專利名稱:移動式可彎性軸管導氣風鎬的制作方法
本發(fā)明是關于工程機械利用氣體工作介質(zhì)，以氣壓力能量傳遞，滑閥配氣轉換的方法及產(chǎn)品的發(fā)明。
現(xiàn)今，世界各國廣泛使用的風鎬，是采用同一配氣方式的風鎬的方法制造，如我國生產(chǎn)制造的G10型，國外有OM-2型，OM-IA型，ПЛ-1M型等風鎬。
井下工作條件差，操作工具盡皆是笨的、重的，減輕風鎬的重量，可以減輕體力消耗，提高生產(chǎn)效率。
風動沖擊器是潛深孔鑿巖機的工作機構，而風鎬是風動沖擊器的一種應用形式，潛深孔鑿巖機的生產(chǎn)能力主要取決于風動沖機器的結構完善程度、質(zhì)量好壞。所以，設計合適的高效率的沖擊器，并使之結構趨于完善，是提高潛深孔鑿巖機鉆進速度的有效途徑。
“實踐證明，03-11型(即G10型)風鎬雖然沖擊功較大，利用手壓把手啟動，向下或向水平工作時比較方便，但它的主要缺點是重量大，結構復雜，不便向上作業(yè)，此外擋風板及釬彈簧比較容易損壞?！彼脑盒：暇帯安删驒C械”第70頁。
在國外著作中，把鉆鑿任意方向的深孔列為研究的遠景規(guī)劃“可鉆鑿任意方向的深孔，水平的、傾斜的、或向下向上方向的?！碧K聯(lián)阿·恩·斯科尼科夫著“潛孔鑿巖機”。王維德譯。
本發(fā)明的目的有以下三個方面一、改變原03-11型風鎬在缸壁上鉆孔導氣的配氣方式，設計與本發(fā)明工作原理相適應的風鎬產(chǎn)品，減輕機體的總重量。
二、風動沖擊器與風鎬的工作原理相似，潛孔鑿巖機要求保證沖擊功，缸外徑減小，鑿巖方向范圍大，通過采用本發(fā)明工作原理的制造方法，可滿足缸外徑尺寸減小的設計要求，增大沖擊功，提高潛孔鑿巖機的鑿巖能力，實現(xiàn)潛孔鑿巖方向任意性。
三、當機構零件配合的不同心度呈階梯分開型時，(包括機械傳動的、氣壓傳動的、液壓傳動的機構。)階梯間隔(變化的或不變化的)采用本發(fā)明可彎性軸或管連接階梯克服和降低各零件(包括起階梯間隔作用的零件本身)對不同心度精度的要求。
本發(fā)明是以材質(zhì)否定途徑，用非金屬可彎性彈性材質(zhì)軸管替代在缸壁上面鉆孔導氣傳遞能量、滑閥配氣的轉換方法，實現(xiàn)沖擊器錘體的往復運動。
當滑閥處于柜極左位置時，壓氣進入缸左腔，使錘體向右運動-錘體進入工作沖程，這時，缸右腔廢氣被壓縮，沿錘體中空孔，過軸管通道，致呈內(nèi)梯形的閥腔，特定的閥左受壓面大于與之為整體運動的軸管右端受壓面，故閥向右運動，止柜右極位置，滑閥的運動，改變了進氣孔道-錘體進入返回行程;
中空錘體呈凸形。當錘體右端面打開排氣孔，做慣性的繼續(xù)運動的過程中，錘體左梯臺端面與導套端面碰撞;與此同時，伸進導套內(nèi)的錘體凸小徑端面頂推滑閥，滑閥由右向左運動，止柜左極位置，滑閥的運動，改變進氣孔道，錘體始進入下一循環(huán)的工作沖程運動。
滑閥在配氣運動中，滑閥頭部與可彎性軸管是做共軸整體運動的，由于軸管的可彎允撓變形特性，從而自動控制和調(diào)整(克服或降低)與軸管滑接的錘體，及與軸管固接的滑閥頭部-它們的(包括軸管自身)共軸相互同心度的精度要求。
圖1，是本發(fā)明滑閥頭部與可彎性軸管共軸整體移動的工作原理機構主要配件圖。圖中，閥柜01、滑閥(頭部)02、軸管03、放氣頭04、連接套08、鎬筒(缸)07。
以下詳細說明本發(fā)明工作原理的配氣轉換與錘體運動的互為因果的聯(lián)系過程。
閥在柜右極位置，錘體打開排氣孔，在排氣孔右腔位置，如圖2，此時，壓氣經(jīng)柜進入閥腔，并過軸管放止錘體右端外，錘體始向左沖程-返回行程。
當錘體右端面打開排氣孔，與此同時，設在錘體并為同體的凸小徑左端面將閥抵向左極位置，閥的運動遮閉了原來的進氣孔道，壓氣經(jīng)柜的右組配氣孔道直接放止缸的左腔-錘體始進入工作沖程，此時，閥相對于柜、錘體相對于缸的位置狀態(tài)如圖3。
根據(jù)閥相對于柜、錘體相對于缸，它們在配氣壓力驅使作用下運動形成的位置狀態(tài)，歸納有下列四種狀態(tài)表1。
表1中，位置關系狀態(tài)一，四已探討?，F(xiàn)在分析表1中第二種位置關系狀態(tài)。
從對第四種位置關系狀態(tài)形成的分析，圖3，滑閥的位置變換是由錘體凸小徑端面抵推所致，故要求參與滑閥共軸整體運動的組合體放氣頭右端面與錘體中空孔里端面保持間隔-設計間隙。以本發(fā)明產(chǎn)品為例。
設，設計間隙公稱尺寸4.5毫米;與設計間隙相關的長度尺寸(公稱尺寸)有(以下單位毫米)錘體凸大徑園柱體軸向長N1＝80;
錘體凸小徑園柱體軸向長N2＝77;
導套通孔軸向長N3＝70.58;
左工作腔軸向長N4＝80+4.5＝84.5。
當錘體右端面打開排氣，與此同時，錘體凸小徑左端將閥抵向柜左極位置，形成尺寸關系N4＞N1，即，左工作腔包容錘體凸大徑園柱體軸向長，此時，閥必是處柜左極位置。
如果，假設此時閥不處柜左極位置或處柜右極位置，因 N2＞N3，則，錘體在工作腔實際伸進長度為N1+(N2-N3)＝NK即，錘體凸大徑軸向長在工作腔內(nèi)實際伸長長度大于左工作腔軸向長度。
從而，左工作腔不能包容錘體凸大徑園柱體軸向長度，即，錘體在返回行程中，左工作腔壓氣無途徑排出缸外，故不能形成右腔壓力降低。
因此，從這時的位置聯(lián)系得出受左工作腔軸向長度的限制，在壓氣作用下，閥在右、錘體在左的位置狀態(tài)不存在-第二種位置關系狀態(tài)。這種不存在的現(xiàn)象，恰是設計要求。
當錘體右端母線騎排氣孔時，由于錘體要做慣性的繼續(xù)運動，實際上第二種位置關系狀態(tài)是錘體在返回行程中的運動過程。
以下分析表1中第三種位置關系狀態(tài)。
在壓氣作用下，錘體左端面打開排氣孔，運動止缸的左腔位置，滑閥在柜的左極位置-第三種位置關系狀態(tài)，圖4。
要使錘體做返回運動，閥必先運動止柜的右極位置，因此，閥的位置變化的先行運動，它的速度，本身重量直接與工作原理實現(xiàn)，錘體每分鐘沖擊次數(shù)等技術指標有直接的影響。
為了更能充分地說明閥的位置交換與錘體的運動關系，有必要賦予“先行運動”概念嚴格意義下的定義。
從范疇意義上講，壓氣是閥位置變化，錘體運動的共同原因錘體在返回運動時，凸小徑左端抵推閥，閥由右向左運動，交換進氣孔道;
錘體在工作沖程時，右端壓縮左工作腔及軸管連通的閥腔構成的封閉空間的廢氣，壓力增升，驅使閥由左向右運動，打開柜左組進氣孔道。
以上，閥的先行運動不是錘體運動的結果。反過來，閥的先行運動不是錘體運動的終原因。閥的位置變換導致錘體的運動，錘體的運動導致閥的位置變換，皆是在它們的公共原因作用下-壓氣，運動在時間性所表現(xiàn)的先后動作。
定義1如果A、B、C、……，諸運動受同一公共因素驅使或作用，諸運動表現(xiàn)為時間差異，那么，最早動作的先行運動，稱之率先動作或率先運動。
由定義1知，率先運動與先行運動是有區(qū)別的。先行動作中的諸某運動可能不受同一公共因素的作用影響。所以，單純地從時間早、遲內(nèi)涵義講，率先運動被包括在先行運動概念外廷之中。
定義2如果A、B、C、……，諸運動受同一公共因素作用影響，諸運動表現(xiàn)為時間差異，且，率先運動的諸某運動又是后諸某運動的運動機制，那么，這種率先運動稱之為制率先動作或制率先運動。
由定義2推得在一個具有制率先運動諸運動場合，諸運動具有運動的承繼性，它們即受同一公共因素作用影響，又彼此相互制約。
因此，在壓氣作用下，閥的位置變化、錘體的運動互為因果聯(lián)系，關系是互為機制的制約關系;它們彼此運動的承繼性表現(xiàn)在實現(xiàn)機構特定動作的連貫性上。
由對第四種位置關系狀態(tài)分析知道當閥處于柜的左極位置，錘體處于缸左工作腔位置時，壓氣經(jīng)柜右配氣孔道過導套放達缸左工作腔，錘體始進入工作沖程，當錘體凸大徑左臺端面打開排氣孔在缸右工作腔位置時，就形成了第三種位置關系狀態(tài)。因此，第三種位置關系狀態(tài)是由第四種位置關系狀態(tài)運動演變而形成的。
所以，要實現(xiàn)機構特定動作的連貫性，在已形成的第三種位置關系狀態(tài)，錘體要做返回行程，則要求閥的制率先運動的位置變化是錘體得以返回行程的前提。那么，這一具有制率先的運動場合，它的承繼連貫性-在先承第四種位置關系狀態(tài)演變成第三種位置關系狀態(tài)的否定過程中，錘體的由左向右沖程給閥的位置交換創(chuàng)造了什么即充分又必要的條件，即錘體的制率先的運動結果封閉空間縮小，廢氣被壓縮，壓力增升;特定的閥左端受壓面大于放氣頭右端面;故，閥受廢氣壓力作用，做由左向右的改變進氣道的運動，從而，又創(chuàng)造了承繼的、再否定的閥的制率先運動。
綜合以上分析，對照表1，四種位置關系狀態(tài)的承繼性存在以下變換的連貫過程在壓氣源源不斷的作用下，第一種，→第二種，→第四種，→第三種，→第一種，……。
又根據(jù)以上分析知道任意一種位置關系狀態(tài)都是開放的。因此，同鎬在啟動前，位置關系狀態(tài)種屬是任意的。
如前述研究分析每一種位置關系狀態(tài)都具有一般性遵循有壓力差就有運動的趨勢;同時又具有先行運動的制率先、后運動的承繼特性。
這種始狀態(tài)的位置關系的任意性，排除了選擇性。操作前，風鎬手事先是不知道機構內(nèi)部屬何種位置關系狀態(tài)的，如果對始位置關系狀態(tài)事先做出規(guī)定，將會縮小沖擊工作面(迎頭工作面)角區(qū)域，給操作帶來不便。
死點產(chǎn)生的可能原因有兩種第一種，當錘體工作沖程速度變慢或廢氣壓力不足以推動閥時，可能產(chǎn)生死點;
第二種，錘體由工作沖程位置變換到返回行程前，閥的制率先的位置變換是由左向右運動的，因此，當鎬向上作業(yè)時，閥的位置變換，即是從下向上的運動，所以，閥的自重可能是產(chǎn)生死點的另一原因。
以上列舉死點產(chǎn)生的兩種可能原因，也可能是兩種原因的綜合表現(xiàn)。
消除死點的方法有兩種第1種，鉆孔給壓法;
第2種，彈簧彈力作用法，圖5。
軸管選材分析及確定。
1、關于滑閥組合體結構滑閥組合體是由閥頭部2、軸管3、放氣頭4和擋圈GB33-76組合成整體，圖6。
2、關于金屬軸管給設計要求、工藝加工帶來的困難公式α＝ (b×9.81米)/(T) (1)且存在速度與單次沖程關系，假設運動件往返受合成壓力相等，則有公式t =2 × ma]]>(2)由公式1，公式2關系看出閥體輕、行程短是提高運動件平均加速度、縮短單沖程作用時間的重要參數(shù)。
所以，軸管的伸長加重了滑閥組合整體的重量，這是其一;
現(xiàn)在分析配氣機構主要零件柜、閥頭、軸管、放氣頭、缸7它們的實際尺寸與諸零件在完成機構配合時共軸不同心度的公差關系。
圖4中，孔、軸配合質(zhì) (D)/(d) 、 (D)/(d) 、 (D)/(db) 呈階梯分開型不同心度，當允許歪斜時，公式ek+ez＝k(x1+x2)+2KL (x1)/(L1)當不允許歪斜時，公式ek+ez＝K(x1+x2)，因 (D)/(d) 最小間隙等于0，即x1＝0故K(x1+x2)＝K(x1+x2)+2KL (x1)/(L1) 。
所以，無論允許歪斜或不允許歪斜時，所要求的不同心度位置公差精度都是相同的;對碰撞的鄰接表面的徑向跳動位置公差也相應有嚴格的要求限制。將會顯著地增加零件制造和檢驗的復雜性，使成本升高。以上為其二。
鑒于從軸管導配氣機構的運動原則出發(fā)，存在的設計要求與工藝制造之間的矛盾，我們另辟溪路，用材質(zhì)否定途徑來改善設計要求給工藝加工帶來的困難。
定義通過更換原材質(zhì)，并使之具有原材質(zhì)不屬的物理性質(zhì)的以適應改善或降低某種技術要求的途徑，稱之為材質(zhì)否定法。
因此，尋找改善或降低某種技術要求的方法，可通過選用具有新物理性質(zhì)的材料適用途徑。
網(wǎng)狀高分子化合物具有良好的機械性、彈性和化學穩(wěn)定性。用高分子化合物管材替代軸管金屬介質(zhì)，使其在運動狀態(tài)下，內(nèi)部載氣流。
以本發(fā)明產(chǎn)品風鎬的配氣機構為實例，圖4中，呈階梯分開型時的階梯軸、孔的配合。當無論允許歪斜或不允許歪斜時它們對共軸不同心度精度都有較高的要求。根據(jù)材質(zhì)否定途徑，用可彎性軸管取代原金屬軸管當 (D)/(d) 最小間隙等于0時，存在關系K(x1+x2)＝K(x1+x2)+2KL (x1)/(L1) ，取化合物管材200×φ24，設管材滿足允限度形變系數(shù)在R2-R5毫米范圍。
以不允許歪斜為例，公式ek+ez＝h(x1+x2)設h系數(shù)值為R3，代入上式，得ek+ez＝3(0+0.01)＝0.03毫米將70%分配給孔，得0.7×0.3＝0.021毫米;
將30%分配給軸，得0.3×0.03＝0.009毫米。
修正后階梯孔不同心度為0.02毫米(6級精度)階梯軸不同心度為0.01毫米(4級精度)錘體往復運動，階梯間隔也隨之變動在工作沖程時，間隔由Lmin增至Lmax;返回沖程時，間隙由Lmax減至Lmin。
所以，階梯尺寸孔、軸的不同心度公差理論的允可精度的降低，是新材質(zhì)在間隔L的變動中自身彎曲彈性性質(zhì)的自動調(diào)節(jié)控制的結果。
導氣軸管材質(zhì)選用非金屬化合物材質(zhì)一，使閥組合整體重量減輕;二，對死點產(chǎn)生的可能性起著緩解作用;三，克服了前面分析存在的其一、其二兩方面問題。
另一方面，從圖6中看到，將導氣軸管分成兩部分一部分為高分子化合物模壓定形的管材;一部分為金屬放氣頭。兩個零件用粘合劑固接，圖中粗實線部分示粘合劑。
當軸管部分或全部分露出塞孔外時，軸管外徑與塞孔適留有一定間隙，要為軸管允限度彎曲，自動調(diào)節(jié)控制不同心度提供空間。因此，放氣頭軸向截取應短些，這樣一可縮短φ (D)/(d) 的配合長度，從而可避免過多的間隙補償;二為軸管的自動調(diào)節(jié)控制與主要零件相關的共軸不同心度精度要求提供了空間。
本發(fā)明工作原理是為風動沖擊器而設計的，也適用于具有中軸或管做間隔，內(nèi)部呈階梯分開型的傳動，如液壓傳動。
應用本發(fā)明方法可體現(xiàn)下述優(yōu)點一、應用于風鎬的產(chǎn)品設計，使結構簡單，機體重量減輕，沖擊功增大，向上作業(yè)時，死點產(chǎn)生的可能性消除，擋銷牢靠，減少鉆孔量67%，整機加工工作量可減少18%以上。
二、應用于潛孔鑿巖機風動沖擊器的產(chǎn)品設計，可增大沖擊功，缸外徑減小，可實現(xiàn)鑿巖方向任意性，適用于汽水混合冷卻。
三、應用于軸或管做間隔的且允可彎的階梯分開型傳動，可克服或降低主要零件的共軸不同心度精度的要求。
附圖及附表說明圖1本發(fā)明配氣機構主要零件名稱，機構呈階梯分開型的軸、孔配合性質(zhì)圖。
圖2本發(fā)明滑閥在柜右極位置，錘左端面打開排氣孔在缸右工作腔時圖。
圖3錘體右端面打開排氣孔，在缸右腔位置，滑閥被推止柜左極位置時圖。
圖4滑閥在柜的左極位置，錘體運動止缸的右腔位置，它的左端面打開排氣孔時圖。
圖5小直徑彈簧克服閥死點現(xiàn)象位置圖。
圖6閥2、軟導管3、導氣頭4組合整體圖，圖中字母z示粘合劑。
表1閥相對距、錘體相對缸(筒)靜態(tài)時位置關系表。
表2可彎性軸管導氣風鎬z8型與03-11型風鎬主要技術特征表。
注表3結構目錄中，沿用03-11型零件11種，適用于本發(fā)明新工作原理產(chǎn)品設計零件12種，采用標準件5種，計28種零件30件數(shù)。結構圖中新設計零件工作圖用中-1、中-2、……中-12，表示圖號。
實施的本發(fā)明新工作原理風鎬產(chǎn)品設計方案由下列機構組成一、起動機構，同03-11型;
二、配氣機構，配氣機構位于聯(lián)接套與鎬筒內(nèi)部，柜、滑閥、錘體、限程導套組成主要配氣機構?；y頭部、可彎性軸管，放氣頭為共軸組合整體結構，可彎性軸管替代缸壁上鉆孔導氣的配氣方式。
施鎬柄以軸向壓力，壓氣經(jīng)聯(lián)接套斜孔進入聯(lián)接套與柜構成的園形空間，啟動前，風鎬內(nèi)部位置關系狀態(tài)有四種形式，任意一種形式都是開放的，是一種具有制率先的承繼特性的壓力差運動場合。閥相對于柜，錘體相對于缸腔的位置形式變換由任一種過渡到具有承繼的特定的另一種位置形式，位置形式的過渡變換，是風鎬內(nèi)部機構的配氣過程同時又是完成錘體的工作過程;
三、沖擊機構，錘體在工作沖程結束時，錘體繼續(xù)做沖程的慣性運動，與此同時，沖擊釬尾，完成沖擊動作。
權利要求
1.一種工程機械產(chǎn)品遵循壓力差運動原理的中空錘體導氣的滑閥配氣的沖擊器，其特征包括配氣滑閥頭部與導氣軸管共軸心整體結構或結合整體結構，在錘體凸左大徑端面與柜間有一起限程，配氣尺寸補償作用的固定過渡套。
2.如權利要求
1所述的產(chǎn)品，其過渡套中心呈通孔，外園呈臺階園柱體，小徑外園柱體部份嵌入缸內(nèi)，大徑軸向實體長將缸與柜隔開，并在大徑實體端面鉆有銷孔，用園柱銷將柜與連接套連接。
3.一種工程機械產(chǎn)品，遵循壓力差運動原理的中空錘體導氣及滑閥配氣的能的傳遞與轉換的傳動組合方法，其特征在于配氣滑閥頭部與導氣軸管為一共軸整體結構或共軸組合體結構，在參與配氣的運動中做同軸體運動當滑閥處于柜極左位置時，壓氣進入缸左腔，使錘體向右運動-錘體進入工作沖程，這時，缸右腔廢氣被壓縮，沿錘體中空孔，過軸管通道，致呈內(nèi)梯形的腔，特定的閥左受壓面大于與之為整體運動的軸管右端受壓面，故閥向右運動，止柜右極位置，滑閥的運動，改變了進氣孔道-錘體進入返回行程。中空錘體外部呈凸狀，當錘體右端面打開排氣孔，做慣性的繼續(xù)運動過程中，錘體凸左大徑端面與導套端面撞碰，與此同時，伸進導套內(nèi)的錘體凸小徑端面頂推滑閥，滑閥由右向左運動，止距左極位置，滑閥的運動，改變進氣孔道，錘體始又進入下一循環(huán)的工作沖程運動。
4.如權利要求
3所述方法，導套的材質(zhì)可選用非金屬抗沖擊的輕質(zhì)材料替代。
5.一種傳動，內(nèi)部呈階梯分開型的不同心度的機構，在裝配或在間隔變化中自動控制調(diào)整精度要求的方法，其特征在于起間隔作用的材質(zhì)采用非金屬可彎彈性材料或采用可彎彈性高分子化合物材料替代。
6.如權利要求
5所述的方法，可由具有可彎彈性且摻加編織加筋或多層(兩層以上)的抗內(nèi)漲力的輕質(zhì)材料替代。
7.如權利要求
5、6所述方法，在間隔的一端固接端頭，端頭軸向長適當，且軸管外徑小于端頭外徑，一，避免過多的間隙補償;二，可為自動調(diào)節(jié)控制精度要求提供空間。
8.一種用處于井下、明山、隧道、道路、土木工程、冰凍等環(huán)境條件下作業(yè)開(回)采礦(地)層，鑿洞(巖石)，穿孔，破碎礦石、瀝青、冰塊、粘土等硬體或硬混合體及沖擊、傳動牽引工作件的產(chǎn)品，如風鎬，潛孔鑿巖沖擊器，液壓傳動沖擊器，氣、液壓沖壓機，傳動牽引機等，以上產(chǎn)品的特征在于傳遞能的途徑是通過與配氣閥頭部共軸整體運動的可彎軸管導氣方式，轉換配氣的形成是這一具有制率先的承繼特性的運動場合，其本身運動件具有的機制制約關系交替率先運動的連貫結果。
專利摘要
本發(fā)明移動可彎性軸管導氣風鎬，是一種工程機械手持生產(chǎn)工具，新型風鎬的實施將解決現(xiàn)制造使用的風鎬存在的重量大，結構復雜，擋風板易損壞及潛孔鑿巖機鑿巖方向局限性等問題。新發(fā)明的風鎬主要特征在于改過去在缸壁上鉆孔導氣，采用與閥頭共軸整體運動的可彎性輕質(zhì)軸管導氣方式傳遞能量。用處破碎、開采礦體，深孔鑿巖，沖壓，牽引工作件等生產(chǎn)與施工作業(yè)。
文檔編號B25D9/04GK85106202SQ85106202
公開日1986年10月8日 申請日期1985年8月16日
發(fā)明者王文源, 王文敬 申請人:王文源, 王文敬導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan