一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统

本发明属于凿岩机的减震领域的一种凿岩机钎杆的减震系统，尤其涉及了一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统。

背景技术：

1、凿岩机是一种重要的工程机械，常用于隧道挖掘和矿山挖掘等领域，具体作用是对岩石进行凿孔挖穴，以便后续放入炸药爆破岩石。

2、凿岩机的工作原理是：冲击破碎原理。液压动力驱动油缸的活塞杆往复运动，在往复运动过程中，活塞杆的前端面间歇性撞击钎杆，钎杆将撞击力传递给岩石，从而将岩石凿碎。

3、在凿岩机工作时，有两个过程会产生强烈的震动：一是活塞杆撞击钎杆，钎杆撞击岩石的过程中所产生的震动；二是钎杆受到岩石的反弹作用后，钎杆反弹，撞击活塞杆的震动。前者的震动是凿岩机破碎岩石的必需过程；后者的震动则是无益的，应当予以消减。

4、困难之处在于：由于钎杆撞击岩石的过程和钎杆反弹的过程几乎是同时完成的，两个动作之间的时间差极短，这就导致液压缸的冲击活塞没有足够的时间回撤，因此钎杆反弹过程几乎是必然会反弹撞击到冲击活塞，由此产生震动。这个震动很难避免，鉴于这种难度，行业中对于钎杆反弹过程的减震研究较少。为数不多的相关研究中，存在少量外置气动减震系统或外置油压减震系统。这些方法存在一定的弊端，例如增加了外置的动力源，使得设备较为复杂；外置独立的减震系统与凿岩机工作过程存在适配性问题。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题和需求，本发明提供了一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，本发明的减震系统依托内置流体的自循环流动。

2、本发明的技术方案是：

3、本发明包括壳体外筒、冲击模块、缓冲模块、撞击装置和钎杆；壳体外筒内的两端部分别设置有冲击模块和钎杆，缓冲模块和撞击装置均设置在壳体外筒内，缓冲模块靠近冲击模块设置并且缓冲模块与冲击模块相连，撞击装置靠近钎杆设置，冲击模块、撞击装置和钎杆在壳体外筒内可滑动，缓冲模块固定安装在壳体外筒内，冲击模块与缓冲模块之间以及缓冲模块与撞击装置之间均填充有传动流体。

4、所述冲击模块包括冲击盘、传动活塞和冲击活塞；冲击盘可密封滑动设置在壳体外筒内的一端部，传动活塞的一端可密封滑动地设置在冲击盘中，传动活塞的另一端向内延伸后可密封滑动地设置在缓冲模块中，冲击活塞可滑动地设置在冲击盘外端处的壳体外筒内。

5、所述冲击活塞与冲击盘之间的壳体外筒圆周侧面开设有多个沿圆周间隔布置的通气孔。

6、所述传动活塞包括活塞套、右端头、左端头和活塞杆，右端头、左端头通过活塞杆进行连接，右端头的外径大于左端头，左端头外套设有活塞套，使得传动活塞的形状是哑铃状，右端头的外径等于活塞套的外径。

7、所述缓冲模块包括壳体环筋、壳体内筒、第一单向阀组、第二单向阀组、第三单向阀组和第四单向阀组；

8、壳体内筒通过壳体环筋固定安装在壳体外筒内，将壳体外筒内、壳体内筒外、壳体环筋与撞击装置之间的腔室记为第四流体容腔，将壳体外筒内、壳体内筒外、壳体环筋与冲击模块之间的腔室记为第一流体容腔；冲击模块的端部可密封滑动地设置在壳体内筒内，撞击装置与壳体内筒同轴设置，撞击装置部分可密封滑动地设置在壳体内筒内，撞击装置剩余部分可密封滑动地设置在壳体外筒内；

9、将壳体内筒内的壳体内筒与冲击模块之间的腔室记为第二流体容腔，将壳体内筒内的壳体内筒与撞击装置之间的腔室记为第三流体容腔，第一流体容腔、第二流体容腔、第三流体容腔和第四流体容腔内均填充有传动流体，冲击模块所在的壳体内筒端面安装有第一单向阀组，第一流体容腔中的传动流体通过第一单向阀组向第二流体容腔单向连通；靠近冲击模块一端的壳体内筒外圆周侧面还安装有第二单向阀组，第二流体容腔中的传动流体通过第二单向阀组向第一流体容腔单向连通；壳体环筋中安装有第三单向阀组，使得第一流体容腔中的传动流体通过第三单向阀组向第四流体容腔单向连通；壳体环筋中还安装有第四单向阀组，使得第四流体容腔中的传动流体通过第四单向阀组向第三流体容腔单向连通。

10、所述冲击模块的端部的端面与壳体内筒的内端面接触时，冲击模块在壳体内筒圆周侧面的位置不与第二单向阀组的位置重合，使得第二单向阀组处于可打开状态。

11、所述第三单向阀组中各个单向阀与第四单向阀组中各个单向阀的位置一一对应，并且第三单向阀组中的每个单向阀与第四单向阀组中对应的单向阀的控制方向垂直；当第三单向阀组处于打开状态时，第三单向阀组对第四单向阀组的状态进行控制，使得第四单向阀组处于关闭状态。

12、所述传动活塞与缓冲模块之间的接触端面设置为弧形凹面，使得传动活塞的端面与缓冲模块的端面贴合时，两者之间形成弧形间隙。

13、所述传动活塞与缓冲模块之间的端头上设置有倒角，缓冲模块与传动活塞端头之间的内圆周侧面上也开设有倒角，使得缓冲模块与传动活塞端头之间依次形成锥面缝隙和圆环缝隙；第一流体容腔中的传动流体还依次通过缓冲模块与传动活塞之间的圆环缝隙、锥面缝隙和弧形间隙向第二流体容腔流动。

14、所述撞击装置包括撞击盘和环形磁铁；撞击盘由第一连接柱和第二连接柱依次同轴相连组成，第一连接柱的直径小于第二连接柱的直径，第一连接柱可密封滑动地设置在缓冲模块内，第二连接柱可密封滑动地设置在壳体外筒内，第二连接柱靠近缓冲模块的端面中安装有环形磁铁，环形磁铁靠近第一连接柱设置。

15、本发明的有益效果在于：

16、(一)本发明摆脱了的外部动力源的束缚；

17、(二)本发明不影响活塞杆/钎杆撞击岩石的动力传动；

18、(三)本发明避免了钎杆反弹过程中对液压缸活塞杆的撞击，消减了系统震动。

技术特征：

1.一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，包括壳体外筒(11)、冲击模块、缓冲模块、撞击装置(21)和钎杆(8)；壳体外筒(11)内的两端部分别设置有冲击模块和钎杆(8)，缓冲模块和撞击装置(21)均设置在壳体外筒(11)内，缓冲模块靠近冲击模块设置并且缓冲模块与冲击模块相连，撞击装置(21)靠近钎杆(8)设置，冲击模块、撞击装置(21)和钎杆(8)在壳体外筒(11)内可滑动，缓冲模块固定安装在壳体外筒(11)内，冲击模块与缓冲模块之间以及缓冲模块与撞击装置(21)之间均填充有传动流体。

2.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述冲击模块包括冲击盘(2)、传动活塞(3)和冲击活塞(7)；冲击盘(2)可密封滑动设置在壳体外筒(11)内的一端部，传动活塞(3)的一端可密封滑动地设置在冲击盘(2)中，传动活塞(3)的另一端向内延伸后可密封滑动地设置在缓冲模块中，冲击活塞(7)可滑动地设置在冲击盘(2)外端处的壳体外筒(11)内。

3.根据权利要求2所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述冲击活塞(7)与冲击盘(2)之间的壳体外筒(11)圆周侧面开设有多个沿圆周间隔布置的通气孔(14)。

4.根据权利要求2所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述传动活塞(3)包括活塞套(4)、右端头、左端头和活塞杆，右端头、左端头通过活塞杆进行连接，右端头的外径大于左端头，左端头外套设有活塞套(4)，使得传动活塞(3)的形状是哑铃状，右端头的外径等于活塞套的外径。

5.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述缓冲模块包括壳体环筋(12)、壳体内筒(13)、第一单向阀组(a)、第二单向阀组(b)、第三单向阀组(c)和第四单向阀组(d)；

6.根据权利要求5所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述冲击模块的端部的端面与壳体内筒(13)的内端面接触时，冲击模块在壳体内筒(13)圆周侧面的位置不与第二单向阀组(b)的位置重合，使得第二单向阀组(b)处于可打开状态。

7.根据权利要求5所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述第三单向阀组(c)中各个单向阀与第四单向阀组(d)中各个单向阀的位置一一对应，并且第三单向阀组(c)中的每个单向阀与第四单向阀组(d)中对应的单向阀的控制方向垂直；当第三单向阀组(c)处于打开状态时，第三单向阀组(c)对第四单向阀组(d)的状态进行控制，使得第四单向阀组(d)处于关闭状态。

8.根据权利要求5所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述传动活塞(3)与缓冲模块之间的接触端面设置为弧形凹面(23)，使得传动活塞(3)的端面与缓冲模块的端面贴合时，两者之间形成弧形间隙(24)。

9.根据权利要求8所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述传动活塞(3)与缓冲模块之间的端头上设置有倒角，缓冲模块与传动活塞(3)端头之间的内圆周侧面上也开设有倒角，使得缓冲模块与传动活塞(3)端头之间依次形成锥面缝隙(25)和圆环缝隙(26)；第一流体容腔(s1)中的传动流体还依次通过缓冲模块与传动活塞(3)之间的圆环缝隙(26)、锥面缝隙(25)和弧形间隙(24)向第二流体容腔(s2)流动。

10.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统，其特征在于，所述撞击装置(21)包括撞击盘(5)和环形磁铁(6)；撞击盘(5)由第一连接柱和第二连接柱依次同轴相连组成，第一连接柱的直径小于第二连接柱的直径，第一连接柱可密封滑动地设置在缓冲模块内，第二连接柱可密封滑动地设置在壳体外筒(11)内，第二连接柱靠近缓冲模块的端面中安装有环形磁铁(6)，环形磁铁(6)靠近第一连接柱设置。

技术总结
本发明公开了一种用于凿岩机钎杆反弹过程的减震系统。本发明通过流体间接传动的方式，既保证了凿岩机正常的凿击力输出，又能在钎杆反弹过程中避免钎杆直接撞击液压缸的冲击活塞，从而消减了钎杆反弹过程的震动。其中的实现原理概括为：将钎杆反弹的能量率先转化为传动活塞的动能，又通过特殊的几何尺寸设计实现冲击盘“延迟右移”效果，给液压缸冲击活塞赢得了足够的缩回时间，最终完全避免了钎杆和中间结构件对液压缸冲击活塞的撞击，因此达到了消减震动的目的。本发明的减震系统，无需外置动力源，结构稳定，工程应用性强。

技术研发人员：邹俊,徐虎修,李朝阳
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15