Ударный узел электромагнитного перфоратора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1234610 А1 дц 4 Е 21 С 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Z7+

24

25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3813533/22-03 (22) 19.11.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (71) Институт горного дела АН КазССР (72) А. А. Калашников, Ш. А.-Г. Болгожин, В. К. Вороненко, В. И. Ляшков, A. A. Козлов и А. И. Пикулькин (53) 622.233.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 904139, кл. Н 02 К ЗЗ/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР ¹ 782072, кл. Н 02 К 33/12, 1980. (54) (57) УДАРНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРФОРАТОРА, установлен- ного на податчике, включающий размещенные в магнитопроводе катушки прямого и обратного хода, состоящие из секций и установленные на немагнитной направляющей, во внутренней полости которой размещен ферромагнитный боек, а у торцов хвостовик буровой штанги и ограничитель хода бойка, систему каналов для подвода хладагента к секциям катушек, магнитопроводу, направляющей к бойку, и систему питания катушек от сети переменного тока на тиристорных ключах с управлением тиристорами на RC-элементах, отличающийся тем, что, с целью стабилизации работы перфоратора за счет автоматического регулирования положения ограничителя хода бойка, ударный узел снабжен следящей системой, содержащей датчик энергии удара с блоком преобразования, шаговый двигатель с блоком управления и микроЭВМ, при этом шаговый двигатель установлен на податчике и кинематически связан с ограничителем хода бойка, а датчик энергии удара установлен на ограничителе хода бойка и ж электрически связан с блоком управления шаговым двигателем через блок преобразования и микроЭВМ.

1234 610

И:306p(T II HE <)тпосится K I op! IOH про>»>ивлев»ости и чожет с)ыть Hclloëhdîâ«ilo B ы,гек РОМ с! ГII HTI »>I X I(E, РфО!) cl I OP сi Х, » (JC. ;(П с33 Пс) I(. П1 1 hix .i, I H 6>>PE. fl HЯ (1111 > PОВ и с K13cl ж If Jl (3 I!(>— родяv .!к>бой крепости. ! )с>лью изобрет(llH5t яв.(яется стыби, !if«ilЦИ Я P300Thl чДЯ РПОГО З,1Я 3. IC КТРО" 13 ГJI HТпого перфоратора, устяповлеппого llii Ilo;(;i чике, расширение его фупкциопя.lk>Jfhix щхзможпостей, повып!епис падсжпости H ыпергии удара. 10 ! (3 фи Г. 1 и:306р3 жеll 3.1(к! ром 3 Гfl H 1 Ilh!H перфоратор с предлагаемым ударным узлоч, продольный разрез; пы фиг. 2 уст»вовка перфоратора па податчике; пы фиг. 3 сечение Л А па фиг. 2; на фиг. 4 <(1 > чение Б-- Б пя фиг. 2; на фиг, О схем« питапия ударного у:зля ылектромягl!JITII»l перфоратора; пы фиг. 6 б.н>к-схем« с,!едящей системы ограпичитс 15(ходя бойка; па фиг. 7 блок-схема алгоритмы работы микроЭВМ.

Ударный узел ялектрома гпитного пс рфоратора (фиг. 1 4) 0.(åðæHT магпитопроВо. (, состояп(ии из ярма 1 (.;(Бои пычи стенками (корпусы), пс ре.(пего 2, сретпего 3 и заднего 4 полк>сов, катх и!ки 1(рямого 5 2

H 06P 3 1 I IOI » 6 ХО,(3, K« >K, 1сз Я Н3 К»ТОР Ы Х состоит из секций. Катушки прямого 5 и обратного ходы 6 уcT«JIOBлепы »я ilci!Ягнитной i!3!t p«Bляк>щей 7, во 13kfyTpelf licit полости которой расположеп ((>cppoit«If!«! боек 8 с пРодольиыми пызами 9 lie! с го

30 бОкОВОЙ по(! pxiiocTH, В:зсlимодеЙс(В" 10»(и1! хвостовикоч 10 буровой ппанги 11 и огрыпичитслс м:(оды 12 бойка 8. Хвостовик 10) и ограничитель 12 vo.(я раз мещепы с. ря:3ных сторон паправляющей 7. Огрыничпгсль ., 3

12 хода имеет с ьемну<о цилипдричс скз к> часть 13, па боковой поверхпости кот»р»и

ИМ(.Ю 1 Ся Про,(ОЛЬПЫ(. Пcl«Ы 14.

Посредством пазов 9 и 14 впу гp«» k! 5151 полость паправляк>щей 7 сс>общастся с атмосф(pOH. Г.ИС Т(. чя K« ll «. !ОБ . (.151 IIO, I I30,(ci хгicl;(- 40

cl ГС ПТс! OX ВЫТЫБс)Е1 ВСE> СС KIIH H K«Ti JIIE.c V« )

6, 5! p it () 1, I l(p(., I I I H l. 2, С р(Спи Й 3 lt З;1;(и и и 4 110.>! 10(hl, I! 3 ll pc»3.15!K) IH i K) < H 60E. V. 8.

Г:екции к«гу пек 5; 6 рызмс Itic пы B к«ркасых 15, кс>торыс и>!(!<Гс фл«пцы 16, выПОЛНЕППЫС ИЗ ПС М!3!.ПИ Гllol t) Чатсрпя.lcl (II(—

4с мыгп!!твой с(cl.iè), а с;.»!и ЯРк«сы 15 выI1Î.»1ЕПЫ П < Т(31 !1;! ПЕССJI » 51 I!.! ПОВС Р >, ПОСТ(, флапцС в 1 () с, I(: I I I »O. I HI(!Hli 1 !c О ж ИЫ(Горцовыс п»!<ер. и» "1:! ф.lclllll(6 сосди)ц пы

>0 ем р;! Ир«(е,l< f»IJ>lx по»кр ..!.И()с (и по>1»с<< !!

1 > и 1 8. Г ..0(, I H ll(l»»>it. i к«.! c»»»>l iil <) 6j)ii 3<> il

<, . Ic! Hl»>I I »6!)cI >ix0I т(ii,!006чеппики Б (зидс . ;). I .(Сьы: Ilo,!Ос "clc 19. 11ол(>сти 1!

" il»»OI СSI (<> I I <)И CÒOf)()III>l С Il»,I»t SI >!И еплообч(! .,Икс>в, с .(pv гой < Гop»l!h!

Ос. H ., (<>06!1(el!0 I Cÿ С it() l!3<) !Hill I ",,!.», i, It .;

1 oP» i! - < J, ci Ilo 1 ocòè 1 8 )" i .:),5i HI Il il кол. IE к!Ором 21. В »сре,»!< ч 1;,!I< c. Бы(юл-! (. iû капялы 22 и 2:1. (i;«:,, 2" I п,(р«вли <ески «(>сдit s!< И«пори>к> м<ыгистрыль (пе

llOKil 3ciilcJ) С !:» Н)153»IHi1 КО.I,IÅÊòÎÐÎÌ 20, а кi»lkiл 23 . и:Б,!ически сoе;(ипяет внутренпюю»().f<)(. <прс)Б,!я<ошей 7 с каналом 22., (россе»(ч 24 регулируется подача х131«! CПт«БО;1,!УIPCc»ii!0K> ПОЛОСТЬ ПЫПРаВЛЯК><цс и 7 Рii ",:i<>!ipk! B<)д 25 сос (ипяет полость

26 .ч< H;(i;((30 JJ I!I Iit H стенками яр ч а 1 с м (!>топ 27 <н>к»вой и ром ы Бки.

В(>ап(с3иис О > ровой и!тып! Ii 1 1, cB5!Bd»lioH хвоеT»13i voit 10, ос(!lie с<.в.)я(ТсН ilol30poTl»>1i(меvdl»1 >toit, сос! Оящих! из 31с ктродвигы.гсля 28 с рсд< к !Ором 29.

» (И.IH(I.»,,ic» H Oi рОВОИ JJITыll I И 1 1 п3

:!с)ООЙ 06(ll(!i»!cl(1 Cß 13H JfTOI!hl!>t подаТч ИКОМ, с<н"г<>я!цич H 3 п»пр, Б.!яю!цс и рычы 30, випт;! 31 ш)дачи, ->.!ектродвигятеля 32 с редуктор»< 33. Могут 6I,! i h H(!н>л ьзова и ы и друГii(I»I»>l IIO («Hk()l : и!(СBilc!TlfЧССКИС, ГИДР«Б,!(fH((КИС ll Pi I ИЕ.

К»1> !. .:. 5 i 6 иг. 5) питаются от

< с! и»(р(,, ппо! О l»K» !с рс:3 тиристоры 34 и 35 со(. !к с !3(пп< х iip»Bлепие тиристоpoii 34 !31 iit(). (пс по п«рс зис г»рс 36, копдепс«т»!и 37 и .(И< .iii. 38 и 39,;1 у!(рявлс иие

1ири I!If)oil,)5 и;3 резис!Орс 40, копдеп ci г<)р; (1 H дио.и., 42 и -!3.

Г)l р;!Бичитель 12 xo;lы бойка 8 сilабжен

<, (с .is! Ill(è c Jf (BI с мои, сo.lc f) ж()п(с и (((>it I . 6) .и1 !Ик (4 зп pl ии удяря, (Hl fl«.I кс>(»рого

ll f)()H<)I> и; (,H Ii, BIIE ргпи м, 13рсl бойкя, 6, îê

45 пр< О<)р(! <О!<сыпи>! с I li;J, I«,èò«»êil 44, II! clI овып .(f!li! Г«ль 46. 6л»к -(7 управ,i(. IIJIH

IIIcl1<)13 >l×,(B! «тСЛЕЧ 4<) И ЧИКРОЭВМ !8., (cl Гtl lt K ! i (Tc»1013,! Сп (ф ИГ. 2 ) Ht IO(j) (. ((I и(H I I o и ы ()! р я и и l J l I c .!; 1 2 х О, (;! < > ) и к а 8 и Il f)(.,(c 1;IБ,!H(. ò (»бои cE pHJ

1>л»к 45 прс Обр <:зо!3(зияя сигпалы датчи-! (ос 0»т из,IH»,icl 49, пакопительпогo

kOH,i(!(Сcl.(»Pc! )(i С !П>ДКЛК>ЧЕilflhlil ПаРаЛлс,!BH(> ытох!у коня(пся гору рызрядпы м1 резисТоро ">! ) 1 и с! Jl с), . ОГО- пи фро lзо (> и реоб f) d зОВя тсля (>1),!1) 52. . fiI чик -(4 !Сре:3 .(и»д 49 связып с пыкопитс lk>fll>lil КО>1,(с псытороч 50, к»торый подкл!о tc!I K «JI«iloã»13»itó !tv»;ii ыпылог<>-цифроБОП) iij)(.06p3(30IJ(JTCXIH,)2, (зы>,О.(KOTOpof 0 поде<и Hi!011 к k;l!i;i((it! кр»ЭВМ 48, связап-! и)чу (II!c»»Bi>li! II!J» cl гелсм 46 через блок

4 7 T l i p d B, и. l » i 5l . H 1 I 1 > и ь! >1 (в И Г сl I Ei I (> ч 4 6. ,>,АРПБ!И i.t«,l(Vl РОМЫГHHTklol O ПЕРфОр3 1 <) j) (3 и I!I «! »13 K! и, (Би Г«Tс, t> 4 t) жс cтко зякр ilлс пы !I«пг»(тс 53, il 01 рыпичитель

12 хо.è (фчг 4 у< т;»!Овл ll пы fl, !ите 53 (Б 0 3 м о ск J! (и "1 1> ю I <. р (i! (I I;(! I и я I I О k I с и . (1 р и

ыт»ч t ь(чц»я 1;<с ь 13 сп ры!!ичптеля (2 хо((а

Бхс>ди! Б пя;!р«вляющук) 7 (1лита 53 при

БР ll!((ИИ БИ)ггcl 5(!I»,(c)ЧИ ПЕРЕЧ Il!i!ETCH HO

j)«iiñ . )I) 111«говыи,цзигытс,»> 46 (фиг. 2, 3) кi»!(>мыт! .>IE.(ки < Бя 3clH (ol рапичитс,l il 12 .» и IlpJI II<)it»!lilt !IE рвякы 54, червячного к»лсс >5 с !<п(. рс ппсй резь(н>и и Бипта 56.

Вип 1;)!) ж(" ko cBsi.!3«(ОГряпи>lи1е>!ем

12 хс>.и У.i Iрпый < зел:зclкры I крf>JII! Kои 57.

1234610

5 о

25 з

В качестве охлаждающего агента используется вода. Боек 8, хвостовик 10 и съемная часть 13 ограничителя 12 хода закалены.

Цепи электропитания двигателей 28, 32 и

46 не показаны.

Ударный узел электромагнитного перфоратора работает следующим образом.

Вода из напорной магистрали через канал 22 поступает в подводящий коллектор 20, а затем через полости 17 подается одновременно во все кольцевые полости

19 теплообменников. Из теплообменников вода через полости 18 поступает в отводящий коллектор 21, а из него — в полость 26 между двойными стенками ярма 1, охлаждает это ярмо 1 и выводится по гидропроводу 25 в муфту 27 боковой промывки и далее на промывку шпура.

Одновременно вода из канала 22 поступает в канал 23 и далее — во внутреннюю полость направляющей 7. Боек 8, совершающий возвратно-поступательное движение, разбрызгивает эту воду, превращая ее в водяной туман, который проходит через продольные пазы 9 бойка 8, продольные пазы 14 съемной части 13 ограничителя 12 хода и выходит в атмосферу. При этом происходит охлаждение и смазка соударяющихся и трущихся деталей, т. е, бойка 8, хвостовика 10, съемной части 13 ограничителя 12 хода. Расход воды на охлаждение и смазку регулируется дросселем 24.

Возвратно-поступательное движение бойка 8 осуществляется под действием импульсов тока, попеременно подаваемых в катушки прямого 5 и обратного 6 хода. Происходит это следующим образом. При положительной полуволне переменного тока (фиг. 5) происходит отпирание тиристора 34, а при отрицательной полуволне — тиристора 35. Отпирание тиристоров 34 и 35 происходит током разряда конденсаторов 37 и 41 соответственно через соответствующие диоды

39 и 43. Изменение угла управления тиристоров 34 и 35, т. е. регулирование нагряжения на катушках 5 и 6, производится изменением величины сопротивления резисторов 36 и 40 соответственно. Диоды

38 и 42 необходимы для получения диапазона изменения угла управления тиристоров 34 и 35, большего 90 . После подачи питания на катушки 5 и 6 ударного узла производится пуск микроЭВМ 48 (фиг. 6) в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 7.

Боек 8 при ударе по ограничителю 12 хода возбуждает пьезоэлектрический датчик

44, импульсы которого через диод 49 заряжают конденсатор 50. Напряжение на конденсаторе 50 соответствует средней энергии ударов бойка 8 по ограничителю 12 хода.

МикроЭВМ 48 с помощью АЦП 52 периодически, т. е. через равные промежутки времени, определяемые временем отработки шаговым двигателем 46 заданного числа шагов, производит измерение напряжения на конденсаторе 50 и выдает сигналы на управление шаговым двигателем 46.

Последний получает вращение в ту сторону, при вращении в которую напряжение на конденсаторе увеличивается и соответственно увеличивается энергия ударов бойка 8 по ограничителю 12 хода, а значит— по хвостовику !О. Серия ударов бойка 8 определяется числом его ударов по ограничителю 12 хода за время отработки шаговым двигателем заданного числа шагов.

При повышении (понижении) напряжения питающей сети электромагнитная сила тяги катушек 5 и 6 увеличивается (уменьшается). Шаговый двигатель 46 под управлением микроЭВМ 48 увеличивает (уменьшает) ход бойка 8, т. е. расстояние между хвостовиком 10 и съемной частью 13 ограничителя 12 хода (фиг. 1, 2) путем перемещения последнего вправо (влево) до тех пор, пока А;+ — A;)0 (фиг. 7), где А;— двоичное число, пропорциональное напряжению на конденсаторе 50 до отработки шаговым двигателем 46 и шагов; А;» .— двоичное число, пропорциональное напряжению на конденсаторе 50 после отработки шаговым двигателем и шагов. При этом принимает значения i=1,23,К,К+1,... в соответствии с номером цикла работы следящей системы.

Величина перемещения ограничителя 12 хода за и шагов, отрабатываемых шаговым двигателем 46, выбирается в зависимости от общего диапазона перемещения (амплитуды смещения в одну и другую стороны) ограничителя .12 хода. В предлагаемом ударном узле величина перемещения ограничителя 12 хода за и шагов, отрабатываемых шаговым двигателем 46, выбрана около 1 мм.

Аналогично работает следящая система при колебании частоты питающей сети при регулировании энергии ударов путем изменения напряжения на катушках 5 и 6, а. также под воздействием других факторов (изменение сил сопротивления движению бойка, электродинамических сил, температуры катушек, физико-механических свойств горных пород и т. д.) дестабилизирующих работу ударного узла.

29 28

31 53 Риг, 2

31 (/vs. 3

37

g3q8. Ll

1234610

1234610

Рцг 7

Рс,i;ii. ((р I I Ill ныдк;ш . >а к;((Рб(37 .! 0 (.()i I;it!i(i(. i и (1 (.((()liii

Гi рс,(1! I((((((Кii(i(ii л(>р, 1 11;(! нр;(ж 1 ((I l i (. ((, i i (!! (((ВНИИПИ Гocó (çðñòâåнного комитета С(ХР оо делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж -35, Раушская наб., д 4;5

Филиал Г1ГIП «Наг(нт», г Ужгород, ул. Проектнан, 4