Научная статья на тему 'Стендовые испытания пневматических перфораторов со сдвоенным ударником'

Стендовые испытания пневматических перфораторов со сдвоенным ударником Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
74
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — В. А. Пивнев, З. А. Сажко, Ю. В. Судьенков, Д. А. Юнгмейстер, А. Л. Курипко

Рассматриваются результаты исследований ударных процессов, в том числе для системы поршень – боек – штанга. Энергия семейства ударных импульсов при ударе поршня с бойком на 10-20 % превышает этот показатель при ударе сплошным поршнем. По результатам стендовых исследований сконструирована и апробирована в условиях Кировского рудника ОАО «Апатит» конструкция перфоратора со сдвоенной ударной системой.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — В. А. Пивнев, З. А. Сажко, Ю. В. Судьенков, Д. А. Юнгмейстер, А. Л. Курипко

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The results of research of the quasi-plastic process in different impact systems, including the piston – pin – bar system are considered. The energy of the range of impulses produced by the pinned piston is 10-20 % higher than the energy produced by the solid piston. A new construction of perforator with the double shock system has been successfully tested in conditions of Kirovsky Mine «Apatyt».

Текст научной работы на тему «Стендовые испытания пневматических перфораторов со сдвоенным ударником»

УДК 622.24.08.001.5

В.А.ПИВНЕВ

ОАО «Апатит», З.А.САЖКО, Ю.В.СУДЬЕНКОВ

Санкт-Петербургский государственный

университет, Д.А.ЮНГМЕЙСТЕР, А.Л.КУРИПКО

Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)

СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПЕРФОРАТОРОВ СО СДВОЕННЫМ УДАРНИКОМ

Рассматриваются результаты исследований ударных процессов, в том числе для системы поршень - боек - штанга. Энергия семейства ударных импульсов при ударе поршня с бойком на 10-20 % превышает этот показатель при ударе сплошным поршнем. По результатам стендовых исследований сконструирована и апробирована в условиях Кировского рудника ОАО «Апатит» конструкция перфоратора со сдвоенной ударной системой.

The results of research of the quasi-plastic process in different impact systems, including the piston - pin - bar system are considered. The energy of the range of impulses produced by the pinned piston is 10-20 % higher than the energy produced by the solid piston. A new construction of perforator with the double shock system has been successfully tested in conditions of Kirovsky Mine «Apatyt».

Совершенствование процессов бурения в производственных условиях необходимо для снижения себестоимости буровзрывных работ и улучшения условий работы бурильщиков. Это может быть решено путем подбора рациональных средств бурения (особенно это касается переносных перфораторов, например, типа ПП, ССПБ и др.), повышения коэффициентов полезного действия при ударе поршня по штанге и штанги в породу*.

В лаборатории «Динамика» при кафедре теории упругости СПГУ был разработан и создан стенд, позволяющий точно регистрировать параметры ударного импульса с помощью пленочных пьезодатчиков.

Методика проведения стендовых испытаний двухмассового ударника позволяла

* Коломийцов М.Д. Эксплуатация горных машин и автоматизированных комплексов / ЛГИ. Л, 1988.

осуществлять разгон стального поршня-ударника за счет импульсного магнитного поля соленоида, размещенного на трубе из нержавеющей стали, на конце которой был закреплен стальной стержень диаметром, равным диаметру поршня.

Импульсное магнитное поле в соленоиде возбуждалось при разряде конденсаторной батареи через тиристор, при подаче управляющего импульса напряжения с генератора. Скорость поршня могла меняться за счет изменения напряжения заряда конденсатора. Измерение скорости осуществлялось электроконтактным методом. Погрешность измерений не превышала 2 %.

Для различных первоначальных положений бойка относительно торца штанги от 1 до 20 мм импульс с первым всплеском максимальной амплитуды и большой длительности соответствует минимальному зазору между бойком и штангой, а импульс с серией всплесков малой амплитуды и по-

- 57

Санкт-Петербург. 2004

Вид сигналов 1 - поршень ^ = 201,1 мм); 2 - поршень ^ = 182,5 мм) и боек (77-21,3 мм); 3 - поршень (Ь = 182,5 мм) и боек (Л-19,2 мм)

следующим длительным основным импульсом, соответствующим удару поршня через боек в штангу, соответствует зазорам более 5 мм.

При ударе единичным поршнем на осциллограмме наблюдается импульс, за которым следуют импульсы, соответствующие переотраженным с торца штанги упругим волнам.

Как показал эксперимент, при малых расстояниях от бойка до штанги (1-3 мм) энергия при ударе двухмассовым ударником больше, чем энергия при ударе сплошным ударником в 1,3 раза. На рисунке представлен характерный вид сигналов для различных случаев соударения.

Амплитуда сигнала при ударе двухмас-совой системы ударника и бойка из титана несколько превосходит амплитуду сигнала при ударе сплошным ударником.

Анализ ударных импульсов показывает:

• удар сплошным поршнем дает классический «колоколообразный» импульс, причем скорость поршня в момент удара может изменяться в диапазоне 2-14 м/с, а величина его отскока зависит только от усилия, приложенного со стороны катушки соленоида;

• поршень-ударник приходит в движение под действием усилия, характер которого принципиально отличается от силы, воз-

никающей от действия гидравлической (пневматической) энергии, однако эффект дребезга при ударах поршнем через боек наблюдался всегда;

• удар поршнем-ударником в случае, когда между штангой и поршнем находится боек, дает семейство Л-образных импульсов, суммарная продолжительность такого семейства примерно равно продолжительности колоколообразного импульса от сплошного поршня-ударника;

• Л-образные импульсы близки по форме к идеальному импульсу, полученному в результате компьютерного моделирования К.И.Ивановым*;

• энергия семейства ударных импульсов при ударе поршня с бойком и амплитуда первых импульсов в семействе на 10-20 % превышает эти показатели при ударе сплошным поршнем;

• прохождение ударного импульса по длине штанги и качество ударов вызывают наложение и искажение отраженных и переотраженных от торцов штанги импульсов;

• для кристаллических мягких и средней крепости пород, у которых сопротивляемость скалыванию много меньше сопротивляемости сжатию, и в случае использования бурильных головок с независимыми ударным и вращательным механизмами, с учетом гипотезы о разрушении на переднем фронте ударного импульса, следует ожидать значительного увеличения эффективности разрушения породы.

По результатам стендовых исследований сконструирована, изготовлена и апробирована в условиях Кировского рудника ОАО «Апатит» конструкция перфоратора, включающая сдвоенную ударную систему. Эффективность его применения (по скорости бурения) по данным предварительных испытаний не менее чем на 20 % превышает аналоги, например, перфоратор ССПБ-63 конструкции Тульского машиностроительного завода.

* Иванов К.И. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1987.

58 -

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.157

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.