Актуальные проблемы в машиностроении №2 2015

Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2

Technological Equipment, Machining

Attachments and Instruments

____________________________________________________________________

320

значительная доля ручного труда, быстрое утомление обслуживающего персонала, низкая

производительность труда. В связи с этим, актуально, создание оборудования с малыми мас-

согабаритными параметрами и экономичными расходными характеристиками, что позволяет

также использовать компактные источники сжатого воздуха.

Теория

Анализ технических характеристик существующих пневмоударных машин показыва-

ет, что их развитие и совершенствование осуществляется в первую очередь за счет наращи-

вания энергии единичного удара и увеличения массогабаритных параметров машин. Нара-

щивание ударной мощности при этом сопровождается снижением частоты ударного воздей-

ствия с 6 – 7 до 1 – 2 Гц. Указанный подход имеет свои существенные ограничения и к

настоящему времени практически исчерпал себя. Поэтому главный резерв повышения про-

изводительности технологического процесса заключается в определении рационального со-

четания энергетических параметров ударного воздействия, оказывающих наибольшее влия-

ние на эффективность внедрения погружаемого элемента в упругопластичную грунтовую

среду.

Эксперименты, проведенные на базе Института горного дела СО РАН показали, что

при скорости соударения ударника и корпуса на уровне 4 м/с и массе ударника 4 кг может

быть достигнута энергия в пределах 30–40 Дж. Такой уровень энергии пневмоударных меха-

низмов является достаточным для преодоления лобового и бокового сопротивления грунто-

вой среды, например, при проходке лидерных скважин диаметром до 60 мм и погружении в

грунт металлических элементов малого поперечного сечения [3, 4]. Для обеспечения высо-

кой производительности технологического процесса частота ударного воздействия в устрой-

ствах должна быть не менее 10 Гц.

На основе результатов экспериментальных исследований в лаборатории механизации

горных работ ИГД СО РАН разработан и создан малогабаритный пневматический механизм

ударного действия с двумя управляемыми камерами (рис. 1) [5].

Механизм обладает энергией единичного удара 30 Дж и частотой ударов 22 Гц, имеет

диаметр Ø 0.073 м и длину 0.56 м при этом его масса составляет 13.5 кг.

В условиях конструктивных ограничений на радиальные размеры пневмоударного

механизма, определяемые размерами скважины, достоинством схемы воздухораспределения

с двумя управляемыми камерами является: 1) использование в работе по перемещению удар-

ника всей площади его поперечного сечения, как на прямом ходу, так и на обратном ходу,

что позволяет максимально в рамках данной системы воздухораспределения повысить удар-

ную мощность машины; 2) возможность повышения частоты ударов; 3) уменьшение длины,

по сравнению с пневмопробойником, при одинаковых радиальных размерах; 4) конструк-

тивная простота, и вследствие этого, высокая надежность; 5) возможность реверсирования

направления.

Рис. 1.

Общий вид экспериментального образца пневмоударного механизма с двумя управляемы-

ми камерами:

– корпус с наковальней;

– ударник;

– патрубок;

– гайка;

– амортизатор