Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

29 страниц

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В работе дана методика упрощенного расчета производительности, динамических и энергетических параметров дизель-импульсного струга. Приводятся расчетные формулы и номограммы, позволяющие определить полную и полезную энергию машины, давление и потенциальную энергию пневмобуфера, шаг скола, производительность дизель-импульсного струга. Описываются стендовые испытания и результаты измерения некоторых динамических и энергетических параметров дизель-импульсного струга ДИП. Методика предназначена для использования при конструировании стругов с дизель-импульсным приводом, а также для выбора рациональных технологических параметров разрушения горного массива

 Скачать PDF

Оглавление

Введение

1. Устройство дизель-импульсного струга с приводом ДИП

2. Расчет некоторых основных динамических параметров привода дизель-импульсного струга

3. Экспериментальные исследования режимов работы и динамических параметров дизель-импульсного струга

4. Испытания дизель-импульсного струга на стенде СИТ-1

5. Разрушение горного массива. Производительность дизель-импульсного струга с приводом ДИП

6. Методика расчета параметров разрушения горного массива, производительности и некоторых основных динамических параметров дизель-импульсного струга

Заключение

Литература

 
Дата введения01.01.2021
Добавлен в базу01.01.2019
Актуализация01.01.2021

Этот документ находится в:

Организации:

25.12.1974УтвержденИнститут горного дела им. А.А. Скочинского
РазработанИнститут горного дела им. А.А. Скочинского
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29

Ю. Д КРАСНИКОВ, Н. Г АНЦЫФЕРОВА, А. В. ЧИЖИКОВ, И В. МИХАЙЛИН

ОрденаТрудрвого Красного Знамени

ИНСТИТУТ

ГОРНОГО

ДЕЛА

мм г мы

МСкочинсшо

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОЮ МАССИВА. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НЕКОТОРЫХ ОСНОВНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДИЗЕЛЬ-ИМПУЛЬСНОГО СТРУГА

МОСКВА

Министерство угольной промышленности СССР Академия наук СССР Ордена Трудового Красного Знамени Институт горного дела им. А. А. Скочинского

Утверждена директором института проф., докт. техн. наук А. В. Докукиным 25 декабря 1974 г.


Лаборатория динамики горных машин и импульсной техники


Проф., докт. техн. наук Ю. Д. КРАСНИКОВ, канд. техн. наук Н. Г. АНЦЫФЕРОВА. канд. техн. наук А. В. ЧИЖИКОВ, инж. И. В. МИХАЙЛИН


МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОГО МАССИВА, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НЕКОТОРЫХ ОСНОВНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДИЗЕЛЬ-ИМПУЛЬСНОГО СТРУГА

Москва

1975

для стгуь. о приводом ДШ избыточное давление, согласно замерам, составляет примерно 0,4 kpc/civT.

Максимальное давление в пневмо буфере можно получить, приравняв конечный объем буфера Vp к минимальному его объему, который образуется при соударении бойка с поршнем штока 3 рабочего инструмента (рис, I),

Согласно 'расчетам, в приводе ДИП минимальный объем буфера равен 138,5 см3. Соответственно максимальное расчетное значение давления am ^ = 1,42 должно быть около 60 кгс/см. Измеренное значение давления составило 59,8 кгс/см^.

Если шток рабочею инструмента вдвинут в корпус на величину Ц , то при расчетах из начального объема буферно-компрессорной части цилиндра следует вычесть объем £,-S. При этом максимальное давление в пневмобуфере снижается за счет уменьшения степени сжатия в момент соударения бойка и штока. При работе машины величина изменяется в широких пределах случайным образом, и, следовательно, случайным образом будет изменяться степень сжатия в буферной полости.

Энергия пневмобуфера

Пусть максимальный ход оойка в шшвмобуфере равен X 0 , сечение буфера - S и максимальный (начальный) объем буфера -V =5Х . а = о).

8    0    3

При смещении бойка на величину Л объем пневмобуфера умень-шится на л Vx = SX , Сила сопротивления сжатию воздуха в буфере зависит от координаты X и равно

/> =* рх • S = -fc-—-jr ■    (4)

х Гх    (V0’SX)T

Элементарная работа на сжатие пневмобуфера на пути dX

(5)

НР~ п с _ /ь V-s-M _ AlLiXL

'    (V-SX)*    (,K--X)r

Полная работа на сжатие воздуха в буфере на величину объема Л V равна    *    г

(5)

0-Х)Г /Т

r ,;rs [     =    1Л

Работа, затраченная на сжатие воздуха в кнешобуфере, пере


ходит в его потенциальную анергию.

Максимальная энергия, запасаемая в пневмобуфере, согласно


формуле (5), равна


рЛ


< VV ■ V'*51

О /ПСП \


г


7V v,-f,


(6)


/-

где

Рис. 5. функция У для вычисления энергии дневмобуфера


Функция if(8) , определяющая зависимость энергии от степени сжатия для ^ = 1,37, приведена на рис. 5.


II


При определении Е $ начальное давление р следует брать с учетом предварительного сжатия воздуха при движении бойка в компрессорной части цилиндра, т.е. рк ~ рп [формула (2)].

При вдвигании штока рабочего инструмента в корпус первоначальный объем воздуха в пневмобуфере VQ уменьшается, соответственно уменьшается количество энергии, расходуемой на сжатие этого воздуха, и, следовательно, количество энергии, запасаемой в пневмобусЬере (рис. 6, кривая 2).

Условие возобновления рабочего цикла

Предположим, что корпус машины и инструмент жестко закреплены. Тогда для стабильной работы машины нужно, чтобы энергия, запасенная в пневмобуфере, обеспечила возврат бойка и создание

I - энергия, затраченная на сжатие пневмобуфера; 2 - энергия, запасенная в пневмобурере; 3 - экспериментальные значения давления в пневмооуфере, замеренные при разных вылетах рабочего инструмента

в рабочем цилиндре давления, необходимого для воспламенения горючей смеси,

В дизель-имлульсном струге с приводом ДИП максимальный объем рабочего цилиндра 11 (рис. 2) составляет 1145 см3, минимальный -

L.

62 см3* Воспламенение топлива происходит при степени сжатия порядка 18* Энергия, необходимая для сжатия топливной смеси в рабочем цилиндре до минимального объема, может быть подсчитана по формуле (6) и номограмме рис. 5 и составит

Е - =рп ■ V =1-1145*5,3 ^ 61 кгс-м.

р.ц /тип /Ори, ор.ц    1

Поскольку энергия расширяющегося воздуха в пневмобуфере расходуется также и На преодоление сил трения поршневых колец и бойка о поверхность цилиндра, условие возобновления цикла в жестко закрепленной дизельной машине будет иметь вид

Е, . =► Е - Я .    W

О Пил р. Ц Гр

Измеренная величина работы трения Йтр при движении поршня в цилиндре дизель-импульсного привода ДИП составила 12 кгс.м.

Таким образом, минимальная энергия, которая должна быть запасена в пневмобуфере, равна    -- 61+12 = 73 кгс.м. Такой

энергией пневмобуфер обладает при вдвигании штока рабочего инструмента в корпус до с^ = 5,5 см (рис. 6). Эта величина является предельно допустимым ходом рабочего инструмента относительно корпуса. Однако специальные упоры, поставленные в дизель-им-пульсном струге ДИП, ограничивают ход штока инструмента до 3 см, что вызвано необходимостью повышения запаса устойчивости работы ДИП с учетом мгновенной подвижности корпуса машины и рабочего инструмента.

3. ЭКСЖР1ШНТАЛШЫЕ ИССВДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАЪОШ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДИЗШг-ИШУЛЬСНОГО СТРУГА

Экспериментальные исследования дизель-импульсного струга осуществлялись в два этапа:

I* Исследование режима работы струга на лабораторном стенде при закрепленном, свободно лежащем и наклонно подвешенном корпусе.

2. Исследование работоспособности и производительности дизель-импульсного струга на стенде, имитирующем крутой пласт в условиях, приближающихся к производственным.

Экспериментальные работы на первом этапе позволили всесторонне изучить кинематические, динамические и энергетические параметры работы струга и сопоставить их с расчетными.

<3

Аппаратура и методика измерений

При стендовых испытаниях дазель-вдпульсшго струга производились измерения различных параметров диз ель-ишу ль оного привода. Давление в буферной камере измерялось при закрепленном корпусе и закрепленном рабочем инструменте с помощью тензорезисто-ра, наклеенного на штоке рабочего инструмента* Каждая серия замеров делалась при определенной величине Р3 вылета рабочего инструмента. Измерения осуществлялись по мостовой схеме на стандартной тензометрической аппаратуре УТС-ВТ-12. Тарировка производилась па прессе. Импульсы давления в буферной камере записывались на фотобумагу при помощи шлейфового осциллографа K-I05. Пример записи импульсов давления доказан на рис. 7.

Рис. 7. Осциллограмма импульсов давления в буферной камере

Ударные импульсы на штоке рабочего инструмента измерялись при помощи специальной аппаратуры ИПУ-1, разработанной в лаборатории борьбы с шумом и вибрацией горных машин [l], Для регистрации ударных импульсов малой длительности (доли миллисекунды) применялся тот же тензорезистор, наклеенный на штоке рабочего инструмента, что и в случае измерения; длительных импульсов давления в пневмобуфере. Однако в этом случае тензорезистор включался по потенциометрической схеме.

Аппаратура ИПУ-1 - широкополосный усилительный тракт, позволяющий регистрировать без искажения короткие импульсы с крутым передним фронтом. Завись импульсов3^ может осуществляться в двух

X )

' Все замеры на аппаратуре ИПУ-1 производились при участии автора этой аппаратуры инк. В.А.Катаева.

; 4

видах: путем фотографирования на кинопленку с экрана электроннолучевой трубки можно получить истинную форму упругого ударного импульса, позволяющую определить его .длительность и максимальную амплитуду (рис* 8); кроме того, можно получить серж записей максимальной амплитуды ударов при помощи шлейфового осциллографа (рис* 9)*

Движение бойка фотографировалось при помощи скоростной кинокамеры СК04 при частоте 3000 кадров в секунду* По кинограммам движения бойка строились графики смещения* Скорость бойка определялась путем дифференцирования графиков смещения. По максимальному значению скорости бойка при рабочем ходе вычислялась его кинетическая энергия (рис. 10)*

Результаты экспериментальных исследований параметров дизель-штуль оного етшга с приводом ДШ

Б результате экспериментальных исследований определены параметры импульсного струга с приводом ДИПР представленные ь табл*I и на рис. 6«

Кинетическая энергия бойка, определенная по кинограммам смещения бойка, составляет в среднем 126 кге.м* Максимальная скорость бойка достигается в момент, предшествующий открытию выхлопного отверстия рабочего цилиндра, и составляет в среднем 11,5 м/с.

При полностью выдвинутом штоке инструмента, когда 1Ц - 0 (рис. 6), для сжатия воздуха в пневмобуфере до соприкасания бойка со штоком рабочего инструмента нужно затратить 144 кге.м. Таким образом, при максимальном вылете инструмента удары бойка по инструменту не возникают. При вдвигании штока инструмента в корпус количество энергии, идущее на сжатие воздуха в пневмобуфере, уменьшается, и при заглублении штока инструмента в корпус на 17 мм энергии становится достаточно для соприкасания бойка со штоком рабочего инструмента. Осциллограммы усилия на штоке рабочего инструмента показали, что удары начинаются тогда, когда заглубление достигает 17,5 мм. Таким образом, совпадение расчетного значения (17 мм) с экспериментальным хорошее* При дальнейшем вдвигании штока инструмента возникают удаек. Нагрузка на шток и, следовательно, инструмент передается г виде суммы растянутого пневмо импульса и кратковременного ударного импульса.

15

.ЮООка/см2

Рис. 8. Осциллограмма ударного силового импульса на штоке раоочего

инструмента


1D0Q К2г/смг


Ряс. 9. Серия ударов бойка по штоку рабочего инструмента (максимальные амплитуды ударных импульсов;


16


Т г 0 л и ц а I

Экспериментальные параметры импульсного струга с приводом Д2

Глубина вдвигания инструмента h т

давление в буерной камере (макс,),

ггс/слг

Коэффициент вариация давления, %

Частэта ударов, П;

Полная кине тэте с к ля энергия бошщ, кгс,к (средние значения)

1 Длительность

1-1 1Я1 _

Ддитель- I Амшкту-ность ! да удар-ударного 1 ного ям-импульса, пульса,

х1СГ3 с ! тс 1

Примечание

по тензометрии

ПС1 кинограмме

Ilri J

пульса, *Ю~3 с '

.. .

;/лс

са бойка 19

кг

i 1

0

126

Ударов нет

2,5

59,8

II,6

14,5 :

14,3

126

15

1

5

56,4

13

1

— ***-1

10

58,6

15

«»

12,5

54,2

10

15

57,8

14

17,5

60,5

13

Появление

ударов

20

54,1

12,58

; 14,5

II

21

-

15

126

(V

22

-

14,2

126

Н

25

-

0.3

26,8

^1^

А*. = 57.3

13

Масса бойка 33.5 кг

2,5

56

5

II

1

19

7.5

54,7

10,85

16

10

54,5

16

12,5

57

18,5

15

54

16

2G

56,7

-

30-35

54,2

3

9,6

-

0,27

13

Р^= 55.28

17,1

Появление

ударов

Как показывают осциллограммы, длительность пневшишульса давления на штоке рабочего инструмента на уровне ОД от амплитуды составляет в среднем 13 мс при легком бойке (масса бойка 19 кг) и 17 мс при тяжелом бойке (масса 33,5 кг). Средняя амплитуда импульса давления при легком бойке составляет 57,3 кгс/см(рис, 6, кривая 3), а сила давления на штоке рабочего инструмента - 7,56 тс. Коэффициент вариации примерно равен 12$. При тяжелом бойке средняя амплитуда импульса давления 55,28 кгс/cwr, сила давления - 7,31 тс при коэффициенте вариации 5$.

горный массив” при воздействии пневмо импульсов давления, т.е. при передаче нагрузки через пневмобуфер. Установлено, что с изменением толщины стружки от 5 до 20 см при вязком угле (крепость по СДМ 230 кг с/см) собственная частота колебаний рабочего инструмента массой 3,17 kt*cVm на массиве увеличивается от 50 до 100 Гц. Согласно работе [2], при воздействии на эту систему импульсов длительностью 13-15 мс коэффициент динамичности равен единице, т.е, импульсное силовое воздействие такого типа эквивалентно статическому воздействию, величина которого равна амплитуде импульса.

Длительность первых двух полупериодов ударного импульса (рис. 8) составляет 0,3 мс. При этом коэффициент динамичности приблизительно равен 0,06. При легком бойке средняя амплитуда ударного импульса составляет 26,8 тс (коэффициент вариации 17$). Таким образом, эквивалентное этому импульсу статическое усилие составляет всего Рстаг*2 6,8 тс*0,06^ 1,6 тс, т.е. приблизительно равно 20$ нагрузки, передаваемой пневмобуфером.

18

Измерения давления в пневмобуфере при разных величинах вылета рабочего инструмента (рис. 6) показали, что максимальное давление не зависит от величины вылета:    когда    давление достигает

величины порядка 57 атм, боек отбрасывается назад независимо от первоначального объема пневмобуфера.

Полная энергия бойка, согласно оценкам, полученным по кино-граммам, составляет 126 кгс.м. Для возврата бойка и обеспечения в рабочем цилиндре степени сжатия, необходимой для воспламенения горючей смеси, нужна энергия 73 кгс*м. Таким образом, на полезную работу может идти 53 кгс*м, и верхняя граница оценки КПД ди-зель-импульсной машины ДИП составит 53:126 = 42$. На самом деле КПД машины ниже, так как часть энергии уходит на откатку корпуса и т.д.

Согласно тензометрическим осциллограммам давления в буферной камере и кинограммам смещения бойка, частота циклов дозелъ-им-иульсного привода ДИП при легком бойке составляет 14,5 Гц, при тяжелом - 10-11 Гц:    соответственно    полная    мощность при легком

бойке - около 18 кВт, а полезная мощность - примерно 7,55 кВт. При тяжелом бойке полная мощность равна ~ 13 кВт, т.е. почти на 30$ ниже, чем при легком.

При передаче нагрузки через пневмобуфер, а этот режим работы является предиичтительным, масса бойка несущественна для создания нагрузки на инструменте, так как боек по сути дела играет роль диафрагмы* разделяющей буферную полость и рабочий цилиндр. С другой стороны, с увеличением массы бойка растут инерционное сопротивление и потери на трение, уменьшается частота, снижается полезная мощность машины. Все это показывает, что необходимо, по возможности, уменьшать массу бойка.

4. ИСШТАНИ/1 ДйЗШ>-ШШ1ЬСН0Г0 СТРУГА НА СТЩЦЁ СИТ-1х)

На стенде СИТ-1, имитирующем крутой пласт, были проведены испытания импульсного струга с приводом ДИП и комплексом Diw~I в условиях, приближенных к промышленным. Пласт угля мощностью 0,5 м с углом падения 65° имитировался при помощи углецементного блока. Длина углецементного блока по падению составляла 10 м, сопротивляемость разрушении - 150 кгс/см.

19


В работах по испытании импульсного струга с приводом ДЩ на стенде СИТ-1 принимали участие сотрудники лаборатории технологии разработки тонких крутых пластов инж. А.Л.Кидермак и В.И.Волченков.

В работе дана методика упрощенного расчета производительности, динами-чеоких и энергетический: параметров дизель-импулъоного отруга. Приводятся расчетше формулы и номрграмш, дозволяющие определить полную и полезную энергию машины, давление й потенциальную энергию пневмобуфера, шаг скола, производительность дизеяь-импульсного струга. Описываются стендовые испытания и результаты измерения некоторых динамических и энергетических параметров дизель-импульсного струга ДИп.

Настоящая методика позволяет также производить ориентировочные расчеты некоторых основных параметров дизель-импульсных приводов для стругов. Более полная и точная расчетная схема будет разрабатываться в процессе создания и испытаний новых моделей приводов дизель-импульсных стругов.

©

Методика предназначена для использования при конструировании стругов с дизель-импульсным приводом, а также для выбора рациональных технологических параметров разрушения горного массива.

Институт горного дела им. А. А. Скочинского (ИГД им. А. А. Скочинского), 1975.

Комплекс BKC-I состоял из следующих основных элементов: базовой балки, выполненной из линейных и опорных секций с распорными стойками и домкратами передвижки, верхнего удерживающего устройства и нижней крепи сопряжения* Подача струга осуществлялась от гидродвигателя НРА-10 мощностью 100 кВт и насосной станции НУ-100.

Программа испытаний включала:

проверку работоспособности импульсного струга с приводом ДШ и комплексом BKC-I;

оценку эффективности разрушения углецементного блока;

определение тягового усилия, усилия отжатия, скорости движения и производительности струга.

В процессе испытаний толщина скалываемой стружки менялась от 100 до 250 мм, вынимаемая мощность составляла 300 мм, угол атаки резца 10°.

В результате испытаний были сделаны следующие основные выводы:

1.    Конструкция дизель-импульсного струга работоспособна и может эффективно разрушать крепкие и вязкие угли.

2.    Наибольшая эффективность разрушения массива дизель-им-пульсным стругом обеспечивается при толщине скалываемой стружки 150 мм.

3.    При рабочем ходе струга и толщине стружки 150 мм тяговое усилие не превышало 3,5 тс, скорость струга при этом составляла 0Г5 м/с, при увеличении толщины стружки до 250 мм скорость струга снижалась до 0,3 и/с, тяговое усилие возрастало до 4-4,5 тс.

В результате испытаний дизель-импульсного струга с приводом ДШ определена его экспериментальная производительность при различных толщинах скалываемой стружки (табл. 2).

5. РАЗРУШЕНИЕ ГОРНОГО МАССИВА. ПРОИЗВОДИТЕДЬНОСТЪ ДИЗЕШЬ-ИМПУЛЬСНОГО СТРУГА С ПРИВОДОМ ДИП

Метод механического импеданса [2. з] позволяет оценить глубину внедрения рабочего инструмента, если известка полезная энергия или амплитуда и длительность силового импульса на штоке рабочего инструмента, а также жесткость системы "рабочий инструмент-массив" .

20

ВВЕДЕНИЕ

Одной из главнейших задач, стоящих в настоящее время перед угольной промышленностью, является создание и внедрение новых высокопроизводительных угледобывающих машин* обеспечивающих выемку углей любой крепости, существенно улучшающих сортность добываемого угля и снижающих запыленность воздуха. В связи с этим особую актуальность приобретают исследовательские и конструкторские работы по созданию высокопроизводительных взрыво-импульсных стругов, проводящиеся в ИГД им.А.А.Скочинского. Особенностью машин взрыво-импульсного действия является их компактность, низкая металлоемкость, автономность энергоснабжения, способность развивать весьма большие мощности и при этом в широких пределах регулировать энергию импульса.

В 1973-1974 гг. лабораторией динамики горных машин и импульсной техники совместно с ОЭЗ ИГД им.А.А.Скочинского был изготовлен и испытан в стендовых условиях первый экспериментальный образец взрыво-импульсного струга, работающего на дизельном топливе (дизель-импульсный струг с приводом ДИП),

Целью испытаний являлось определение работоспособности ди-зель-импульсного струга данной конструкции,измерение его силовых, кинематических и энергетических параметров, оценка эффективности разрушения горного массива, определение производительности и рациональных параметров разрушения.

Конструирование, испытание и внедрение в промышленность добывающих машин взрыво-импульсного действия поставили новые исследовательские задачи, важнейшими из которых являются оптимизация процесса импульсного разрушения угля, оценка энергетических возможностей взрыво-импульсных устройств и их КПД, определение динамических параметров и производительности этих машин.

3

В настоящей методике на основании результатов аналитических и окоперимеиталышх исследований днзель-импульсного струга ДИП предлагается упрощенный расчет динамических и энергетических параметров и производительности добычных машин оо свободно-поршае-вым даз ель-импульсным приводом.

I, УСТРОЙСТВО даЗЛУГЕ^ШШГЬСНОХ'О СТРУГА 0 ПРИВОДОМ дат

Дизель-импульсный струг с приводом ДИП, устройство которого показано на рис* I, включает в себя корпус I, внутри которого расположены поршень-боек 2 и шток с поршнем и рабочим инструментом 3. На корпусе смонтированы толкатель 4, топливный насос 5, соединенный трубопроводом 6 с форсункой 7, клапан 8, пусковой механизм Э, воаоывахщий 10 и выхлопной II трубопроводы, продувочная емкость 12* Продувочная емкость каналами 13 и 14 соединена с компрессорно-буферной полостью 15 и рабочим цилиндром 16*

Рис. I. Устройство дизель-импульсного струга с приводом ДИП Пуск привода осуществляется сжатым воздухом. Воздух из ресивера через клапан 8 поступает в рабочий цилиндр 16 и перемещает поршень-боек 2 влево - исходное для запуска положение* Из исходного положения поршень-боек под давлением воздуха, поступившего из ресивера через пусковой механизм 9 в камеру 15, перемещается вправо, сжимает воздух в рабочем цилиндре 16, при этом поршень-боек 2 воздействует на толкатель 4 топливного насоса 5* Топливный насос по трубопроводу 6 подает топливо к форсунке 7 и впрыскивает его в рабочий цилиндр 16 привода, где образовавшаяся топливно-воздушная смесь воспламеняется.

Под давлением газов, образовавшихся при сгорании топлива, норшвнъ-бовк перемещается влево; воздух, находящийся в левой (компрессорной) полости, по каналу 13 вытесняется в продувочную емкость 12. При дальнейшем движении поршень-боек перекрывает каналы 10 и 13, отсекая компрессорную полость* сжимает воздух в буферной камере 15 и производит удар по штоку рабочего инструмента 3.

Техническая характеристика дкзель-ишульсного струга с приводом ДШ

Тип двигателя.....Свободно-поршневой,    двухтактный

с петлевой продувкой

Энергия единичного импульса (полная), кгс.м . „ . .    130

Масса бойка, кг.................19/33

Частота импульсов, импульс/с..........I5/I0

Максимальный объем рабочего цилиндра, см3 . . . *    1145

Степень сжатия.................16-20

Давление продувки, ати............0,4-0,6

Давление сжатого воздуха для пуска

двигателя, ати.................10-12

Тип топлива................Дизельное    ДД

Расход топлива на I цикл, г...........0,055

Охлаждение    •    Водяное

Тип рабочего инструмента .... Долотообразный резец

с прерывистой режущей кромкой

Общая ширина инструмента, мм.......... ЗОС

Ширина режущей кромки трех зубьев, мм...... 130

Максимальный ход инструмента за удар, мм ... .    30

Габариты струга, мм:

длина.................... 1600

ширина................... 380

высота.......... 260

Масса струга, кг................ 500

Давление воздуха, сжатого в буферной камере 15, и удар по штоку рабочего инструмента передаются на пласт угля или породный массив и производят полезную работу - разрушение горного массива Выхлоп отработавших газов из рабочего цилиндра 16 осуществляется через трубопровод II, а следующая за выхлопом продувка цилиндра 16 - через канал 14.

После удара поршень-боек под давлением воздуха, сжатого в буферной камере 15, перемещается вправо и вновь сжимает воздух в рабочем цилиндре 16. Одновременно по всасывающему патрубку 10

5

полость 15 всасывается новея порция воздуха* При подходе к крайнему правому положению поршень-боек через толкатель 4 воздействует на топливный насос 5, который по трубопроводу 6 через форсунку ? впрыскивает новую порцию топлива в цилиндр 16, и циклы работы .дизельного привода повторяются.

Дизедъ-шпульсный привод заключен в спевдальннй струговый корпус3^, в котором также располагались тогшшшй бак и другое вспомогательное оборудование- В качестве рабочего инструмента использовался долотообразный резец с прерывистой режущей кромкой.

Случайный характер преодолеваемых стругом сил сопротивления приводит к тому, что энергия генерируемых импульсов расходуется от цикла к циклу случайным образом, а это в свою очередь вызывает отскок поршня-бойка со случайной скоростью и, следовательно, энергией. В этих условиях степень сжатия воздуха в рабочем цилиндре от цикла к циклу изменяется также случайным образом, что является основной особенностью работы такого рода машин при разрушении горного массива.

2* РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ ОСНОВНЫХ ДШАМИЧЕСЖИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА ДИЗЕЛЬ-ШНХЛКШОГО СТРУГА

Рассмотрим принципиальную схему привода дазель-дапульсного струга (рис. 2).

При работе поршень-боек 1У совершает возвратно-поступательное движение в корпусе струга. Масса бойка колеблется между двумя пневматическими пружинами; слева - это воздух, сжимаемый в буферно-компрессорной полости I и продувочной емкости Ш, оправа - топливо-воздушная смесь, сжимаемая в рабочем цилиндре П.

Режим незатухающих колебаний поддерштается порциями .дизельного топлива, впрыскиваемого в рабочий цилиндр в момент, когда боек приближается к верхней мертвой точке.

Поскольку ошргшц получаемая бойком при расширении газов, которые образуются при взрывном горении топлива в рабочем цилиндре, существенно больше энергии, идущей на сжатие воздуха иневмобуфере, привод струга способен совершать полезную работу разрушения горного массива. При этом силовой импульс может пере-

х' При проектировании стругового корпуса, а также вспомогательного оборудования принимали участие инженеры КЛиЛазанцев и Л.А.Федулин.

6

даваться на рабочий инструмент кон через воздушную подушку пневмо буфера, так и непосредственным ударом бойка по штоку рабочего инструмента.


Давление в буфешо-компоессошой камере


Рассмотрим процесс расширения-сжатия в буферно-компрессорной полости (объем vy +    )    как адиабатический (рис. 2). Тогда д;*я

давления газа справедливо соотношение


у. \Г


- б


т


Ро W /

где £ - степень сжатия;

р - начальное давление; Рэ ~ I ата, патрубок соединен с атмосферой.

Показатель степени зависит от атомности газовой смеси,подвергаемой сжатию. Для буферной полости, где сжимается воздух, представляющий собой смесь двухатомных газов, 1,42. Однако ввиду того, что на практике возможны утечки сжатого воздуха из


поскольку всасывающий


Рис. 2. Принцшиальная схема привода да з е ль-w/л у ль сн о го струга:

I - всасываицее отверстие; 2, 3 - продувочные отверстия; 4 - выхлопное отверстие; 6, и - длина соответственно комп се с сер ной и буферной частей цилиндра: с, - велнчшеа вылета инструмента; $ и sj * сечение соответственно буферной и рабочей частей цилиндра

буферной емкости в момент максимального сжатия и из-за теплообмена между сжатым воздухом и корпусом привода, значение^ иногда приходится снижать до 1,37-1,28. Для рабочего цилиндра, где сжимается топливно-воздушная смесь, нужно брать значение 1,37, справедливое для трехатомных газов.

Для расчета давления по формуле (I) при различных степенях сжатия и начальных давлениях предлагаются простейшие номограммы (рис. 3 и 4).


В дизелъ-импульоном приводе ДИП объем продувочной полости VlTl = 3000 см3, а объем буферно-компрессорной полости (цилиндра) V - 3300 см3.

1    2    3    Ц    5678910    2    3    9    5    6    7    *9100

рдс. НомоГсамма для определения давления в Оуфориой камере

ари £ =1,42


(3)

В момент, когда (Зоек перекрывает отверстие 2 (рис. 2), давление в пшдуьочной емкости Рп достигает величины:

“    "    (VV5Vf V/-7T7-/

' т W

8

где Рк - давление в буферно-компрессорной части цилиндра;

S - сечение цилиндра буферно-компрессорной части привода;

- длина компрессорной части цилиндра;

VK - объем компрессорной части цилиндра.

При этом VT - Ук + Vf , где Vp- объем буферной части цилиндра.

1    2    3    4    5    6783    10    2    3    J)    5    И83    1QQ

Рис. 4. номограмма душ определения давления в буферной камере яри 5 = 1,3?


Избыточное давление, которое обеспечивает продувку рабочего цилиндра, равно

/

ЬРп

к \т

/ .    (3)

V * V-

Г ш