为五个容腔，即常高压腔设在如图示的左端;同时将常低压通道腔加工有一扩展腔。

实施例3.如附图4所示：

配油阀为六个容腔，密封面为环形的。

Claims (5)

1、一种无级调频锥阀控制液压冲击装置，其油缸缸体2的内孔中装有活塞1，缸体内形成三个容腔：即与油孔10相通的变压腔3、与油孔14相通的常高压腔7、与油孔15相通的回油储油腔9、推阀孔12位于油孔10与14之间、活塞的变压腔作用面4大于常高压腔作用面6、同时大于或等于回油腔作用面8；其配油阀部分的阀体39由阀芯30的装配形成多个容唬挥锌刂品就丛硕耐品?7和常高压腔35、常低压通道腔38及与其相通的容腔37、容腔37与缸体变压腔3连通，阀芯30在推阀腔27的有效作用面积大于在常高压腔35的有效作用面积，本发明的特征是：

(1)缸体中的活塞只有一个台肩5、将变压腔3与常高压腔7隔开；

(2)缸体上位于油孔10和推阀孔12之间开有回程加速孔11，它由油路21与推阀孔12连通且两孔最大外间距小于活塞台肩5的长度；位于推阀孔12和油孔14之间开有回程加速孔13；

(3)在变压腔的高压供油油路22与17之间连接有一个液压阻尼器25；

(4)阀体39中设有可与推阀腔27相通的回程控制腔29，它与缸体的回程限位孔13连通；

(5)阀芯有两个密封面28和36不同时地切断常低压通道腔38与容腔37和推阀腔27与回程控制腔29的连通。

2、根据权利要求1所述的液压冲击装置，其特征是，所述配油阀阀芯的密封面28和/或36为变径密封面。

3、根据权利要求2所述的液压冲击装置，其特征是，所述密封面28和或36为锥形密封面。

4、根据权利要求1所述的液压冲击装置，其特征是，所述配油阀阀芯有一个台肩32，其一侧设有一常低压腔31与另一侧的常高压腔35相邻。

5、根据权利要求1所述的液压冲击装置，其特征是，所述配油阀的常高压腔35设置于配油阀的一端，与常低压通道腔38相邻。

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