冲击机构及凿岩机的制作方法

1.本技术涉及凿岩机领域，尤其是涉及一种冲击机构及凿岩机。


背景技术：

2.冲击机构适用于多种应用，例如对采石场、隧道或矿井进行钻孔。这些机器由被称为承载器的承载部分构成，在承载部分上定位有导轨，导轨接收钻孔类型的旋转冲击设备。旋转冲击设备通常由冲击机构和旋转机构组成。安装在承载器上的该设备接收液压动力并将其转换成机械冲击和旋转动力，从而由于钻柄、钻杆或与岩石接触的切削刃而形成钻孔。
3.冲击机构通常被刚性地组装在旋转冲击设备的壳体内，而旋转机构经由减速小齿轮驱动钻杆的钻柄旋转，该旋转机构包括横向安装在与冲击机构轴平行的轴上的马达。钻柄因此被驱动而旋转运动，并接收由冲击机构的活塞提供的冲击。这种传统的解决方案的缺陷在于：由于具有小齿轮而使得设备成本很高，这些小齿轮是昂贵的部件，小齿轮在该装置内的安装需要昂贵的机械装置。
4.中国专利申请“用于钻孔的液压旋转冲击设备”，申请(专利)号：cn201010296161.1，公开了包括形成支承件的壳体；包括纵向主体的冲击机构，该主体沿着主体的轴线以旋转方式安装在壳体内，该冲击机构包括沿着主体的轴线延伸的缸、以滑动方式安装在缸内并用来冲击连接到钻杆上的钻柄的冲击活塞、以及被设置用于控制冲击活塞沿着主体轴线的往复运动的分配装置；以及被设置用于驱动冲击机构的主体沿着与主体轴线大致重合的旋转轴线旋转的马达。冲击机构包括安装在主体上并被设置用于闭合主体的端部之一的闭合盖，所述闭合盖以旋转方式连接到马达的输出轴，并至少部分地包括分配装置。
5.但上述专利申请存在如下问题：1、由于马达位于整机后端，增加了设备长度，凿岩机长度较长，使用环境受限。2、凿岩机的零部件众多，拆装维护不便。3.冲击机构与旋转机构共用相同零件较多，间隙量配合较大，不利于整体尺寸的同轴配合。4、油路复杂，使得其部件加工难度较高，进而导致产品成本高。


技术实现要素：

6.本技术的一目的在于提供一种冲击机构及凿岩机，减少凿岩机零部件数量，拆装维护更加简单。
7.本技术的另一目的在于提供一种冲击机构及凿岩机，相比于双面回油形式油压突变问题更少，运动更加稳定。
8.本技术的另一目的在于提供一种冲击机构及凿岩机，油路设计更加简单，减少零部件加工难度。
9.本技术的另一目的在于提供一种冲击机构及凿岩机，结构更加紧凑，体积更小。
10.本技术采用的技术方案为：冲击机构，包括：容置腔与变化油路，所述的容置腔内设置有活塞与换向阀，活塞在容置腔内沿活塞轴向做往复运动，所述的换向阀位于活塞远
离冲击面的一侧，变化油路一端连接换向阀，移动的活塞切换变化油路的另一端与高压油路或回油路连接，变化油路通过换向阀对活塞施力。
11.与现有技术相比，本技术的优点在于，在活塞移动的过程中，换向阀或者与高压油路连接、或者与回油路连接。通过与不同的油路连接，使得换向阀受到的合力的方向不同。而换向阀与活塞同样位于容置腔内，活塞在运动过程中会与换向阀接触。而不同方向的力就会通过换向阀内液压施加给活塞，换向阀施加给活塞的力主要使得活塞在整个运动过程中运动速度可控并使得活塞能够实现往复运动。尤其在活塞撞击后的回程运动中，换向阀与节流阀的配合，能够使得活塞减速运动，避免活塞撞击容置腔。在本技术中活塞运动更加稳定，使用寿命更长。
12.在本技术的一些实施例中，所述的活塞包括用于撞击的冲击面、以及远离冲击面的后端面，所述的换向阀位于活塞靠近后端的一侧。
13.在本技术的一些实施例中，所述的换向阀包括靠近活塞的头端面、以及远离活塞的尾端面。
14.在本技术的一些实施例中，所述的变化油路包括设置在容置腔壁的路口一与路口二，所述的路口一设置活塞的外周侧，所述的路口二设置在换向阀的尾端面。
15.在本技术的一些实施例中，所述的活塞设置有通道一，所述的通道一连通活塞的后端面与活塞的外周面。在活塞的运动过程中，活塞运动到预定位置时，通道一与变化油路连通。具体的说，是通道一与路口一连通。
16.在本技术的一些实施例中，所述的回油路包括回油支路，所述的回油支路设置在容置腔壁，所述的回油支路位于活塞外周。
17.在本技术的一些实施例中，所述的活塞的外周面上设置有连接槽。在活塞的运动过程中，活塞运动到预定位置时，连接槽连通回油支路与变化油路连通。具体的说，连接槽连通回油支路与路口一。
18.在本技术的一些实施例中，高压油路包括高压油口，所述的高压油口设置在容置腔壁，高压油口位于换向阀或活塞外周侧。高压油口的位置不变，但活塞、换向阀均进行往复运动，高压油口或位于换向阀外周、或位于活塞外周、或位于换向阀与活塞间距的外周。在活塞、换向阀的整个运动过程中不完全同步，因此在一段时间内，活塞与换向阀之间会存在间距，若该间距正好位于高压油口处，则高压油口的油液就会沿着该间距进入到通道一。
19.在本技术的一些实施例中，换向阀的基本形状为圆柱形，且换向阀的头端面的面积小于换向阀尾端面的面积。
20.在本技术的一些实施例中，所述的换向阀内设置有通道二，所述的通道二连通换向阀的头端面与尾端面。所述的路口二与位于换向阀尾端的通道二连通。
21.在本技术的一些实施例中，所述的容置腔内固定设置有限位件，所述的限位件位于通道二内。换向阀运动至与限位件接触则到达极限位置，此时限位件将通道二阻断。在本技术中，限位件还起到了导向作用。当限位件将通道二阻断，则换向阀的头端面与尾端面就会存在液压差，液压差就会推动换向阀移动。
22.在本技术的一些实施例中，所述的换向阀部分位于限位件内为推动部分。所述的换向阀部分位于限位件外为圆管部分。所述的通道二将换向阀的推动部分、圆管部分分隔开来。
23.高压油路包括支路一，所述的支路一作用到推动部分的尾端面。即换向阀推动部分的尾端面始终与高压油路连通。
24.在本技术的一些实施例中，回油路包括回油口，所述的回油口设置在容置腔壁，所述的回油口位于换向阀外周且靠近换向阀的尾端。在换向阀的往复运动过程中，回油口或与通道二导通、或被换向阀阻隔。
25.在本技术的一些实施例中，所述的支路一上连接有进油节流阀。
26.在本技术的一些实施例中，所述的回油支路与回油路之间设置有回油节流阀。
27.一种凿岩机，包括所述的冲击机构。
28.本技术在整个工作过程中包括回程运动与冲程运动，为了便于描述，将以换向阀向活塞一侧方向为前方，那么换向阀自然位于活塞的后方。
29.具体的，在回程运动中：回程运动开始时，换向阀位于其行程的最前端。此时高压油口被换向阀阻断，换向阀远离限位件，通道二将换向阀的头端面、圆管部分的尾端面导通。所述的回油口与通道二连通。活塞与换向阀之间存在间距，间距与回油路连通。变化油路的路口二通过通道二与回油口连通，变化油路的路口一与通道一连通。
30.即换向阀的前端面与回油路导通，换向阀圆管部分的尾端面与回油路导通，换向阀推动部分的尾端面与高压油路导通。换向阀头尾端面存在液压差，推动换向阀位于行程前端的极限位置。位于活塞后端的间距与回油路导通，活塞前腔恒定接高压油路，液压差驱动活塞向后做加速运动。
31.活塞向后运动到与换向阀接触，活塞会带动换向阀继续向后运动。
32.换向阀向后运动一段距离，则回油口被堵塞，变化油路与通道一断开。进油节流阀开始发挥作用，对运动副提供阻尼力，当运动到一定位置后由于速度减小导致进油节流阀阻尼力减小，回油节流阀开始在系统中发挥作用，进一步增加阻尼力。活塞与换向阀接触，两者之间不存在间距。此时，活塞、换向阀同步向后做减速运动。
33.活塞与换向阀一起向后运动至最后端的限位位置，此时活塞与换向阀的速度减小到接近于0，完成回程运动。此时的限位件将通道二阻塞，连接槽连通回油支路与路口一，即变化油路将回油路与通道二连通。
34.活塞到达最后端极限位置时仍保留微小的动能，由于自身重量远大于换向阀重量，活塞将与换向阀分离，活塞、换向阀之间的间距与高压油口连通，活塞后端面进入高压油。由于活塞后端面面积大于活塞前腔作用面积，故活塞向前做加速运动，本技术进入冲程运动。换向阀前端面接通高压油，并由于换向阀前端面油液压力大于换向阀尾端面油液压力，故换向阀被压在后端机械限位位置。
35.活塞继续向前运动，换向阀保持不动直到变化油路与通道一连通。高压油由通道一、变化油路进入换向阀的圆管部分后腔。由于此时换向阀尾端面高压油作用面积大于换向阀头端面作用面积，故换向阀向前做加速运动。
36.活塞继续向前运动。同时换向阀向前加速运动至换向阀将活塞后端的高压油口关闭。此时活塞恰好发生碰撞运动，将冲击能传递给钎具，准备开始新一个周期的向后回程运动；随后换向阀继续向前运动至前侧机械限位等待下一次回程阶段与活塞接触，至此完成一个周期运动。
附图说明
37.以下将结合附图和优选实施例来对本技术进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本技术范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
38.图1为本技术回程运动的状态一；
39.图2为本技术回程运动的状态二；
40.图3为本技术回程运动的状态二；
41.图4为本技术回程运动的状态二；
42.图5为本技术冲程运动的状态一；
43.图6为本技术冲程运动的状态二；
44.图7为本技术冲程运动的状态三；
45.图8为本技术冲程运动的状态四。
46.其中，附图标记具体说明如下：1、容置腔；2、变化油路；2a、路口一；2b、路口二；3、活塞；3a、冲击面；3b、后端面；4、换向阀；4a、头端面；4b、尾端面；41、推动部分；42、圆管部分；5、通道一；6、通道二；7、高压油路；7a、支路一；8、回油路；9、回油支路；10、高压油口；11、回油口；12、连接槽；13、限位件。
具体实施方式
47.下面结合附图，对本技术作详细的说明。
48.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
49.如图1至图8所示：冲击机构，包括容置腔1与变化油路2，所述的容置腔1内设置有活塞3与换向阀4，活塞3在容置腔1内沿活塞3轴向做往复运动，所述的换向阀4位于活塞3远离冲击面3a的一侧，变化油路2一端连接换向阀4，移动的活塞3切换变化油路2的另一端与高压油路7或回油路8连接，变化油路2通过换向阀4对活塞3施力。通过换向阀4与不同的油路连接，使得换向阀4受到的力的方向不同。而换向阀4与活塞3同样位于容置腔1内，活塞3在运动过程中会与换向阀4接触。而不同方向的力就会通过换向阀4施加给活塞3，换向阀4施加给活塞3的力主要使得活塞3在整个运动过程中运动速度可控。尤其在活塞3撞击后的回程运动中，换向阀4与变化油路2、进油节流阀和回油节流阀的配合，能够使得活塞3减速运动，避免活塞3撞击容置腔1，保证活塞3和换向阀4平稳到达后限位时速度接近于0。在本技术中活塞3运动更加稳定，使用寿命更长。
50.所述的活塞3包括用于撞击的冲击面3a、以及远离冲击面3a的后端面3b，所述的换向阀4位于活塞3靠近后端面3b的一侧。所述的换向阀4包括靠近活塞3的头端面4a、以及远离活塞3的尾端面4b。所述的变化油路2包括设置在容置腔1壁的路口一2a与路口二2b，所述的路口一2a设置活塞3的外周侧，所述的路口二2b设置在换向阀4的尾端面4b。
51.所述的活塞3设置有通道一5，所述的通道一5连通活塞3的后端面3b与活塞3的外周面。在活塞3的运动过程中，活塞3运动到预定位置时，通道一5与变化油路2连通。具体的
说，是通道一5与路口一2a连通。
52.所述的回油路8包括回油支路9，所述的回油支路9设置在容置腔1壁，所述的回油支路9位于活塞3外周。
53.所述的活塞3的外周面上设置有连接槽12。在活塞3的运动过程中，活塞3运动到预定位置时，连接槽12连通回油支路9与变化油路2连通。具体的说，连接槽12连通回油支路9与路口一2a。
54.高压油路7包括高压油口10，所述的高压油口10设置在容置腔1壁，高压油口10位于换向阀4或活塞3外周侧。高压油口10的位置不变，但活塞3、换向阀4均进行往复运动，高压油口10或位于换向阀4外周、或位于活塞3外周、或位于换向阀4与活塞3间距的外周。在活塞3、换向阀4的整个运动过程中不完全同步，因此在一段时间内，活塞3与换向阀4之间会存在间距，若该间距正好位于高压油口10处，则高压油口10的油液就会沿着该间距进入到通道一5。
55.换向阀4的基本形状为圆柱形，且换向阀4的头端面4a的面积小于换向阀4尾端面4b的面积。所述的换向阀4内设置有通道二6，所述的通道二6连通换向阀4的头端面4a与尾端面4b。所述的路口二2b与位于换向阀4尾端的通道二6连通。
56.所述的容置腔1内固定设置有限位件13，所述的限位件13位于通道二6内。换向阀4运动至与限位件13接触则到达极限位置，此时限位件13将通道二6阻断。在本技术中，限位件13还起到了导向作用。当限位件13将通道二6阻断，则换向阀4的头端面4a与尾端面4b就会存在液压差，液压差就会推动换向阀4移动。
57.所述的换向阀4部分位于限位件13内为推动部分41。所述的换向阀4部分位于限位件13外为圆管部分42。所述的通道二6将换向阀4的推动部分41、圆管部分42分隔开来。
58.高压油路7包括支路一7a，所述的支路一7a作用到推动部分41的尾端面4b。即换向阀4推动部分41的尾端面4b始终与高压油路7连通。所述的支路一7a上连接有进油节流阀。
59.回油路8包括回油口11，所述的回油口11设置在容置腔1壁，所述的回油口11位于换向阀4外周且靠近换向阀4的尾端。在换向阀4的往复运动过程中，回油口11或与通道二6导通、或被换向阀4阻隔。所述的回油支路9与回油路8之间设置有回油节流阀。
60.一种凿岩机，包括所述的冲击机构。
61.本技术在整个工作过程中包括回程运动与冲程运动，为了便于描述，将以换向阀4向活塞3一侧方向为前方，那么换向阀4自然位于活塞3的后方。
62.具体的，在回程运动中：如图1所示，回程运动开始时，换向阀4位于其行程的最前端。此时高压油口10被换向阀4阻断，换向阀4远离限位件13，通道二6将换向阀4的头端面4a、圆管部分42的尾端面4b导通。所述的回油口11与通道二6连通。活塞3与换向阀4之间存在间距，间距与回油路8连通。变化油路2的路口二2b通过通道二6与回油口11连通，变化油路2的路口一2a与通道一5连通。
63.即换向阀4的前端面与回油路8导通，换向阀4圆管部分42的尾端面4b与回油路8导通，换向阀4推动部分41的尾端面4b与高压油路7导通。换向阀4头尾端面存在液压差，推动换向阀4位于行程前端的极限位置。位于活塞3后端的间距与回油路8导通，活塞3前腔恒定接高压油路7，液压差驱动活塞3向后做加速运动。
64.如图2所示，活塞3向后运动到与换向阀4接触，活塞3会带动换向阀4继续向后运
动。
65.如图3所示，换向阀4向后运动一段距离，则回油口11被堵塞，变化油路2与通道一5断开。推阀柱14在后端进油节流阀作用下，受到阻尼力。并且当活塞3与换向阀4运动至回油支路9作为唯一回油通达，回油节流阀加入作用，保证活塞3与换向阀4在速度降低情况下继续减速。活塞3与换向阀4接触，两者之间不存在间距。此时，活塞3、换向阀4在两个节流阀阻尼力作用下同步向后做减速运动。
66.如图4所示，活塞3与换向阀4一起向后运动至最后端的限位位置，此时活塞3与换向阀4的速度减小到接近于0，完成回程运动。此时的限位件13将通道二6阻塞，连接槽12连通回油支路9与路口一2a，即变化油路2将回油路8与通道二6连通。
67.如图5所示，活塞3到达最后端极限位置时仍保留微小的动能，由于自身重量远大于换向阀4重量，活塞3将与换向阀4分离，活塞3、换向阀4之间的间距与高压油口10连通，活塞3后端面3b进入高压油。由于活塞3后端面3b面积大于活塞3前腔作用面积，故活塞3向前做加速运动，本技术进入冲程运动。换向阀4前端面接通高压油，并由于换向阀4前端面油液压力大于换向阀4尾端面4b油液压力，故换向阀4被压在后端机械限位位置。
68.如图6、图7所示，活塞3继续向前运动，换向阀4保持不动直到变化油路2与通道一5连通。高压油由通道一5、变化油路2进入换向阀4的圆管部分后腔。由于此时换向阀4尾端面4b高压油作用面积大于换向阀4头端面4a作用面积，故换向阀4向前做加速运动。
69.如图8所示，活塞3继续向前运动。同时换向阀4向前加速运动至换向阀4将活塞3后端的高压油口10关闭。此时活塞3恰好发生碰撞运动，将冲击能传递给钎具，准备开始新一个周期的向后回程运动；随后换向阀4继续向前运动至前侧机械限位等待下一次回程阶段与活塞3接触，至此完成一个周期运动。
70.以上对本技术进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。