Машина ударного действия

 

М

А.И. Брикман и В.Н. Евграфов (72) Авторы изобретения

j

Новосибирский электротехническ институт (7I) Заявитель (54) МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к машинам ударного действия и может быть ис-. пользовано в строительной.и горнодобывающей промышленности, в частности для разрушения крепких горных пород.

Известна машина ударного деиствия для разрушения крепких горных пород, состоящая из станины, схемы управления запальным устройством энергоносителя, ствола, в котором происходит

10 высвобождение энергии энергоносителя непосредственно на поршень рабочего органа, выполненного в виде стержня с наконечником (волновода), и упругой системы, обеспечивающей непре13 рывную подачу машины на забой и плотное прижатие рабочего органа к породному забою (t).

Однако вследствие того, что длительность силового импульса на штоке рабочего органа при разрушении породы составляет весьма малую долю от продолжительности цикла работы машины, производительность работы машины низкая.

Известна также машина ударного действия, содержащая станину, рабочий орган, выполненный в виде. волновода с поршнем, ствол, промежуточную массу, упругую систему и схему управления запальным устройством энергоносителя Г2Д.

При срабатывании запального устройства энергоноситель воспламеняется, развивается давление взрывных газов, действующее на промежуточную массу — боек, последний разгоняется в стволе, ударяет по поршню волновода и создает в нем кратковременный .силовой импульс большой амплитуды, который распространяется по волноводу в виде волны сжатия, воздействующей на породу, а затем отражается в виде волны растяжения, которая распространяется уже к другому торцу волновода и т.д.

Однако в известной машине продолжительность силового давления волно87069 З вода на горную породу определяется затухающим волновым процессом, и весь этот процесс ударного нагружения на горную породу сконцентрирован во времени и занимает малую долю продолжи- 5 тельности цикла работы машины, Весь цикл работы машины определяется временем подачи энергоносителя в камеру сгорания, воспламенением, повышением давления газов на .промежуточную массу, перемещением ее, взаимодействием промежуточной массы с волноводом, выгоранием энергоносителя и удалением отработанных газов из канала (выхлоп).

Малая доля силового воздействия на горную породу от продолжительности цикла работы машины не обеспечивает высокой производительности машины ударного действия.

ИзВестна также схема управления ра20 ботой индуктора, встроенного в волновод, содержащая емкостные накопители, блок заряда, встроенный. в нолновод, последовательно соединенные усилитель-формирователь импуль25 сов, линию задержки, счетчик импульсов и дешифратор.

Эта схема обеспечивает постоянный приток энергии в ударный импульс, распространяющийся по волноводу, для компенсации его затухания при много30 кратном прохождении по волноводу.

Целью изобретения является повышение производительности разрушения крепких горных пород за счет увеличения доли силового воздействия на 35 забой от продолжительности цикла работы машины.

Цель дотигается тем, что машина ударного действия снабжена индуктором1 схемой управления работой индуктора и двумя преобразователями удара, встроенными соответственно в волновод рабочего органа и в промежуточную массу, а индуктор встроен в поршень волновода рабочего органа, причем ин- 45 дуктор, схема управления запальным устройством и преобразователи удара подключены к входам схемы управления работой индуктора, а схема управления работой индуктора снабжена тиристора- 50 ми заряда и разряда, соединенными со схемами управления ими, и блоком блокировки, выполненным в виде двух усилителей-формирователей, подключенных к триггеру, выход которого подклю- 55 чен ко входу установки нуля счетчика импульсов схемы синхронизации,а выходы дешифратора схемы синхронизации соединены со схемами управления тиристорами заряда и разряда, через первые из которых емкостные накопители подключены к блоку заряда, а через. вторые — емкостные накопителисоединены с индуктором, при этом выходы усилителей-формирователей блоков синхронизации и блокировки являются входами схемы управления работой индуктора.

На чертеже приведена конструктивная схема устройства.

Машина ударного действия содержит станину 1, схему управления запальным устройством энергоносителя 2, ствол 3, в котором происходит высвобождение энергии энергоносителя на промежуточную массу 4, волновод 5, и систему 6, обеспечивающую непрерывную подачу машины на забой и плотное прижатие волновода 5 к породному забою 7. При этом волновод 5 имеет поршень 8 и выполнен в виде устройства магнитно-импульсной подкачкой энергии в фазу продольных колебаний волн сжатия, индуктор 9 которого помещен в поршне, Схема управления работой индуктора включает в себя блоки 10 емкостных накопителей, содержащие емкостный накопитель 11, электрически связанный через тиристор 12 заряда с блоком заряда 13, тиристор 14 разряда, схему управления 15 тиристором заряда и схему управления 16 тирисs

Ф тором разряда. Причем входы и выходы блоков 10 параллельно подключены соответственно к блоку заряда и обмотке индуктора 9 ° Управление блоками емкостных накопителей происходит с помощью схемы синхронизации 17. Схема синхронизации включает в себя измерительный преобразователь 18 удара, эакрепленный в теле волновода 5, усилитель-формирователь 19 ударного импульса, линию задержки 20, счетчик

21 импульсов и дешифратор 22, управляющий схемами управления 16 тиристоров разряда и схемами управления 15 тиристоров заряда в блоках 10 емкостных накопителей. Кроме того, для прекращения работы схемы при взрыве энергоносителя она снабжена блоком

23 блокировки, включающим в себя схему управления запальным устройством, усилитель-формирователь 24 эапальноro импульса, измерительный преобразователь 25 удара, закрепленный в теле промежуточной массы 4, усилитель-формирователь 26 и Ю -триггер 27.

870693 ции растяжения распространяется по направлению к поршню волновода, где вновь происходит отражение со сменой знака деформации. При отражении в области рабочего наконечника, в последней происходит ударное возбуждение, разрушительно действующее на горную породу. Таким образом, при од- р0 нократном ударном нагружении волновода в нем возбуждаются продольные колебания, причем от поршня к наконечнику Следуют -импульсы деформации сжатия, а обратно — растяжения. Компенсирова- 25 ние потерь энергии производится с помощью работы магнитно-импульсного индуктора 9 синхронно с фазой проГдольньх колебаний волн сжатия. Им( пульс деформации сжатия возбуждает в преобразователе )8 удара электриI ческий импульс, поступающий на вход усилителя-формирователя 19. Импульс поступает далее через линию задержки 20 на счетчик 21 импульсов и дешифратор 22. Выходы дешифратора 22 сое35 динены со входами схем управления 5 тиристоров заряда I 2 и схем управления 16 тирйсторов разряда )4 в блоках емкостных накопителей 10. Конкретное соеди40 нение выходов дешифратора с входами схем управления тиристорами зависит от кол-ва блоков емкостньж накопителей и выбора режима подкачки энергии в фазу проходящего импульса

45 (т.е. в каждый импульс, в каждый

2-й, 3-й и т.д.). Пусть, например, число блоков емкостиых накопителей—

Машина работает следующим образом

При воспламенении энергоносителя в рабочей камере происходит взрыв и соударение промежуточной массы 4 с поршнем 8 волновода 5. При этом в области соударения формируется импульс деформации сжатия, который распространяется по направлению к рабочему торцу наконечнику волновода. В области наконечника происходит отражение импульса со сменой знака деформации, .и образовавшийся импульс (отразившийся,1 деформатри, и подкачка энергии осуществля-, ется в каждый третий проходящий импульс, Объем счетчика при этом равен 9. Изменение вышеуказанных значений не приводит к принципиальным изменениям схемы, а лишь к изменению объема счетчика, так что

V 6k, где Ч вЂ” объем счетчика

0 — число блоков емкостных накопителей;

Ь вЂ” кратность импульсов, я которые подкачивается энергия, При вышепринятом количестве блоков емкостных накопителей (три) и кратности подкачиваемых импульсов (три) выходы дешифратора 22 соединены со схемами управления тиристоров разряда так, что в l-й блок поступает i-A. импульс, во 2-й блок поступает 4-й.

0 импульс, в 3-й блок поступает 7-й импульс. На входы схем управления тиристорами заряда поступают в 1-й блок2-й импульс, во 2-й блок — 5-й импульс, в 3-й блок — 6-й импульс.

При конкретно выбранной кратности импульсов, в которые подкачивается энергия 1 в ))-й блок с дешифратора 22 поступает на вход схемы управления тиристором разряда $(N-1)» Ь + I) -й импульс, на вход схемы управления тиристором заряда ((М-)1» Ь + Д -й импульс.

При поступлении соответствующего импульса на вход схемы управления 16 я последн и вырабатывается импульс, открывающий соответственный тиристор )4 разряда. При этом емкостной накопитель l) разряжается через тиристор 14 на обмотку индуктора 9, Взаимодействие элс ктромагнитного поля индуктора с вихревыми токами, возникающими в теле волновода в области индуктора (в поршне 8 волновода 5), приводит к возникновению импульса деформации сжатия.

Время задержки в линии задержки 2, подбирается таким образом, чтобы импульс деформации сжатия, возникающий при работе магнитно-импульсного индуктора, совпадал по фазе с проходящим по волноводу в результате отражения, Т.е. время задержки должно соответствовать времени прохождения импульса деформа. ции от сечения с закрепленным преобразователем )8 удара до рабочего накоII 1Е нечника плюс время прохождения от области наконечника до торца поршня.

Импульс, поступающий на вход схемы управления 15, вызывает открывание тиристора 12 заряда, и емкостной накопитель 1!, разрядившийся при предыдущем импульсе, начинает вновь заряжать50 ся от зарядного устройства 13.

Процесс носит циклический харак- . тер.

Блок блокировки работает следующим образом. Сигнал пуска со схемы уп55 равления запальным устройством 2 через усилитель-формирователь запального импульса 24 поступает на $ -вход

)29-триггера 27. При этом на прямом

7 8 выходе RS -триггера устанавливается

"0"(низкий потенциал), поступающий на вход установки нуля счетчика 21. Счетчик принудительно находится в нулевом (начальном состоянии) и не реагирует на проходящие импульсы, Усилительформирователь 26 имеет порог срабатывания, только от сигнала, вырабатываемого преобразователем усилия 25 при соударении промежуточной массы 4 с поршнем волновода 8. Сигнал с усилителя"формирователя 26 .подается на

Р- вход R5 -триггера 27 и íà его прямом выходе устанавливается "1" (высокий потенциал). Тем самым снимается принудительное нулевое состояние счетчика 21. Последний начинает считать проходящие, импульсы и схема управления вновь находится в рабочем состоянии.

Таким образом, предлагаемая машина ударного действия позволяет существенно повысить долю силового воздействия на забой от времени общего цикла работы и, тем самым, поднять производительность разрушения горной породы.

Повышение производительности при применении предлагаемого изобретения можно приближенно оценить следующим образом.

Формула изобретения

1, Машина ударного действия, содержащая станину, рабочий орган, выполненный в виде волновода с поршнем, отвод, промежуточную массу, упругую систему и схему управления запальным устройством, о т л и ч .ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности разрушения горных пород, она снабжена индуктором, 70693 схемой управления работой индуктора и двумя преобразователями удара, встроенными соответственно и в волновод рабочего органа и в промежуточную массу, а индуктор встроен в поршень волновода рабочего органа, причем индуктор, схема управления запальным устройством и преобразователи удара подключены к входам управления работой индуктора.

2. Машина по п, I, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что схема управления работой индуктора, содержащая емкостные накопители, блок заряда и схему синхронизации, включающую последовательно соединенные усилитель-формирователь импульсов, линию задержки, счетчик импульсов и дешифратор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена тиристорами заряда и разряда, соединенными со схемами управления ими, и блоком блокировки, выполненным в виде двух усилителей формирователей, подключенных к триггеру, выход кото25 рого подключен ко входу установки нуля счетчика импульсов. схемы синхронизации, а выходы дешифратора схемы синхронизации соединены со схемами уп— равления тиристорами заряда и разряда, через первые иэ которых емкостные накопители. подключены к блоку заряда, а через вторые — емкостные накопители соединены с индуктором, при этом входы усилителей-формирователей блоков синхронизации и блокировки являются входау ми схемы управления работой индуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I Разрушение горного массива машинами взрывоимпульсного действия. М °, 4о "Наука", 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М- 266984!/25-28, кл. Е 21 С 3/00, 1978.

87()693

Составитель М. Смиттен

Редактор А. Багирова Техред Ж,Кастелевич Корректор М, Коста

Заказ 85)7/35 Тираж 630 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i)3035 Москва Ж-35 Раушская наб. д 4/6 т т л.

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4