JPS6257881A - 打撃式破砕装置のピストン - Google Patents

打撃式破砕装置のピストン

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JPS6257881A
JPS6257881A JP19602585A JP19602585A JPS6257881A JP S6257881 A JPS6257881 A JP S6257881A JP 19602585 A JP19602585 A JP 19602585A JP 19602585 A JP19602585 A JP 19602585A JP S6257881 A JPS6257881 A JP S6257881A
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JP
Japan
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piston
impact
casing
chisel
stress
Prior art date
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Pending
Application number
JP19602585A
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English (en)
Inventor
淑隆 新垣
博 阿部
高田 能典
賢治 山田
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は打撃発生装置に係り、特に岩・コンクリート
等の打撃式破砕装置(油圧ブレーカ。
油圧ハンマ、ロックドリル等)に用いて好適なものであ
る。
(従来の技術) 従来この種の打撃式破砕装置としては、破砕能力を増す
ために打撃ピストンを大重量化すなわち大型化すること
が行なわれている。
第8図はこの種の打撃破砕装置の要部を示し。
シリンダa内にチゼルbとピストンCとを設けて高圧室
dと高圧・低圧反転室eとN2ガス室fとを形成し、ピ
ストンCをN2ガス室f側に移動して圧力を貯え、その
圧力でピストンCをチゼルbに衝突してチゼルbに打撃
力を付与するようにした油圧式の打撃発生機構が知られ
ている。
この種の打撃破砕装置では打撃エネルギーU−IAM 
v z  (ここでMはピストンCの質量。
■はピストンCの打撃速度である)を大きくすれば、破
砕能力が増大するという事実に基づいたものである。打
撃エネルギーUを大きくするためには1MとVを増す方
法がある。このうちVを増す方法は打撃時に発生する衝
撃応力が大きくなり、材料強度の面から現状の打撃速度
でほぼ限界に達している。従って、破砕能力を増大させ
るために、従来実施されている方法としては、ピストン
CのlJtMを大きくすることが一般に行なわれている
(発明が解決しようとする問題点) 上記従来の打撃式破砕装置においては、破砕能力を増す
ために打撃ピストンの大重量化すなわち大型化している
が、このことは打撃装置全体を大型化することになり、
このため打撃装置を搭載する車体も必然的に大型のもの
になるという問題があった。
(問題点を解決するための手段及び作用)上記問題点に
鑑み1本発明においては打撃ピストンの大型化を排除す
るための構成を2次のような事実にもとづいて案出した
ものである。
すなわち一般に打撃破砕装置においては、岩等に直接あ
たるチゼル(たがねとも呼称する)に。
打撃ピストン(以下単にピストンと略称する)が衝撃を
与えるものであり、前記(従来の技術)において述べた
M及びVはそれぞれ打撃ピストンの質量及び速度である
が、以下において記号を次のように定める。
すなわち添字1及び2はそれぞれピストン及びチゼルを
表わし、ρは密度、Eはヤング率。
Aは断面積、pは長さ、Cは縦弾性波速度とする。
ピストンの機能は、ある速度■でチゼルを打撃すること
によりチゼルに衝撃応力を発生させるものであり、−次
元弾性理論によればチゼルに発生する応力σは となる。
ピストンの打撃エネルギをUoとすれば応力波の持続時
間Tは となる。
したがって、チゼルに発生する応力波の力積■は。
となる。
(4)弐より打12エネルギUo、  ピストン形状A
+・elが一定の場合でもピストンとチゼルの密度ρ1
・ρ2. ヤング率El’Ezが異なることで色々な力
積がチゼルに発生することが判る。
第9図は打撃条件とチゼルに発生する応力波形の関係の
一例を示し、打撃エネルギU0=−′2MV2=一定の
場合でも条件A (M、  V) 。
条件B c 2 M、 V/、/T)によってチゼルに
発生ずる応力波形がA′、B′と異なる。
この応力波形の違いが岩の破砕能力に大きな影響を与え
る。実験によれば打撃エネルギU。
−V2M V 2が一定の場合に打撃速度Vが多少小さ
くなってもピストン質iMを大きくした方が岩の破砕に
は効果的であることが判明した。
換言すれば、チゼルに発生する応力波形は第9図で波形
A′よりも波形B′の方が効果的であり、これはチゼル
が受ける力積が大きくなるからである。このことは(4
)式よりU。一定でも力1積lはv7τに比例すること
からも判る。
しかしピストンの長さl、を大きくすることは前述のよ
うに全体が大重量となって好ましくない。
そこで、ピストン形状(外観形状)を大幅に変えずにチ
ゼルに発生する応力波の力積Iを太き(するにはピスト
ンの材質(ρ+、E+)を改良すれば良い。
(4)式より力積■を大きくするにはピストンの密度ρ
1を大きく、ヤング率E、を小さくすれば良い。但し、
σの下限値σ”が存在することが考えられるが、この値
は岩質や、岩の寸法等によって千差万別であり、現状の
びに比べれば十分少さい値と考えられる。
なお、(4)式によればチゼルの材質を変更しても良く
2例えばρ2を大きく、E2を大きくすれば良いが、こ
の様にすることでチゼルと岩盤との力学的インピーダン
スが悪い側へ移行し、チゼル内部には大きな力積が発生
するが岩盤へはそれが伝達されず、結果的に破砕能力が
逆に低下するので好ましくない。
以上のことから、ピストンの材質としては密度ρ1が大
きい高密度材料とヤング率E1が小さい低A・フグ率材
料の組合せ、換言すれば宿所速度材料が好ましいことに
なる。
例えば、下記表1の密度・ヤング率の組合せが好ましい
表1に示した密度・ヤング率の組み合せより成る材料で
あれば弾性波速度が鋼の2程度となり、原理的には第9
図の波形B′が得られる。
したがって前述した様に、低弾性波速度材料によってピ
ストンを形成すれば、チゼル側に持続時間の長い力積の
大きい衝〒8応力が発生し。
全体を大きく廿ずに優れた破砕能力が得られる。
また、低弾性波速度材料と同時に高密度材料の性質を兼
ね備えていれば打撃速度を小さくすることもできる。
また、低弾性波速度材料及び高密度材料に吸振特性を持
たせることができ、低騒音化が期待できる。
以上記述したことに基づき2本発明では低弾性波速度で
、かつ大きい衝撃応力に耐える高耐力の材料によってピ
ストンを形成し、打撃装置の小型軽量化をはかったもの
である。
尚1本項記載の内容は本出願人がさきに提出した特11
60−028391にも一部開示されていることを付記
しておく。
(実施例) 以下図面に基いてこの発明の実施例について説明する。
第1図はこの発明の基本構造を示し、ケーシング1のな
かに低弾性波速度材料から成る充填物2を充填したピス
トンの断面図である。充填物2は低弾性波速度の材料で
あることに併せて。
大きい衝撃応力に耐える高耐力も必要である。
このような特性を持つ材料については1表2の■、◎、
○及び@の材料が好適である。
第2図(a)は2分割タイプケーシングの実施例であっ
て、充填物2aを充填後プラグ(A)3aで密封し、第
2図fb)は3分割タイプケーシングの実施例であって
、充填物2bを充填後プラグ(A)3b及びプラグ(B
)4bで密封するものである。また。
第2図(al及び(blにおいて、 5a及び5bはチ
ゼルに当る部分を示す。
第3図(alはケーシング11に充填物12を充填する
説明図であって、低弾性波速度材料の微粉末を所定の形
状に冷間で圧縮成形して充填物12とし、この充填物1
2をケーシング11に入れ、該ケーシング11を金型2
0に挿入して200〜350°Cまで加熱し、押棒13
で加熱状態のまま圧縮し2次に圧縮状態のまま常温まで
除冷し、常温になったら加圧を解除し、第3図[b)に
示すように押棒21を所定長さに切断してプラグ(A)
13aとしてケーシングに溶接固着し1次でケーシング
11の外周を機械加工する。第3図(C)〜(e)はプ
ラグ(A)の別の実施例であって、第3図(C)は第3
図ta+の押棒13の先端を雄ネジとし、ケーシングl
laに雌ネジを設け、ネジにより充填物を圧縮した実施
例である。
第3図の(d)及び(e)はプラグ(A)と充填物との
接触面23a及び23bを、それぞれ球面状及び凹凸状
とした実施例であって、これによって、温度上昇に伴う
充填物22及び32の膨張による溶接部の応力集中を防
くことができる。尚、第3図(d+及び第3関te)の
実施例は、第3関te)のネジ形状のプラグ(A)13
bにも通用可能なことは勿論であり、この場合はネジ部
の応力集中を低下することができる。
第4図は第2図F、l)で説明した2分割タイプケーシ
ングのケーシング1aの底部の形状を改善した実施例を
示す。該底部の隅部は、ケーシング内の充填物が受ける
打撃及び熱応力による応力集中を避けるために、ケーシ
ング21aの円筒部肉厚tに対し、ケーシング21aの
底部の隅部にt/2程度の半径の丸味を持たせた実施例
を示す。
第5図(a)、及び第5図(blは、第2図(b)の3
分割タイプケーシングのプラグ(B)4bの実施例であ
って、該プラグCB)の形状を、第5図(a)の14b
または第5図(b)の24bで示す段差型にしたもので
ある。
この発明によるピストンは顕著な効果を奏することが期
待できるが、実用化するに際しては。
第3図ta+で説明したピストンの製作工程に次のよう
な欠点が考えられる。
(1)  ピストンが大物になると第3図(alの金型
2゜も大型になり2作業がやりにくい。
(2)  プレスの近くに大きな加熱炉が必要となる。
(3)  長軸のピストンを加熱状態のまま加圧するの
は安全性の面で欠点があり、また一様な充填密度を得る
のが困難である。
第6図は以上の欠点を改善した。ピストンの製作工程を
示した図である。■で粉体状の充填材料を混合、■で予
備成形、■で予備成形体を加熱し2炉から取り出し、■
でホットプレスしたものを空冷して焼結体が得られる。
得られた焼結体を■で液体窒素中に入れて冷却し、冷却
された焼結体を■でケーシングに入れて充填物とし、プ
ラグ(A) も冷しぼめによってケーシングに固定する
この冷しぼめによる製作工程によって製作されたピスト
ンの一実施例を第7図(a)に示す。プラグ(B) も
第7図(b)の34で示すようなストレートタイプとし
て、冷しぼめによってケーシング61bに固定してもよ
い。
また、第7図(a)は3分割タイプケーシングの一実施
例であるが、2分割タイプケーシングにも同様に実施で
きることは云うまでもない。
(発明の効果) この発明は上述のようにして成るので、打撃式破砕装置
の打撃ピストンを大重量化することなしに、飛躍的に破
砕能力を増すことが可能となり、また破砕能力に比して
打撃装置全体を小型化でき、打撃装置を搭載する車両も
必然的に小型のものでよくなり、破砕工事の大幅なコス
トダウンが期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る打撃式破砕装置のピストンの基
本構造を示し、第2図(a)は2分割タイプケーシング
の実施例、第2図(blは3分割タイプケーシングの実
施例、第3図(alはケーシング11に充填物12を充
填するための説明図、第3図(b)〜(Q+はそれぞれ
プラグ(A)の実施例、第4図は2分割タイプケーシン
グのケーシングの一実施例、第5図(al〜(blはそ
れぞれプラグ(B)の実施例、第6図は焼結体を冷しぼ
めによってケーシングに充填する一実施例の製作工程図
、第7図(,1)は第6図の製作工程によって製作され
た3分割タイプケーシングピストンの一実施例。 第7図tb)は第7図(alのプラグ(B)24bの他
の実施例34bを示し、第8図は従来技術の打撃破砕装
置の要部を示し、第9図は打撃条件とチゼルに発生する
応力波形の関係表図である。 1、 Ia、 lb、 11. lla、 21a、 
31b、 41b、 61b・−m=−−−−−−・−
一−−−−−−−−−−ケーシング2、2a、 2b、
 12.22.32.12b、 22b、 32b、 
42b・−・−一−−−−−−・・−−−−−・−充填
物3a、 3b、 13.13a、 13b、 13c
、 13d、 33b−−−−−・−m=−−−−−−
・・・−m=−−プラグ(八)4b、 14b、 24
b、 34b  、−−一−−・−−−−−−−m=・
−−−−−・−プラグ(B)特許出願人 株弐′会社小
松製作所 代理人 (弁理士)松 澤  統 第1図 第 2 図((1)          第 2 図(
b)第 3 図(Q) 第 3 7cb)           第 3 図(
C)$ 3 図、(d)        第 3 図(
e)第7因(a)    第7図(b) 第8図 α)↑工゛肩?、ゑイq゛ 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 打撃式破砕装置のピストンにおいて、ピストン内部に空
    間を設け、該空間内に縦弾性波速度が小さく、かつ耐衝
    撃力の大きい材料を充填することにより、複合化された
    構造としたことを特徴とするピストン。
JP19602585A 1985-09-06 1985-09-06 打撃式破砕装置のピストン Pending JPS6257881A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19602585A JPS6257881A (ja) 1985-09-06 1985-09-06 打撃式破砕装置のピストン

Applications Claiming Priority (1)

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JP19602585A JPS6257881A (ja) 1985-09-06 1985-09-06 打撃式破砕装置のピストン

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JPS6257881A true JPS6257881A (ja) 1987-03-13

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ID=16350965

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19602585A Pending JPS6257881A (ja) 1985-09-06 1985-09-06 打撃式破砕装置のピストン

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JP (1) JPS6257881A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008514832A (ja) * 2004-09-24 2008-05-08 サンドビク マイニング アンド コンストラクション オサケ ユキチュア 岩石破壊方法

Cited By (1)

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JP2008514832A (ja) * 2004-09-24 2008-05-08 サンドビク マイニング アンド コンストラクション オサケ ユキチュア 岩石破壊方法

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