Пристрій для віброобробки гірського масиву та спосіб його настроювання

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при ведении горных работ на выбросоопзеных пластах в породах, склонных к пучению. Цель изобретения повышение эффективности и снижение энергоемкости процесса виброобработки горного массива (ГМ) за счет обеспечения околорезонансных режимов воздействия и самоочищения поверхности контакта устройства с ГМ. Устр-во содержит вибровозбудитель (ВВ) с упругими связями и буфером. прижимную плиту (ПП) и узел прижатия. Устанавливают ВВ и-буфер на ПП и соединяют с ней посредством упругих элементов. На одной из продольных сторон ПП снабжена лемехом и симметрично расположенными относительно продольной оси 8В и закрепленными на ПП загрузочными емкостями, служ а щ и м и для з а п о л н е н и я б а л л а с т о м . Эффективная работа устр-ва достигается путем выбора оптимального зазора между ВВ и буфером и жесткости упругих элементов и буфера. Устр-во может перемещаться автономно по почве выработки при использовании в качестве ВВ маятникового вибратора. Для несимметричной обработки ГМ буфер выполняют различной жесткости, разделенным не менее, чем на две части вдоль продольной оси ВВ, а для присоединения устр-ва к забойным механизмам оно снабжено соединительными шарнирными звеньями. Для настройки устр-ва устанавливают амперметр в цепь двигателя ВВ и контролируют работу ВВ по величине тока, предварительно тарируют режим работы ВВ путем регулирования величины зазора между ВВ и буфером и механическую настройку в случае превышения значений ускорений ВВ по отношению к определенным по тарировочной зависимости. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к горно-добывающей промышленности и может быть использовано при ведении горных работ на выбросоопасных пластах в породах, склонных к пучению. ..... v; 1 ^; •'•;•; '••••-• Цель изобретения - повышение эффективности и снижение энергоемкости процесса виброобработки горного массива за счет обеспечения околорезонансных режимов воздействия и самоочищения поверхности контакта устройства в горным массивом, а С 1705564 также обеспечение автономного перемещения устройства по почве выработки, несимметричной обработки массива, несимметричной обработки массива, присоединения устройства к забойным меха- 5 низмам и повышение безопасности горных работ за счет обеспечения дистанционного контроля за параметрами работы устройства. На фиг. 1 представлено устройство, об- 10 щий вид; на фиг.2 - тарировочные кривые для осуществления способа настройки и контроля работы устройства. • • Устройство состоит из прижимной плиты 1, на торце которой закреплен лемех 2, 15 балластных емкостей 3. выполненных в виде симметрично расположенных полых баков, буфера 4, выполненного в виде резинометаллмческого элемента, регулировочных шпилек 5, на которых размещены упругие 20 связи 6. выполненные в виде резинометаллических элементов, между которыми при помощи гаек 7 фиксируется вибровозбудитель 8. На прижимной плите 1 установлен 25 кронштейн 9, соединенный с конусом вибровоэбудителя 8 упругой регулируемой по длине связью 10, выполненной в виде регулировочного винта с резиновой лентой. Прижимная плита 1 снабжена шаровыми 30 шарнирами 11, расположенными симметрично относительно продольной оси вибровозбудителя 8. Шаровые шарниры 11 могут использоваться для крепления установки к средствам для ее перемещения, например 35 выемочному ^комбайну, конвейеростругу или прочим средствам механизации в забое. Устройство для- виброобработки горного массива работает следующим образом. При обработке массива в подготови- 40 тельной горной выработке предварительно собранное устройство устанавливают прижимной плитой на почву выработки и подключают к шахтной электросети Деформацией упругих связей 6 при помощи закру- 45 чивания (откручивания) гаек 7 формируют зазор между буфером 4 и вибровозбудите- ' лем 8, обеспечивающий реализацию требуемых динамических режимов воздействия. Емкости 3 заполняют балластным материа- 50 лом (горной породой, водой), обеспечивая прижатие плиты 1 к горному массиву. После этого производится дистанционное включение устройства, которое производит виброударную обработку, например, почвы 55 горной выработки. Перемещение устройства на почве горной выработки может осуществляться при помощи лебедки. При движении устройства по выработке лемех 2 обеспечивает зачистку почвы и тем самым обеспечивает плотный контакт плиты 1 с массивом. При необходимости автономного перемещения устройства по почве горной выработки в качестве вибровозбудителяиспользуют маятниковый аибратор, направление приложения вектора силы у которого смещается путем отклонения корпуса на щарнире от горизонтальной оси в направлении, противоположном направлению движения устройства, при помощи упругой регулируемой связи 10, закрепленной на кронштейне 9, Это позволяет устройству перемещаться по почве выработки. При обработке угольного пласта, например, в щитовой лаве плита 1 может прижиматься к массиву БОДИЛОМ спектроструга на шаровые шарниры 11. При необходимости несимметричного нагружения массива (вызванной, например, обработкой кутковых зон сечения выработки) буфер выполняют разделенным по продольной оси не менее чем на две части с различными жесткостями путем установки резиновых элементов с различным модулем упругости (например, транспортной ленты и пористой резины). Это позволяет более интенсивно нагружать массив виброударными воздействиями со стороны более жесткого буфера. Для эффективной работы устройства суммарную жесткость упругих элементов СА ижесткостъ. буфера СБ определяют из соотношений СА = (0,5-0,8) U а?, СБ = ( Ю ~ 2 5 ) М О ) 2 , (1) а величину зазора между вибровозбудителем и буфером выбирают из условий = (0,2-0,35) ГПо ГСОр (2) Mh ' где О) - угловая частота вынужденных колебаний; М - приведенная масса подвижных частей вибратора, то г - статический момент дебалансов вибратора; (Do - частота осциляторного резонанса колебательной системы; h - коэффициент демпфирования упругих элементов. Соотношение (1) определяет отстройку линейной системы вибратор - упругие элементы от резонанса, регулируя область существования виброударных режимов в системе. Соотношение (2) определяет уровень реализуемых виброударных ускорений и периодичность ударных взаимодействий. Соотношение определяет устойчивость pea 1705564 ' лизуемых виброударных режимов и их пери(изменение режима воздействия может проодичность. изойти, в частности, вследствие заштыбовки зазора или другим причинам) по Настройка устройства для виброобравеличине тока в цепи питания двигатели ботки горного массива производится следу5 вибровозбудителя- Для этого на графике тающим образом. рировочных кривых (см. фиг.2) в диапазоне Устройство предварительно размещазазора (2-2,9)'10" м определяют соответстют на жестком основании (не показано) и вующее значения эффективного тока (крификсируют на нем прижимную плиту 1. В вая 12). Принятые значения зазора цепь питания электродвигателя вибровозбудителя включают амперметр эффектив- 10 проецируют на кривую 12 (точки г и д), ных значений тока, например Н390, и на которым соответствуют эффективные значевибровозбудителе 8 размещают датчик кония тока (1,5-1,9) А. В случае отклонений лебаний, например КД31, подключенный к значений тока от оптимальных значений освиброизмерительной аппаратуре, напританавливают установку и осуществляют ее мер ВШВООЗ. После этого при помощи гаек 15 настройку (подтягивание болтов, профилак7 деформируют (сжимают) упругие связи 6, тика, расчистка зазоров и пр) на рабочем обеспечивая натяжение (отрицательный заместе. зор) между буфером и вибровозбудителем, Формула изобретения определяемое по зависимости 1. Устройство для виброобработки горН = то г О?/(СА + СБ - М о?), 20 ного массива, включающее вибровозбудигде СА И СБ - соответственно жесткость тель с упругими связями и буфером, упругих элементов и буфера; прижимную плиту и узел прижатия, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения то г - статический момент дебзлансов эффективности и снижения энергоемкости вибратора; а>~ угловая частота вынужденных коле- 25 процесса виброобработки горного массива за счет обеспечения околорезонансных ребаний; жимов воздействия и самоочищения поверМ - приведенная масса подвижных чахности контакта устройства с горным стей вибратора. массивом, вибровозбудитель и буфер устаЗатем подают на клеммы двигателя вибровозбудителя электрическое напряжение 30 новлены на прижимной плите и соединены и после установления стационарного режис ней посредством упругих элементов, прима регистрируют эффективное значение тожимная плита на одной из продольных по ка и пиковые ускорения корпуса отношению к вибровозбудителю сторон вибровозбудителя. В процессе работы вибснабжена не менее чем одним лемехом и ровозбудителя ступенчатоуменьшают натя- 35 симметрично расположенными относительжение (увеличивают зазор) вплоть до срыва но продольной оси вибровозбудителя, завиброударного режима и строят тарировочкрепленными на прижимной плите ные кривые величины тока 12 и ускорения загрузочными емкостями, служащими для заполнения балластом, например водой, 13 в зависимости от зазора (а, б, в к,и) (а , 1 1 1 6, в к , и ) (фиг.2). На месте проведения 40 при этом суммарные жесткости упругих элементов СА И буфера СБ равны работ по виброобработке массива на тэриСА = (0,5-0,8) М о?; ровочном графике определяют величину заСБ = (10-25) М й Д зора, обеспечивающего реализацию где М - приведенная масса подвижных часрежима стребуемыми ускорениями, определяемыми параметрами динамического воз- 45 тей вибровозбудителя; действия. Например, необходимо со- угловая частота вынужденных колевоздействие с ускорением порядка (500баний, 625) м/с^ На шкале ускорений находят неа величина зазора е между вибровозбудитеобходимый диапазон (г - д1), проектируют лем и буфером равна точки на тарировочную кривую ускорений е 10,2 D,J5) M h , 13 Значениям ускорений соответствует зазор t = (2-2,9)-W4 м. При этом выбранный где ль г - статический момент дебалансов" зазор должен удовлетворять условию I = вибровозбудителя; 1 (Do - частота осциллярного резонанса • (0,2-0,35) „°. , . При помощи гаек 7 уста= 55 колебательной системы; Мп нэвливают выбранный зазор и производят М - приведенная масса подвижных часвключение вибровозбудителя Контроль зз тей вибровозбудителя; реализуемым динамическим режимом возh - коэффициент демпфирования упрудействия на горный массив осуществляют гих элементов. 1705564 2. Устройство п о п . 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения автономного перемещения устройства по почве выработки, вибровозбудитель выполнен в виде маятникового вибратора, корпус которого соединен посредством упругой регулируемой по длине связи с кронштейном, закрепленным на плите. 3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью несимметричной обработки массива, буфер, расположенный на прижимной плите, разделен на продольной оси не менее чем на две части с различными жесткостями 4 Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ю ід є є с я тем, что, с целью присоединения устройства к забойным механизмам, прижимная плита снабжена соединительными шарнирными звеньями, расположенными симметрично относительно продольной оси вибровозбудителя. 5. Способ настройки устройства для виброобработки гарного массива, включающий установку амперметра в цепь двигателя вибровозбудителя и контроль режима работы вибровоэбудителя по величине тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффектвности и снижения энергоемкости процесса виброобработки горного массива за счет обеспечения околорезона-нсных режимов воздействия и самоочищения поверхности контакта устройства с горным массивом предварительно производят тарировку работы устройства путем установки начального натяжения между 8 буфером и вибровозбудителем, определяемого по соотношению Н = то г оМСд + Св - М о?), 5 10 15 20 25 30 35 где гпоГ- статический момент дебалансов вибровозбудителя; ( й - угловая частота вынужденных колебаний; СА И СВ - соответственно жесткость упругих элементов и буфера; М - приведенная масса подвижных частей вибровозбудителя, после чего подают электрическое напряжение на двигатель вибровозбудителя и ступенчато снижают натяжение до образования зазора между буфером и вибровозбудителем и увеличивают указанный зазор до величины, при которой происходит срыв виброударного режима, при этом на каждой ступени изменения величины зазора после установления стационарных колебаний вибровозбудителя регистрируют эффективные значения тока и пиковые значения ускорений корпуса вибровозбудителя, по которым строят тарировочные характеристики в координатах зазор - ток - ускорение, затем устанавливают зазор по заданной величине пиковых ускорений и производят виброобработку массива, причем контроль виброударного режима осуществляют дистанционно по величине тока в цепи питания двигателя и в случае превышения допустимых определенных по тарировочной кривой значений ускорений вибровозбудителя производят механическую настройку устройства на месте его установки. фае і 1705564 Редактор А Долинич Составитель Б.Терентьев Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая Заказ'181 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101