Устройство для ударного разрушения упругохрупких материалов

 

Устройство предназначено для ударного разрушения упругохрупких материалов, преимущественно горных пород, и может быть использовано в любых инструментах, разрушающих материалы путем ударного внедрения в среду. Устройство для ударного разрушения материалов учитывает особенности ударного трещинообразования и позволяет повысить эффективность разрушения при одних и тех же энергетических затратах. Это достигается путем распределения энергии удара на две составляющие с временным интервалом между ними, равным времени внедрения клиновидного ударника до зарождения магистральной трещины под ним. При этом вес ударника с фиксирующей гайкой и пружиной чуть больше веса, необходимого для внедрения клиновидной рабочей части до образования магистральной трещины под ней, свободное расстояние между всеми витками пружины равно предударной скорости бойка, умноженной на время зарождения магистральной трещины под клиновидной рабочей частью, а жесткость пружины достаточна только для удержания веса бойка. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для разрушения упругохрупких материалов, преимущественно горных пород, и может быть использовано в машинах ударного действия, разрушающих материалы путем ударного внедрения в среду.

Известен способ ударного разрушения породы (см. а.с. 613890) и устройство разрушения горных пород, реализующее этот способ (см. а.с. 153877), при котором временная задержка между смежными ударами под углом друг к другу равна времени зарождения магистральной трещины под центральным ударником. В этом способе центральный ударник расположен перпендикулярно поверхности разрушаемого материала и под углом к нему расположены боковые ударники. При таком способе разрушения боек наносит удар по центральному ударнику и вызывает его внедрение в среду с образованием магистральной трещины. Спустя время задержки указанный выше боек наносит удар по боковым ударникам, которые также внедряются в разрушаемую среду и создают в зоне магистральной трещины напряжения растяжения, способствующие к более полному ее раскрытию.

Недостатком указанной конструкции ударного разрушения породы является сложность конструктивной реализации и потери энергии на внедрение боковых ударников в разрушаемый материал. Кроме этого, при больших углах отклонения боковых ударников от центрального происходит проскальзывание их по поверхности разрушаемого материала, а при малых - горизонтальная составляющая удара мала и эффект незначителен.

В работе (Дементьев А. Д. , Торшенов Н.Г. Развитие трещины при ударе, ФТПРПИ, 1978, N 5) установлено, что энергия выброса ударника из разрушаемого материала представляет собой значительную часть от предударной и раскрытие берегов трещины связано определенным образом с размером трещины, для развития которой необходим некоторый интервал времени. Но в это же время упругие силы разрушаемой среды, выталкивая ударник, уменьшают максимальное раскрытие берегов трещины, которое он произвел, и тем самым уменьшают размер трещины. При разрушении материалов клиновидным ударником процесс трещинообразования имеет две стадии: первая - внедрение в разрушаемый материал клиновидного ударника; вторая - расклинивание щеками ударника разрушаемой среды и развитие магистральной трещины под ним. Силы трения между щеками клина и поверхностью трещины также препятствуют увеличению раскрытия берегов трещины, что ведет к потерям энергии удара.

Повышения эффективности разрушения или увеличения размера трещины при одних и тех же энергетических затратах можно достигнуть, уменьшая указанные потери энергии удара.

Повышения эффективности разрушения можно достигнуть устройством для ударного разрушения, показанным на чертеже, которое состоит из ударника 1 с фиксирующей гайкой 2, пружины 3 и бойка 4. Суммарный вес ударника 1, фиксирующей гайки 2 и пружины 3 должен быть выбран равным или чуть больше веса, необходимого для внедрения клиновидной рабочей части ударника 1 до образования магистральной трещины под ним, а основную энергию удара несет боек 4, ударный импульс которого начинает действовать после начала образования магистральной трещины под клиновидным ударником. Это достигается выбором необходимой жесткости пружины 3, достаточной только для удержания веса бойка 4 в покое и свободным расстоянием между витками, равным предударной скорости бойка, умноженной на время зарождения магистральной трещины под ударником. При ударе клиновидным ударником 1 по разрушаемой среде он производит предварительный надрез, а боек 4 в это время сжимает пружину 3 до выбора свободного расстояния между витками пружины и через время, необходимое для зарождения магистральной трещины под ударником 1, начинает действовать его основной ударный импульс, который обеспечивает процесс развития магистральной трещины.

Эксперименты показали, что при равенстве весов ударников и одной и той же высоте их сброса поверхность трещины в оргстекле, образуемой описанным устройством, в 1,7 раза больше, чем поверхность трещины, развивающейся под цельным ударником.

Формула изобретения

Устройство для ударного разрушения упругохрупких материалов, содержащее клиновидный ударник, помещенный в полый цилиндр, выполняющий роль бойка и подпружиненный относительно нижней части ударника, отличающийся тем, что в верхней части ударника размещена фиксирующая гайка, а расстояние между витками пружины равно предударной скорости бойка умноженной на время зарождения магистральной трещины под ударником.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам ударного действия и может быть использовано для разрушения горных пород, формообразования материалов, выполнения различных работ в строительстве

Изобретение относится к камнедобывающей и горной промышленности и может быть использовано для разрушения каменных, бетонных, железобетонных конструкций и т.д

Изобретение относится к ударным механизмам, которые могут быть использованы в машинах для разработки скальных пород и мерзлых грунтов в горной и строительной промышленностях

Изобретение относится к области горного дела, в частности к машинам ударного действия, и может быть использовано в качестве ударного механизма для бурения шпуров в породах высокой крепости

Изобретение относится к ударным механизмам, которые могут быть использованы в машинах для разработки скальных пород и мерзлых грунтов в горной и строительной промышленностях

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород при открытой разработке полезных ископаемых

Изобретение относится к области разрушения электрическими разрядами горных пород при проходке горных выработок, бурении скважин, а также бетонных изделий и др

Изобретение относится к области строительных и горных работ и может быть использовано для раскалывания искусственных и естественных каменных материалов

Щелерез // 2147647
Изобретение относится к технике для нарезания узких щелей в прочных грунтах, в частности в дорожных асфальтобетонных покрытиях

Изобретение относится к ударным механизмам, которые могут быть использованы в машинах для разработки скальных пород и мерзлых грунтов в горной и строительной промышленностях

Изобретение относится к искусственному оттаиванию мерзлых пород в горном деле и строительстве и может быть использовано при подземной разработке мерзлых россыпных месторождений

Изобретение относится к области строительства и горного дела, в частности применимо для разработки прочных грунтов и горных пород

Изобретение относится к переносным устройствам ударного действия, предназначенным для дробления негабаритов других твердых материалов (горных пород, металлургических шлаков, бетона, твердых дорожных покрытий и т

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, например добыча золота с помощью драги на подготовленном полигоне

Изобретение относится к горным машинам и может быть применено горными предприятиями для разрушения горных пород, например негабаритов

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для разработки мерзлых грунтов, для разрушения твердых дорожных покрытий, старых фундаментов, для бестраншейной прокладки трубопровода, забивки дренажных труб

Изобретение относится к устройствам для разрушения упругохрупких материалов, преимущественно горных пород, и может быть использовано в машинах ударного действия, разрушающих материалы путем ударного внедрения в среду

Наверх