Пристрій для стабілізації динамічного процесу руйнування міцного ґрунту або гірських порід

Реферат: Пристрій для стабілізації динамічного процесу руйнування міцного ґрунту або гірських порід містить базову машину з гідроприводом робочого обладнання та навісним гідроударним органом, який має гідравлічний зв'язок з гідроприводом базової машини, трипозиційний гідророзподільник, який гідравлічно з'єднаний з поршневою та штоковою порожнинами гідроциліндра підтискування. До поршневої порожнини гідроциліндра підтискування через додаткову гідролінію приєднаний мультиплікатор, який містить корпус з підпружиненими поршнем та штоком. Між штоком і корпусом утворена камера мультиплікації, в якій розташована ліофобна система (робоче тіло) визначеного об'єму з властивістю потужної дисипації енергії імпульсної віддачі від гідроударного органа. UA 88954 U (12) UA 88954 U UA 88954 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до машинобудування, а саме до землерийних будівельношляхових, а також до гірничих машин. Відомий спосіб розробки міцного ґрунту або гірських порід, при якому гідронасосом збільшують тиск робочого середовища та, впливаючи цим тиском на поршень силового циліндра, переміщують землерийний робочий орган [1]. Відомий спосіб розробки міцного ґрунту або гірських порід, при якому, для підвищення зусилля впливу на ґрунт, в нагнітальну магістраль з боку насоса вбудовані підсилювачі тиску мультиплікатори, які працюють в статичному [2] або в повторно-статичному [3] режимах. Відомий пристрій для розробки міцного ґрунту з використанням як виконавчих органів пристроїв ударної дії [4], які реалізують циклічний повторний режим впливу ударних навантажень на ґрунт. При цьому з підвищенням опору гірської породи виникає необхідність в відповідному підвищенні динамічної дії на породу, що призводить до перевантаження гідроприводу базової машини та її металоконструкції, порушення її стабільної роботи та підвищення коефіцієнту динамічності. Відомі пристрої стабілізації коливань та зниження коефіцієнта динамічності, які включають різноманітні демпфери та пружні елементи [5], як в самому виконавчому органі так у вигляді хвилевидного оболонкового елемента зв'язку [6]. Недоліком відомих пристроїв для зниження амплітуди коливань є незначна дисипація енергії коливань, за якої можуть виникнути резонансні явища в конструкції базової машини. Відома ліофобна система на основі репульсивних клатратів [7] для накопичення або розсіювати енергії, та відомі способи використання такої системи і пов'язані з нею пристрої [8]. Пристрої, які включають ліофобну систему (робоче тіло) значно знижують динамічне навантаження частин машин та механізмів [9]. Недоліком в застосуванні ліофобної системи є її ефективна робота лише за умови повного розвантаження та навантаження значним тиском (більше 15 МПа). При цьому середовищем для проявлення дисипативних властивостей ліофобної системи є вода або інша неагресивна рідина. В реальній практиці застосування гідравлічних механізмів і машин одними найбільш поширеними робочими рідинами є мінеральне масло або інші агресивні рідини. З метою усунення указаних недоліків запропонований пристрій для стабілізації динамічного процесу руйнування міцного ґрунту або гірських порід [10], який приймається як найближчий аналог. Пристрій містить базову машину з силовим гідроциліндром, навісним гідроударним органом, що має гідравлічний зв'язок з гідроприводом базової машини, причому гідропривід складається з гідронасоса, гідромагістралі, розподільника, що з'єднаний зі штоковою порожниною силового гідроциліндра, а керуюча - через гідроорган керування мультиплікатором зв'язана з розподільником, причому гідроорган управління мультиплікатором виконаний у вигляді чотириходового трипозиційного розподільника з гідроуправлінням, в одній позиції якого основний розподільник з'єднаний з поршневою порожниною силового гідроциліндра, керуюча порожнина мультиплікатора з'єднана зі зливом, в другій - основний розподільник з'єднаний з управляючою порожниною мультиплікатора, в третій позиції основний розподільник з'єднаний з поршневою порожниною силового гідроциліндра, а управляюча порожнина мультиплікатора з'єднана зі зливом, при цьому гідроуправління трипозиційного розподільника з'єднане з основним розподільником, новим є те, що гідроударний пристрій має зв'язок з лінією злива і зв'язок з лінією нагнітання через двоходовий двопозиційний розподільник з управлінням від силової порожнини мультиплікатора через зворотний клапан і дросель, що регулюється, причому в одній позиції гідроударний пристрій відімкнений від лінії нагнітання, а в другій має з нею гідравлічний зв'язок. Недоліком найближчого аналога є те, що величина статичного притискування як і в випадку статичного впливу на масив, обмежена масою машини і запобіжними елементами гідросистеми. Отже, в процесі динамічного навантаження реакцією віддачі від імпульсного виконавчого органа в коливання приводяться частини машини з незначною дисипацією енергії, оскільки в конструкції базової не передбачені пристрої дисипації віддалені від гідромолота, а лише пристрої зниження амплітуди імпульсу за рахунок підресорювання [5]. Відсутність елементів з ефектом значної дисипації призводить до виникнення резонансних ефектів, перевантаження елементів конструкції машини та зниження її надійності. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого пристрою шляхом використання мультиплікатора дисипативної дії з ліофобною системою, що дозволяє підвищити надійність базової машини, її гідроприводу та підвищити ефективність імпульсної системи 1 UA 88954 U 5 10 15 20 25 30 35 збільшенням енергії імпульсів, розширенням діапазону частот коливань з можливістю адаптації імпульсної системи до умов технологічного процесу руйнування гірських порід. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для розробки міцного ґрунту або гірських порід, який містить базову машину з гідроприводом робочого обладнання та навісним гідроударним органом, який має гідравлічний зв'язок з гідроприводом базової машини, трипозиційний гідророзподільник, який гідравлічно з'єднаний з поршневою та штоковою порожнинами гідроциліндра підтискування, новим є те, що до поршневої порожнини гідроциліндра підтискування через додаткову гідролінію приєднаний мультиплікатор, який містить корпус з підпружиненими поршнем та штоком, причому між штоком і корпусом утворена камера мультиплікації, в якій розташована ліофобна система (робоче тіло) визначеного об'єму з властивістю потужної дисипації енергії імпульсної віддачі від гідроударного органа. Суть корисної моделі пояснює креслення. Пристрій складається із базової машини 1, стріли 2, рукояті 3, гідроударного пристрою 4 з інструментом 5, гідроциліндра підтискування 6, з штоковою та поршневою порожнинами відповідно 7, 8, виносних опор 9. Гідроциліндр підтискування 6 з'єднаний через лінії нагнітання 20 і зливу 10, в які вмонтовано трипозиційний гідророзподільник 11 з робочими положеннями золотника "а" - нейтральним, "б" - для з'єднання штокової порожнини 7 через гідролінію 13 з лінією нагнітання 20, а поршневої порожнини 8 через гідролінію 12 зі зливною лінією 10, "в" реверс: з'єднання штокової порожнини 7 через гідролінію 13 з лінією зливу 10, а поршневої порожнини 8 через гідролінію 12 з лінією нагнітання 20. В гідролінію 12 вмонтовано дисипативний мультиплікатор 14. Мультиплікатор 14 містить корпус, в якому знаходиться підпружинений пружиною 16 поршень 15, який жорстко з'єднаний з штоком 17. З боку гідролінії 12 між торцем поршня і корпусом утворена камера нагнітання Н, між поршнем, штоком і корпусом - дренажна порожнина Д, а між торцевою частиною і корпусом - камера мультиплікації М. Попередньо в камеру мультиплікації М введена ліофобна система (робоче тіло) 18 і до камери підімкнуто гідравлічний акумулятор 19. Пристрій для розробки міцного ґрунту або гірських порід працює таким чином. Гідронасосом через гідролінію нагнітання 20 подається робоча рідина, яка, в позиції "в" розподілювача 11, через гідролінію 12 подається в поршневу порожнину 8 гідроциліндра підтискування 6, здійснюючи подачу гідроударного пристрою на гірський масив. При ввімкненні гідроударного пристрою 4 на інструменті 5 виникає реакція віддачі RA та відповідно динамічна реакція RB на виносних опорах 9 базової машини 1. В процесі імпульсного навантаження збільшується реактивний тиск р1 в гідролінії 12 і відповідно в камері Н мультиплікатора 14. При цьому поршень 15 і шток 17 переміщуються в бік камери мультиплікації М, стискаючи в ній рідину до тиску р2, який визначається залежністю p2  p1 / kм , де k м - коефіцієнт мультиплікації, 2 k м  d1 / d2 . Застосування мультиплікатора дозволяє знизити тиск дії на ліофобну систему, що 2 40 45 50 55 важливо для її надійної роботи, оскільки при розвантажені системи тиск в камері мультиплікації повинен наближатися до нуля, що дозволяє реалізувати режим перезарядки ліофобної системи [7]. З іншого боку розмикання камери мультиплікації М та камери нагнітання Н дозволяє як рідину для ліофобної системи використовувати нейтральну неагресивнурідину оптимальної взаємодії з ліофобною системою (наприклад, водну емульсію). Як відомо, в кожному циклі стиснення рідини з ліофобною системою здійснюється потужне розсіювання енергії [7]. При періодичному розвантажені системи тиск p1 знижується і під дією стисненої рідини в камері М і пружини 16 з'єднані поршень 15 і шток 17 повертаються у вихідне положення. Далі цикл повторюється. Технічний результат при використанні корисної моделі полягає в зниженні динамічного навантаження на базову машину і підвищенні продуктивності руйнування міцних ґрунтів або гірничих порід. Джерела інформації: 1. Беркман И.А., Раннев А.В., Рейш А.К. Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы. - М.: Высшая школа, 1977. - с. 131. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 588302, МКВ Е02 F3/42, 1975. 3. Авторське свідоцтво СРСР № 1263774, МКВ Е02 F9/22, 1984. 4. Авторське свідоцтво СРСР № 581253, МКВ Е21 С3/20,1976. 5. Сліденко В.М., Шевчук С.П. Стабілізація функціонування гірничої машини з імпульсним виконавчим органом: монографія. - К.: НТУУ "КПІ", 2012. - 192 с. 6. Сліденко В.М., Ханох П.М., Неліпа В.І. Рама екскаватора.// Патент на винахід в Україні № 1105. Бюлетень № 3, 30.12.93 р. 2 UA 88954 U 5 10 7. Ерошенко В.А., Лазарев Ю.Ф. Реология и динамика репульсивных клатратов/ Прикладная механика и техническая физика. Т. 53, № 1. Новосибирск: изд. Сиб. отд. РАН, 2012. - С. 114131. 8. Eroshenko V.A. Heterogeneous structure for accumulating or dissipating energy, methods of using such a structure and associated devices. United States Patent № 6,052,992. Apr. 25, 2000. 9. Ерошенко В.А. Влияние удельной межфазной поверхности в гетерогенной лиофобной системе на наблюдаемые термоэффекты в процессе ее изотермического сжатия/ Журнал рос. хим. общества им. Д.И. Менделеева, М. 2002. т. XLVI, № 3, С. 31-38. 10. Сліденко В.М., Шевчук С.П., Лістовщик Л.К. Пристрій для розробки міцного грунта або гірських порід. Деклараційний патент на корисну модель. № 13788. Бюл. № 4, 17.04. 2006 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Пристрій для стабілізації динамічного процесу руйнування міцного ґрунту або гірських порід, який містить базову машину з гідроприводом робочого обладнання та навісним гідроударним органом, який має гідравлічний зв'язок з гідроприводом базової машини, трипозиційний гідророзподільник, який гідравлічно з'єднаний з поршневою та штоковою порожнинами гідроциліндра підтискування, який відрізняється тим, що до поршневої порожнини гідроциліндра підтискування через додаткову гідролінію приєднаний мультиплікатор, який містить корпус з підпружиненими поршнем та штоком, причому між штоком і корпусом утворена камера мультиплікації, в якій розташована ліофобна система (робоче тіло) визначеного об'єму з властивістю потужної дисипації енергії імпульсної віддачі від гідроударного органа. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3