Составной ударник для разрушения негабаритов

 

Использование: ударное разрушение негабаритов при буровзрывном способе отбойки породы в карьерах, Сущность изобретения: составной ударник состоит из корпуса ударника 1 и ступенчатого бойка 2, имеющего форму усеченного корпуса вращения . В верхней торцовой части ударник 1 имеет резьбовое гнездо для установки хвостовика , взаимодействующего с подъемным механизмом любого устройства для разрушения негабаритов со свободно падающим цилиндрическим ударником. В нижней торцовой части ударника 1 имеется центрирующее гнездо для обеспечения соосности с бойком 2 и взаимодействия с ответной поверхностью бойка 2. При сбрасывании составного ударника боек 2 вступает в соударение с поверхностью разрушаемого негабарита и выполняет не только функцию породоразрушающего инструмента, но и излучателя волны напряжения, проходящей в глубь разрушаемого негабарита, что способствует процессу трещинообразования и повышает эффективность разрушения. 1 ил сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 С 37/14, 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ПАТЕНТУ корпуса ударника 1 и ступенчатого бойка 2, имеющего форму усеченного корпуса вращения. В верхней торцовой части ударник 1 имеет резьбовое гнездо для установки хвостовика, взаимодействующего с подъемным механизмом любого устройства для разрушения негабаритов со свободно падающим цилиндрическим ударником. В нижней торцовой части ударника 1 имеется центрирующее гнездо для обеспечения соосности с бойком 2 и взаимодействия с ответной поверхностью бойка 2. При сбрасывании составного ударника боек 2 вступает в соударение с поверхностью разрушаемого негабарита и выполняет не только функцию породоразрушающего инструмента, но и излучателя волны напряжения, проходящей в глубь разрушаемого негабарита, что способствует процессу трещинообразования и повышает эффективность разрушения. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4919743/03 (22) 11.02.91 (46) 23.10.92, Бюл. N 39 (71) Институт геотехнической механики АН

УССР (72) О, B. Явтушенко (73) О, В. Явтушенко (56) П, Я. Фадеев, Испытания бутобоя с высокоэнергетическим гидропневматическим молотом, Горный журнал, 1986, N 6, с. 49—

50.

Авторское свидетельство СССР

N 1506105, кл. Е 21 С 37/14, 1987. (54) СОСТАВНОЙ УДАРНИК ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ НЕГАБАРИТОВ (57) Использование; ударное разрушение негабаритов при буровзрывном способе отбойки породы в карьерах, Сущность изобретения: составной ударник состоит из!

Ж,, 1771509 АЗ

1771509

Изобретение относится к области горного дела, в частности к ударному разрушению негабаритов при буровзрывном способе разработки месторождений полезного ископаемого, Известно устройство для разрушения негабаритов с помощью высокоэнергетического гидропневматического молота, установленного на стреле гусеничного экскаватора ЭΠ— 5122 (1). Однако по ряду причин оно до настоящего времени широкого распространения не получило и не вышло из стадии опытно-промышленных испытаний. Недостатком устройства является сложность конструкции высокоэнергетического ударника, высокая энергия отдачи на корпус базовой машины и большие осевые усилия при работе бутобоя.. Большие нагрузки и высокие уровни вибрации передаются на несущие конструкции и корпус экскаватора, что и приводит к частым поломкам отдельных узлов и деталей как бутобоя, так и базовой машины, Отсюда низкая эксплуатационная надежность и, как следствие,недостаточная производительность бутобоя. Кроме того, высокие уровни шумов и вибрации существенно ухудшают санитарно-гигиенические условия работы машиниста экскаватора.

Известно устройство для разрушения горных пород (негабаритов), выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус в виде направляющей трубы и цилиндрический ударник, установленный с возможностью перемещения в трубе по ее оси, подъемный трос и механизм привода, при этом цилиндрический ударник в нижней торцевой части снабжен бойком, выполненным в виде полусферы, площадь основания которого равна площади сечения ударника и жестко связана с ним, ударник посредством троса непосредственно связан с механизмом привода его перемещения (2).

Известная конструкция предусматривает применение сферического бойка с площадью основания, равной площади ударника, независимо от его диаметра, Однако, по данным ведущей в мире фирмы "Rammer" по производству высокоэнергетических ударников, диаметр ударного торца породоразрушающего инструмента для разделки негабаритов не должен превышать 115-170 мм в зависимости от крепости горной породы. Увеличение диаметра инструмента ведет к потере производительности, уменьшение — к снижению надежности и износостойкости. При этом значительно снижается КПД передачи ударной энергии негабариту, Известная конструкция этого обстоятельства не учитывает и поэтому, 5

55 практически, не может обеспечить одновременно и высокую эффективность разрушения из-за низкого КПД и износостойкость ударника.

С целью повышения эффективности разрушения негабаритов за счет увеличения КПД передачи энергии от ударника к разрушаемому негабариту и повышения износостойкости цилиндрический ударник вы полнен составным, в нижней торцевой части снабжен бойком, выполненным в виде усеченного конуса вращения, площадь основания которого равна площади сечения цилиндрического ударника, при этом предел прочности на сжатие материала бойка выше предела прочности материала корпуса ударника, а угол конусности составляет

50 ... 60, причем верхняя торцевая часть для обеспечения соосности и надежности соединения с ответной поверхностью корпуса ударника выполнена ступеньчатой, О;обое внимание уделено плотности соедичения цилиндрического корпуса и бойка и их соосности. В случае неплотного и несоосного соединения корпуса с бойком, последний выполняет функции промежуточного звена, что в соответствии с волновой теорией соударения (3), связано с большими потерями энергии удара s промежуточном звене и, как следствие, снижением КПД передачи ударной энергии и производительности при разрушении негабаритов.

Именно поэтому корпус ударника выполнен из материала с меньшим пределом прочности на сжатие, чем материал бойка. Это обстоятельство позволяет бойку "вмяться" в тело ударника при работе и составлять единое целое, а т.к. акустическая жесткость материала корпуса ударника и бойка одинакова, то и передача энергии удара разрушаемому материалу осуществляется с максимально возможным КПД. Соосность обеспечивается ступенчатой конструкцией конического бойка.

Таким образом заявленный составной ударник для разрушения негабаритов соответствует критерию "новизна". Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выяснить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию

"существенные отличия", Изобретение поясняется чертежом, на ко ором представлена принципиальная конструкция составного ударника для разрушения негабаритов.

Составной ударник состоит из корпуса ударника 1 и бойка 2, имеющего форму усе1771509

55 ченного конуса вращения. В верхней торцевой части корпуса ударника имеется резьбовое гнездо для установки хвостовика, взаимодействующего с подъемным механизмом любого устройства для разрушения негабаритов со свободно падающим цилиндрическим ударником, B нижней торцевой части корпуса ударника 1 имеется центрирующее гнездо, предназначенное для обеспечения соосности и взаимодействия с ответной поверхностью конического бойка

2. Необходимо отметить, что конический боек при соударении с разрушаемым материалом выполняет не только функцию породоразрушающего инструмента, но и излучателя волн напряжения, своего рода фокусирующей линзы, направляющей ударную волну вглубь разрушаемого негабарита, что способствует процессу распространения трещин по глубине и положительно сказывается на эффективности разрушения. При этом весьма важно, чтобы корпус ударника и боек были строго соосны и плотно прилегали по всей плоскости сечения, все это обеспечивает максимально возможный КПД ударной энергии при разрушении негабаритов, Для достижения соосности боек выполнен ступенчатым, плотность соединения корпуса и бойка гарантирует то обстоятельство, что боек выполнен из материала, имеющего более высокий предел прочности на сжатие, чем материал корпуса, Поэтому при работе составного ударника ступенчатый боек, как более твердый, имеет возможность "вмяться" по всему сечению в тело ударника и представляет. практически, с ним единое целое.

Работает заявленный составной ударник следующим образом; При сбрасывании составного ударника с требуемой высоты, определяемой необходимой энергией удара, ударник вступает в соударение с поверхностью разрушаемого негабарита и в, соответствии с волновой теорией соударения (3),передача энергии удара длится до тех пор, пока образовавшаяся в теле ударника волна сжатия при соударении бойка с негабаритом не вернется в виде отраженной волны растяжения к месту соударения. Все это время в разрушаемом негабарите происходит процесс трещинообразîBàния и боек выполняет функцию не только породоразрушающего инструмента, но и излучателя волн напряжений.

Были проведены экспериментальные исследования работы составных ударников.

Испытывался составной ударник, корпус которого был выполнен из ст. 3, а бойки цилиндрической и конической формы из ст. ШХ-15 с поверхностной закалкой до твердости 5862 HRC. Так, в процессе промышленных испытаний бутобоя со свободнопадающими ударником было установлено, что боек цилиндрической формы диаметром 132 мм,изготовленный из стали ШХ-15.при энергии единичного удара 20000 Дж начинал разрушаться после разделки 30-40 м негабариз тов (крепость гранита f = 10 — 14 по шкале проф. Протодьякова) и полностью выходил из строя после разрушения 60-70 м . Проз изводительность составляла 20-40 м /ч, Поз этому были изготовлены и испытаны бойки из стали ШХ-15, имеющие форму усечен ного конуса с углом конусности от 50 до 60, причем диаметр нижнего торца конического бойка оставался тем же, что и цилиндрического, равным 132 мм. При испытаниях в тех же условиях у бойка с углом конусности 54 даже после разрушения свыше 500 м негабаритов никаких признаков разрушения не наблюдалось, а производительность возросла до 60 — 80 м /ч, Таким образом, примез нение составного ударника для разрушения негабаритов позволяет достичь поставленной цели, заключающейся в повышении эффективности ударного разрушения негабаритов за счет увеличения КПД передачи энергии от ударника к разрушаемому негабариту и повышении износостойкости самого ударника.

Формула изобретения

Составной ударник для разрушения негабаритов, содержащий цилиндрический корпус и боек, плоскость основания которого равна площади сечения цилиндрического ударника, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения негабаритов за счет увеличения КПД передачи ударной энергии негабариту и повышения износостойкости, боек выполнен в виде усеченного конуса, при этом предел прочности материала бойка на сжатие выше предела прочности материала корпуса ударника, а угол конусности составляет 50...60 . причем верхняя торцевая часть бойка имеет ступенчатую форму для взаимодействия с ответной поверхностью корпуса ударника.