具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤制造技术

本发明专利技术公开了一种具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，包括中缸，中缸内安装有往复运动的活塞，活塞由液体支撑机构支撑与中缸间隙配合安装，本发明专利技术通过设置液压支撑机构，使活塞与缸体之间由原来的只依靠油封支撑又增加了液体静压支撑，避免了因为油封老化或者油封质量差引起的活塞与缸体之间的拉伤，又对油封的使用寿命增加了3倍左右，节约了油封在短时间的更换油封以及附加的维修保养费用、操作者的维修停工时间。

【技术实现步骤摘要】
具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤
本专利技术涉及液压破碎锤
，具体的讲涉及一种具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤。
技术介绍
随从活塞的角度来看，冲击机构的工作过程分回程加速、回程减速、冲程加速和打击停顿四个阶段，这四个阶段组成一个工作周期。回程为冲程储存能量，是冲程的准备阶段。冲程实现活塞的加速运动，是油液或气体对活塞做功的过程。打击停顿是活塞将动能以应力波的形式通过钎杆传递到岩石等物体的碰撞过程。活塞与换向阀形成闭环反馈控制回路。换向阀受活塞位移或各腔室油压的控制，其换向动作靠冲击活塞移动时启闭阀的液流通道来完成，反过来阀的换向又切换了进入缸体的液流通道，完成活塞冲程与回程之间的转换，这样周而复始，靠位置反馈自动实现周期性的冲击运动。以单面回油的配油方式为例，因活塞与阀芯运动配合的不同，可以将冲击机构的运动分为5个阶段。破碎锤（回程）工作原理如图1所示，a.活塞回程加速阶段，阀芯不动，如图1(a)所示，活塞与钎杆在完成上一次冲击后，有一个瞬时停顿状态。定义此状态为一个工作周期的初始状态。换向阀阀芯在端面A5处高压油P的作用下处于下极限位置。高压油经缸体内孔道进入活塞前腔，活塞后腔经换向阀阀芯中心孔道与回油相连。此时氮气室内作用有一定压力的氮气P3，给活塞向下的作用力，但氮气作用力小于前腔油液作用力。因此活塞向上加速运动，同时压缩氮气储存能量。b.活塞继续回程加速，阀芯换向如图1(b)所示，当活塞的端面A1越过液控孔a时，前腔的高压油P1被引入到换向阀芯的下端面A4。因A4＞A5，阀芯受向上作用力而运动到上极限位置。破碎锤（冲程）工作原理图如图2所示：c.活塞回程减速，阀芯不动如图2(c)所示，高压油P经阀芯内部孔道进入到活塞后腔。此时活塞前、后腔同时通高压油而构成差动连接。但A2＞A1，活塞所受油液作用力向下。活塞同时受到向下的氮气作用力。因此，活塞以回程加速末速度为初速度，做减速运动，直至速度为0。d.活塞冲程加速，阀芯不动如图2(d)所示，活塞已减速为0而处于回程最大位移位置。与回程减速阶段相比，这阶段氮气和油液的作用力方向没有改变，因此活塞在零初速度下做加速运动。e.活塞打击停顿阶段，阀芯换向如图3(e)所示，活塞运动到下极限位置时撞击钎杆。在碰撞打击的同时，活塞端面B1向下越过液控孔a，使得阀芯下端面A4脱离高压油而与回油相通，这样换向阀受到向下的力又回到下极限位置。冲击机构进入下一个工作周期，即处于状态a。上述结构的破碎锤，倾斜破碎时，大规格活塞自重不可忽略，活塞难以依靠斯特封的支撑，造成活塞表面与中缸体内孔擦伤、拉伤，拉伤后的表面在冲击载荷作用下其疲劳寿命极低，并漏油漏气。图4：传统破碎锤中缸与活塞配合图1活塞与6中缸为间隙配合，2防尘封、3主油封和4缓冲封安装在6中缸体槽口内分别起着防尘、防漏油和支撑的作用。8活塞环与6中缸之间为间隙配合，8活塞环主要起着固定活塞的作用，7O型圈、9斯特封和10气封分别安装在8活塞环内圆槽口内，分别起着支撑和封气的作用。传统缸体1活塞结构拉伤失效方式及原因：1活塞的摩擦力是与6中缸体配合面，由于1活塞的支撑力不足及操作者偏打引起6中缸与活塞之间直接接触拉伤。活塞摩擦裂纹产生的部位：从图4传统破碎锤6中缸与1活塞配合图中得知主要是1活塞中间油槽及打击端的两圆面与缸体配合，因此，1活塞于缸体的摩擦拉伤主要是由这两个圆处。裂纹产生的条件：冲击+摩擦，摩擦是造成零件失效和材料消耗的主要原因，60-80%机械零件的失效是由磨损引起的，世界工业发达国家能源约30%以不同形式的磨损消耗。因此监测机械设备的摩擦磨损状态，识别设备早期磨损故障对于机器的节能减耗、合理运行及安全生产均具有重要的意义。摩擦力的计算：冲击频率决定了每冲程所需时间，也即时间已知，行程s已知，由式；末速度,式中：由冲击频率算出，,将末速度带入上式可求出，已知冲击频率f，则周期，每半冲程耗时然后求压缩氮气对活塞的推动力，当这个力求出后，摩擦力占推动力的比值有一定的范围；物体工作表面由于相对运动而不断损失的现象叫做磨损。两接触表面作滚动或滚动滑动复合摩擦时，在交变接触压应力作用下，使材料表面疲劳而产生物质损失的现象叫做表面疲劳磨损；粘着磨损：由于摩擦副两对偶表面间实际接触面积很小，接触点应力很高，接触点温度有时高达1000℃，甚至更高，而基体温度一般较低，因此一旦脱离接触，其接触点温度便迅速下降（一般情况下接触点高温持续时间只有几ms)磨损的影响因素表面平均压力，即法向载荷除以名义接触面积。当表面平均压力低于σs时，磨损度稳定不变；当表面平均压力超过σs时，磨损度急剧增大，由缓慢磨损转变为剧烈磨损，严重时发生咬死现象。这是因为表面平均压力低于σs时，相互接触的微峰下的塑性变形区绝大多数是相互独立的，这时实际接触面积与法向载荷成正比，而接触应力不会因法向载荷的增大而增大；当表面平均压力超过σs时，相互接触的微峰下的塑性变形区相互作用，整个表层都呈塑性流动状态，这时实际接触面积不再随法向载荷的增加而增大，极易出现胶合磨损现象。摩擦力：接触表面的摩擦力对抗疲劳磨损有着重要的影响。通常，纯滚动的摩擦力只有法向载荷的1％～2％，而引入滑动以后，摩擦力可增加到法向载荷的10％甚至更大。摩擦力促进接触疲劳过程的原因是：摩擦力作用使最大切应力位置趋于表面，增加了裂纹产生的可能性。此外，摩擦力所引起的拉应力会促使裂纹扩展加速。应力循环速度也影响接触疲劳，由于摩擦表面在每次接触中都产生热量，应力循环速度越大，表面积聚热量和温度就越高，使金属软化而降低机械性能，因此加速表面疲劳磨损。表面萌生的疲劳磨损主要发生在以滑动为主的摩擦副中，裂纹发生在摩擦表面上的应力集中源，例如切削痕、碰伤、腐蚀或其它磨损的痕迹等。此时，裂纹由表面出发以与滑动方向成20度~40度角向表层内部扩展。无论是退火钢或调质钢、纯滚动或滚动兼滑动的摩擦副，点蚀疲劳裂纹起源于表面，再顺滚动方向向表层内扩展，并形成扇形的疲劳坑。解决方法：采用液压支撑，降低磨损，破坏裂纹形成条件。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，主要是对活塞增加支撑解决由于油封老化，偏打等因素引起的中缸体与活塞之间的拉伤问题。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，包括中缸，中缸内安装有往复运动的活塞，活塞由液体支撑机构支撑与中缸间隙配合安装。以下是本专利技术对上述方案的进一步优化：所述中缸内靠近一端的位置安装有油封前三道组合，中缸内靠近另一端的位置同轴安装有活塞环，活塞环内靠近一端的位置同轴装配有油封后三道组合。进一步优化：所述液体支撑机构包括在活塞环内靠近油封后三道组合一侧的位置同轴装配的后静压轴承。进一步优化：所述中缸上靠近油封前三道组合一侧的位置开设有与中缸上的回油道相通的第一回油槽，中缸上靠近第一回油槽一侧的位置同轴装配有前静压轴承。进一步优化：所述中缸上与油封后三道组合相对应的位置开设有第二回油槽。进一步优化：所述前静压轴承和后静压轴承上分别环形阵列有至少四个进油口。进一步优化：所述前静压轴承或后静压轴承的内壁上与每个进油口相对应的位置分别开设有弧形结构的油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，包括中缸（14），中缸（14）内安装有往复运动的活塞（1），其特征在于：活塞（1）由液体支撑机构支撑与中缸（14）间隙配合安装。

【技术特征摘要】
1.一种具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，包括中缸（14），中缸（14）内安装有往复运动的活塞（1），其特征在于：活塞（1）由液体支撑机构支撑与中缸（14）间隙配合安装。2.根据权利要求1所述的具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，其特征在于：所述中缸（14）内靠近一端的位置安装有油封前三道组合（17），中缸（14）内靠近另一端的位置同轴安装有活塞环（7），活塞环（7）内靠近一端的位置同轴装配有油封后三道组合（18）。3.根据权利要求2所述的具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，其特征在于：所述液体支撑机构包括在活塞环（7）内靠近油封后三道组合（18）一侧的位置同轴装配的后静压轴承（15）。4.根据权利要求3所述的具有液体静压支撑活塞功能的液压冲击破碎锤，其特征在于：所述中缸（14）上靠近油封前三道组合（17）一侧的位置开设有与中缸（14）上的回油道相通的第一回油槽（20），中缸（14）上靠近第一回油槽（20）一侧的位置同轴装配有前静压轴承（13）。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永胜，王献忠，王秋景，王维林，
申请(专利权)人：山东天瑞重工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37