移动式可弯性轴管导气风镐的制作方法

专利名称:移动式可弯性轴管导气风镐的制作方法
本发明是关于工程机械利用气体工作介质，以气压力能量传递，滑阀配气转换的方法及产品的发明。
现今，世界各国广泛使用的风镐，是采用同一配气方式的风镐的方法制造，如我国生产制造的G10型，国外有OM-2型，OM-IA型，ПЛ-1M型等风镐。
井下工作条件差，操作工具尽皆是笨的、重的，减轻风镐的重量，可以减轻体力消耗，提高生产效率。
风动冲击器是潜深孔凿岩机的工作机构，而风镐是风动冲击器的一种应用形式，潜深孔凿岩机的生产能力主要取决于风动冲机器的结构完善程度、质量好坏。所以，设计合适的高效率的冲击器，并使之结构趋于完善，是提高潜深孔凿岩机钻进速度的有效途径。
“实践证明，03-11型(即G10型)风镐虽然冲击功较大，利用手压把手启动，向下或向水平工作时比较方便，但它的主要缺点是重量大，结构复杂，不便向上作业，此外挡风板及钎弹簧比较容易损坏。”四院校合编“采掘机械”第70页。
在国外著作中，把钻凿任意方向的深孔列为研究的远景规划“可钻凿任意方向的深孔，水平的、倾斜的、或向下向上方向的。”苏联阿·恩·斯科尼科夫著“潜孔凿岩机”。王维德译。
本发明的目的有以下三个方面一、改变原03-11型风镐在缸壁上钻孔导气的配气方式，设计与本发明工作原理相适应的风镐产品，减轻机体的总重量。
二、风动冲击器与风镐的工作原理相似，潜孔凿岩机要求保证冲击功，缸外径减小，凿岩方向范围大，通过采用本发明工作原理的制造方法，可满足缸外径尺寸减小的设计要求，增大冲击功，提高潜孔凿岩机的凿岩能力，实现潜孔凿岩方向任意性。
三、当机构零件配合的不同心度呈阶梯分开型时，(包括机械传动的、气压传动的、液压传动的机构。)阶梯间隔(变化的或不变化的)采用本发明可弯性轴或管连接阶梯克服和降低各零件(包括起阶梯间隔作用的零件本身)对不同心度精度的要求。
本发明是以材质否定途径，用非金属可弯性弹性材质轴管替代在缸壁上面钻孔导气传递能量、滑阀配气的转换方法，实现冲击器锤体的往复运动。
当滑阀处于柜极左位置时，压气进入缸左腔，使锤体向右运动-锤体进入工作冲程，这时，缸右腔废气被压缩，沿锤体中空孔，过轴管通道，致呈内梯形的阀腔，特定的阀左受压面大于与之为整体运动的轴管右端受压面，故阀向右运动，止柜右极位置，滑阀的运动，改变了进气孔道-锤体进入返回行程;
中空锤体呈凸形。当锤体右端面打开排气孔，做惯性的继续运动的过程中，锤体左梯台端面与导套端面碰撞;与此同时，伸进导套内的锤体凸小径端面顶推滑阀，滑阀由右向左运动，止柜左极位置，滑阀的运动，改变进气孔道，锤体始进入下一循环的工作冲程运动。
滑阀在配气运动中，滑阀头部与可弯性轴管是做共轴整体运动的，由于轴管的可弯允挠变形特性，从而自动控制和调整(克服或降低)与轴管滑接的锤体，及与轴管固接的滑阀头部-它们的(包括轴管自身)共轴相互同心度的精度要求。
图1，是本发明滑阀头部与可弯性轴管共轴整体移动的工作原理机构主要配件图。图中，阀柜01、滑阀(头部)02、轴管03、放气头04、连接套08、镐筒(缸)07。
以下详细说明本发明工作原理的配气转换与锤体运动的互为因果的联系过程。
阀在柜右极位置，锤体打开排气孔，在排气孔右腔位置，如图2，此时，压气经柜进入阀腔，并过轴管放止锤体右端外，锤体始向左冲程-返回行程。
当锤体右端面打开排气孔，与此同时，设在锤体并为同体的凸小径左端面将阀抵向左极位置，阀的运动遮闭了原来的进气孔道，压气经柜的右组配气孔道直接放止缸的左腔-锤体始进入工作冲程，此时，阀相对于柜、锤体相对于缸的位置状态如图3。
根据阀相对于柜、锤体相对于缸，它们在配气压力驱使作用下运动形成的位置状态，归纳有下列四种状态表1。
表1中，位置关系状态一，四已探讨。现在分析表1中第二种位置关系状态。
从对第四种位置关系状态形成的分析，图3，滑阀的位置变换是由锤体凸小径端面抵推所致，故要求参与滑阀共轴整体运动的组合体放气头右端面与锤体中空孔里端面保持间隔-设计间隙。以本发明产品为例。
设，设计间隙公称尺寸4.5毫米;与设计间隙相关的长度尺寸(公称尺寸)有(以下单位毫米)锤体凸大径园柱体轴向长N1＝80;
锤体凸小径园柱体轴向长N2＝77;
导套通孔轴向长N3＝70.58;
左工作腔轴向长N4＝80+4.5＝84.5。
当锤体右端面打开排气，与此同时，锤体凸小径左端将阀抵向柜左极位置，形成尺寸关系N4＞N1，即，左工作腔包容锤体凸大径园柱体轴向长，此时，阀必是处柜左极位置。
如果，假设此时阀不处柜左极位置或处柜右极位置，因 N2＞N3，则，锤体在工作腔实际伸进长度为N1+(N2-N3)＝NK即，锤体凸大径轴向长在工作腔内实际伸长长度大于左工作腔轴向长度。
从而，左工作腔不能包容锤体凸大径园柱体轴向长度，即，锤体在返回行程中，左工作腔压气无途径排出缸外，故不能形成右腔压力降低。
因此，从这时的位置联系得出受左工作腔轴向长度的限制，在压气作用下，阀在右、锤体在左的位置状态不存在-第二种位置关系状态。这种不存在的现象，恰是设计要求。
当锤体右端母线骑排气孔时，由于锤体要做惯性的继续运动，实际上第二种位置关系状态是锤体在返回行程中的运动过程。
以下分析表1中第三种位置关系状态。
在压气作用下，锤体左端面打开排气孔，运动止缸的左腔位置，滑阀在柜的左极位置-第三种位置关系状态，图4。
要使锤体做返回运动，阀必先运动止柜的右极位置，因此，阀的位置变化的先行运动，它的速度，本身重量直接与工作原理实现，锤体每分钟冲击次数等技术指标有直接的影响。
为了更能充分地说明阀的位置交换与锤体的运动关系，有必要赋予“先行运动”概念严格意义下的定义。
从范畴意义上讲，压气是阀位置变化，锤体运动的共同原因锤体在返回运动时，凸小径左端抵推阀，阀由右向左运动，交换进气孔道;
锤体在工作冲程时，右端压缩左工作腔及轴管连通的阀腔构成的封闭空间的废气，压力增升，驱使阀由左向右运动，打开柜左组进气孔道。
以上，阀的先行运动不是锤体运动的结果。反过来，阀的先行运动不是锤体运动的终原因。阀的位置变换导致锤体的运动，锤体的运动导致阀的位置变换，皆是在它们的公共原因作用下-压气，运动在时间性所表现的先后动作。
定义1如果A、B、C、……，诸运动受同一公共因素驱使或作用，诸运动表现为时间差异，那么，最早动作的先行运动，称之率先动作或率先运动。
由定义1知，率先运动与先行运动是有区别的。先行动作中的诸某运动可能不受同一公共因素的作用影响。所以，单纯地从时间早、迟内涵义讲，率先运动被包括在先行运动概念外廷之中。
定义2如果A、B、C、……，诸运动受同一公共因素作用影响，诸运动表现为时间差异，且，率先运动的诸某运动又是后诸某运动的运动机制，那么，这种率先运动称之为制率先动作或制率先运动。
由定义2推得在一个具有制率先运动诸运动场合，诸运动具有运动的承继性，它们即受同一公共因素作用影响，又彼此相互制约。
因此，在压气作用下，阀的位置变化、锤体的运动互为因果联系，关系是互为机制的制约关系;它们彼此运动的承继性表现在实现机构特定动作的连贯性上。
由对第四种位置关系状态分析知道当阀处于柜的左极位置，锤体处于缸左工作腔位置时，压气经柜右配气孔道过导套放达缸左工作腔，锤体始进入工作冲程，当锤体凸大径左台端面打开排气孔在缸右工作腔位置时，就形成了第三种位置关系状态。因此，第三种位置关系状态是由第四种位置关系状态运动演变而形成的。
所以，要实现机构特定动作的连贯性，在已形成的第三种位置关系状态，锤体要做返回行程，则要求阀的制率先运动的位置变化是锤体得以返回行程的前提。那么，这一具有制率先的运动场合，它的承继连贯性-在先承第四种位置关系状态演变成第三种位置关系状态的否定过程中，锤体的由左向右冲程给阀的位置交换创造了什么即充分又必要的条件，即锤体的制率先的运动结果封闭空间缩小，废气被压缩，压力增升;特定的阀左端受压面大于放气头右端面;故，阀受废气压力作用，做由左向右的改变进气道的运动，从而，又创造了承继的、再否定的阀的制率先运动。
综合以上分析，对照表1，四种位置关系状态的承继性存在以下变换的连贯过程在压气源源不断的作用下，第一种，→第二种，→第四种，→第三种，→第一种，……。
又根据以上分析知道任意一种位置关系状态都是开放的。因此，同镐在启动前，位置关系状态种属是任意的。
如前述研究分析每一种位置关系状态都具有一般性遵循有压力差就有运动的趋势;同时又具有先行运动的制率先、后运动的承继特性。
这种始状态的位置关系的任意性，排除了选择性。操作前，风镐手事先是不知道机构内部属何种位置关系状态的，如果对始位置关系状态事先做出规定，将会缩小冲击工作面(迎头工作面)角区域，给操作带来不便。
死点产生的可能原因有两种第一种，当锤体工作冲程速度变慢或废气压力不足以推动阀时，可能产生死点;
第二种，锤体由工作冲程位置变换到返回行程前，阀的制率先的位置变换是由左向右运动的，因此，当镐向上作业时，阀的位置变换，即是从下向上的运动，所以，阀的自重可能是产生死点的另一原因。
以上列举死点产生的两种可能原因，也可能是两种原因的综合表现。
消除死点的方法有两种第1种，钻孔给压法;
第2种，弹簧弹力作用法，图5。
轴管选材分析及确定。
1、关于滑阀组合体结构滑阀组合体是由阀头部2、轴管3、放气头4和挡圈GB33-76组合成整体，图6。
2、关于金属轴管给设计要求、工艺加工带来的困难公式α＝ (b×9.81米)/(T) (1)且存在速度与单次冲程关系，假设运动件往返受合成压力相等，则有公式t =2 × ma]]>(2)由公式1，公式2关系看出阀体轻、行程短是提高运动件平均加速度、缩短单冲程作用时间的重要参数。
所以，轴管的伸长加重了滑阀组合整体的重量，这是其一;
现在分析配气机构主要零件柜、阀头、轴管、放气头、缸7它们的实际尺寸与诸零件在完成机构配合时共轴不同心度的公差关系。
图4中，孔、轴配合质 (D)/(d) 、 (D)/(d) 、 (D)/(db) 呈阶梯分开型不同心度，当允许歪斜时，公式ek+ez＝k(x1+x2)+2KL (x1)/(L1)当不允许歪斜时，公式ek+ez＝K(x1+x2)，因 (D)/(d) 最小间隙等于0，即x1＝0故K(x1+x2)＝K(x1+x2)+2KL (x1)/(L1) 。
所以，无论允许歪斜或不允许歪斜时，所要求的不同心度位置公差精度都是相同的;对碰撞的邻接表面的径向跳动位置公差也相应有严格的要求限制。将会显著地增加零件制造和检验的复杂性，使成本升高。以上为其二。
鉴于从轴管导配气机构的运动原则出发，存在的设计要求与工艺制造之间的矛盾，我们另辟溪路，用材质否定途径来改善设计要求给工艺加工带来的困难。
定义通过更换原材质，并使之具有原材质不属的物理性质的以适应改善或降低某种技术要求的途径，称之为材质否定法。
因此，寻找改善或降低某种技术要求的方法，可通过选用具有新物理性质的材料适用途径。
网状高分子化合物具有良好的机械性、弹性和化学稳定性。用高分子化合物管材替代轴管金属介质，使其在运动状态下，内部载气流。
以本发明产品风镐的配气机构为实例，图4中，呈阶梯分开型时的阶梯轴、孔的配合。当无论允许歪斜或不允许歪斜时它们对共轴不同心度精度都有较高的要求。根据材质否定途径，用可弯性轴管取代原金属轴管当 (D)/(d) 最小间隙等于0时，存在关系K(x1+x2)＝K(x1+x2)+2KL (x1)/(L1) ，取化合物管材200×φ24，设管材满足允限度形变系数在R2-R5毫米范围。
以不允许歪斜为例，公式ek+ez＝h(x1+x2)设h系数值为R3，代入上式，得ek+ez＝3(0+0.01)＝0.03毫米将70%分配给孔，得0.7×0.3＝0.021毫米;
将30%分配给轴，得0.3×0.03＝0.009毫米。
修正后阶梯孔不同心度为0.02毫米(6级精度)阶梯轴不同心度为0.01毫米(4级精度)锤体往复运动，阶梯间隔也随之变动在工作冲程时，间隔由Lmin增至Lmax;返回冲程时，间隙由Lmax减至Lmin。
所以，阶梯尺寸孔、轴的不同心度公差理论的允可精度的降低，是新材质在间隔L的变动中自身弯曲弹性性质的自动调节控制的结果。
导气轴管材质选用非金属化合物材质一，使阀组合整体重量减轻;二，对死点产生的可能性起着缓解作用;三，克服了前面分析存在的其一、其二两方面问题。
另一方面，从图6中看到，将导气轴管分成两部分一部分为高分子化合物模压定形的管材;一部分为金属放气头。两个零件用粘合剂固接，图中粗实线部分示粘合剂。
当轴管部分或全部分露出塞孔外时，轴管外径与塞孔适留有一定间隙，要为轴管允限度弯曲，自动调节控制不同心度提供空间。因此，放气头轴向截取应短些，这样一可缩短φ (D)/(d) 的配合长度，从而可避免过多的间隙补偿;二为轴管的自动调节控制与主要零件相关的共轴不同心度精度要求提供了空间。
本发明工作原理是为风动冲击器而设计的，也适用于具有中轴或管做间隔，内部呈阶梯分开型的传动，如液压传动。
应用本发明方法可体现下述优点一、应用于风镐的产品设计，使结构简单，机体重量减轻，冲击功增大，向上作业时，死点产生的可能性消除，挡销牢靠，减少钻孔量67%，整机加工工作量可减少18%以上。
二、应用于潜孔凿岩机风动冲击器的产品设计，可增大冲击功，缸外径减小，可实现凿岩方向任意性，适用于汽水混合冷却。
三、应用于轴或管做间隔的且允可弯的阶梯分开型传动，可克服或降低主要零件的共轴不同心度精度的要求。
附图及附表说明图1本发明配气机构主要零件名称，机构呈阶梯分开型的轴、孔配合性质图。
图2本发明滑阀在柜右极位置，锤左端面打开排气孔在缸右工作腔时图。
图3锤体右端面打开排气孔，在缸右腔位置，滑阀被推止柜左极位置时图。
图4滑阀在柜的左极位置，锤体运动止缸的右腔位置，它的左端面打开排气孔时图。
图5小直径弹簧克服阀死点现象位置图。
图6阀2、软导管3、导气头4组合整体图，图中字母z示粘合剂。
表1阀相对距、锤体相对缸(筒)静态时位置关系表。
表2可弯性轴管导气风镐z8型与03-11型风镐主要技术特征表。
注表3结构目录中，沿用03-11型零件11种，适用于本发明新工作原理产品设计零件12种，采用标准件5种，计28种零件30件数。结构图中新设计零件工作图用中-1、中-2、……中-12，表示图号。
实施的本发明新工作原理风镐产品设计方案由下列机构组成一、起动机构，同03-11型;
二、配气机构，配气机构位于联接套与镐筒内部，柜、滑阀、锤体、限程导套组成主要配气机构。滑阀头部、可弯性轴管，放气头为共轴组合整体结构，可弯性轴管替代缸壁上钻孔导气的配气方式。
施镐柄以轴向压力，压气经联接套斜孔进入联接套与柜构成的园形空间，启动前，风镐内部位置关系状态有四种形式，任意一种形式都是开放的，是一种具有制率先的承继特性的压力差运动场合。阀相对于柜，锤体相对于缸腔的位置形式变换由任一种过渡到具有承继的特定的另一种位置形式，位置形式的过渡变换，是风镐内部机构的配气过程同时又是完成锤体的工作过程;
三、冲击机构，锤体在工作冲程结束时，锤体继续做冲程的惯性运动，与此同时，冲击钎尾，完成冲击动作。
权利要求
1.一种工程机械产品遵循压力差运动原理的中空锤体导气的滑阀配气的冲击器，其特征包括配气滑阀头部与导气轴管共轴心整体结构或结合整体结构，在锤体凸左大径端面与柜间有一起限程，配气尺寸补偿作用的固定过渡套。
2.如权利要求
1所述的产品，其过渡套中心呈通孔，外园呈台阶园柱体，小径外园柱体部份嵌入缸内，大径轴向实体长将缸与柜隔开，并在大径实体端面钻有销孔，用园柱销将柜与连接套连接。
3.一种工程机械产品，遵循压力差运动原理的中空锤体导气及滑阀配气的能的传递与转换的传动组合方法，其特征在于配气滑阀头部与导气轴管为一共轴整体结构或共轴组合体结构，在参与配气的运动中做同轴体运动当滑阀处于柜极左位置时，压气进入缸左腔，使锤体向右运动-锤体进入工作冲程，这时，缸右腔废气被压缩，沿锤体中空孔，过轴管通道，致呈内梯形的腔，特定的阀左受压面大于与之为整体运动的轴管右端受压面，故阀向右运动，止柜右极位置，滑阀的运动，改变了进气孔道-锤体进入返回行程。中空锤体外部呈凸状，当锤体右端面打开排气孔，做惯性的继续运动过程中，锤体凸左大径端面与导套端面撞碰，与此同时，伸进导套内的锤体凸小径端面顶推滑阀，滑阀由右向左运动，止距左极位置，滑阀的运动，改变进气孔道，锤体始又进入下一循环的工作冲程运动。
4.如权利要求
3所述方法，导套的材质可选用非金属抗冲击的轻质材料替代。
5.一种传动，内部呈阶梯分开型的不同心度的机构，在装配或在间隔变化中自动控制调整精度要求的方法，其特征在于起间隔作用的材质采用非金属可弯弹性材料或采用可弯弹性高分子化合物材料替代。
6.如权利要求
5所述的方法，可由具有可弯弹性且掺加编织加筋或多层(两层以上)的抗内涨力的轻质材料替代。
7.如权利要求
5、6所述方法，在间隔的一端固接端头，端头轴向长适当，且轴管外径小于端头外径，一，避免过多的间隙补偿;二，可为自动调节控制精度要求提供空间。
8.一种用处于井下、明山、隧道、道路、土木工程、冰冻等环境条件下作业开(回)采矿(地)层，凿洞(岩石)，穿孔，破碎矿石、沥青、冰块、粘土等硬体或硬混合体及冲击、传动牵引工作件的产品，如风镐，潜孔凿岩冲击器，液压传动冲击器，气、液压冲压机，传动牵引机等，以上产品的特征在于传递能的途径是通过与配气阀头部共轴整体运动的可弯轴管导气方式，转换配气的形成是这一具有制率先的承继特性的运动场合，其本身运动件具有的机制制约关系交替率先运动的连贯结果。
专利摘要
本发明移动可弯性轴管导气风镐，是一种工程机械手持生产工具，新型风镐的实施将解决现制造使用的风镐存在的重量大，结构复杂，挡风板易损坏及潜孔凿岩机凿岩方向局限性等问题。新发明的风镐主要特征在于改过去在缸壁上钻孔导气，采用与阀头共轴整体运动的可弯性轻质轴管导气方式传递能量。用处破碎、开采矿体，深孔凿岩，冲压，牵引工作件等生产与施工作业。
文档编号B25D9/04GK85106202SQ85106202
公开日1986年10月8日 申请日期1985年8月16日
发明者王文源, 王文敬 申请人:王文源, 王文敬导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan