Составной ударник для разрушения негабаритов

( 9) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕТ САТУ А айка 2 М 39нической ме ударниновки хв ы а для разру о падающи нижней тор я центрирую соосности ответнои п асывании с вступает азруш вема ько функци ента, ноии роходя щей Авторское1506105, кл тельство ССС С 37/14, 1987(54) СОСТАВ ШЕНИЯ НЕГ (57) Использ негабаритовбойки пород тения: сост УНОИ УДАРНИК ДЛЯАБАРИТОВование; ударное разрпри буровзрывном спов карьерах, Сущностьавной ударник сост е(56) П, Я. Фадеев,Икоэнергетическимолотом, Горный ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИ пытания бутобоя с высо гидропневматическим урнал, 1986, М 6, с, 49(51)5 Е 21 С 37/14, 3/00 корпуса ударника 1 и ступенча имеющего форму усеченного щения. В верхней торцовой час имеет резьбовое гнездо для ус стовика, взаимодействующего механизмом любого устройств шения негабаритов со свободн цилиндрическим ударником. В цовой части ударника 1 имеетс щее гнездо для обеспечения бойком 2 и взаимодействия с верхностью байка 2. При сбр ставного ударника боек 2 соударение с поверхностью р негабарита и выполняет не тол породоразрушающего инструм лучателя волны напряжения, и глубь разрушаемого негабари собствует процессу трещиноо повышает эффективность разрИзобретение 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 ЭО - 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 "Вагпщег" 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 10 15 20 25 30 35 40 50 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 5060, причем верхняя торцевая часть для ооеспечения соосности и надежности соединения с ответной поверхностью корпуса ударника выполнена ступеньчатой,Особое 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 в 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 коором представлена принципиальная конструкция составного ударника для разрушения негабаритов.Составной ударник состоит из корпусаударника 1 и бойка 2, имеющего форму усе.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, В 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 трещинообразования и боек выполняет функцию не только породоразрушающего инструмента, но и излучателя волн напряжений. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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. ШХс поверхностной закалкой до твердости 58- 62 НКС. Так, в процессе промышленных испытаний бутобоя со свободнопадающими ударником было установлено, что боек цилиндрической формы диаметром 132 мм,изготовленный из стали ШХ.при энергии единичного удара 20000 Дж начинал разрушаться после разделки 30-40 м негабаризтов (крепость гранита 1 = 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, 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, примезнение 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 не- габаритов, содержащий цилиндрический корпус и боек, плоскость основания которого равна площади сечения цилиндрического ударника, о т л и ч а ю щ и й с я 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 5060, причем верхняя торцевая часть бойка имеет ступенчатую форму для взаимодействия с ответной поверхностью корпуса ударника,