Устройство для виброобработки горного массива и способ его настройки

( 9) Г САНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт геотехнической механики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1269858, кл. В 06 В 1/18, Е 21 Р 5/00, 1984.Авторское свидетельство СССР М 842199, кл. Е 21 Р 5/00, 1978.Авторское свидетельство СССР Гч. 1047541, кл, В 06 В 1/00. 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРООБРАБОТКИ ГОРНОГО МАССИВА И СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ(57) Изобретение относится к горной промсти и м,б. использовано при ведении горных работ на выбросоопасных пластах в поро-. дах, склонных к пучению. Цель изобретения - повышение эффективности и снижение энергоемкости процесса виброобработки горного массива (ГМ) за счет обеспечения околорезойансных режимов воздействия и самоочищения поверхности контакте устройства с ГМ. Устр-во содержит вибровозбудитель (ВВ) с упругими связями и буфером,Изобретение относится к горно-добывающей промышленности и может быть использовано при ведении горных работ на выбросоопасных пластах в породах, склонных к пучению. ц 5 Е 21 С 41/16; Е 21 Р 5/00 прижимную плиту(ПП) и узел прижатия. Устанавливают ВВ и буфер на ПП и соединяют с ней посредством упругих элементов. На одной из продольных сторон ПП снабжена лемехом и симметрично расположенными относительно продольной оси В В и закрепленными на ПП загрузочными емкостями, служащими для заполнения балластом. Эффективная работа устр-ва достигается путем выбора оптимального зазора между ВВ и буфером и жесткости упругих элементов и буфера. Устр-во может перемещатбся автономно по почве выработки при использовании в качестве ВВ маятникового вибратора. Для несимметричной обработки ГМ буфер выполняют различной жесткости, разделенным не менее. чем на две части вдоль продольной оси ВВ, а для присоединения устр-ва к забойным механизмам оно снабжено соединительными шарнирными звеньями. Для настройки устр-ва устанавливают амперметр в цепь двигателя ВВ и контролируют работу ВВ по величине тока. предварительно тарируют режим работы ВВ путем регулирования величины зазора между ВВ и буфером и механическую настройку в случае превышения значений ускорений ВВ по отношению к определенным по тарировочной зависимости. 2 с. и 3 э.п. ф-лы, 2 ил. Цель изобретения - повышение эффективности и снижение энергоемкости процесса виброобработки горного массива эа счет обеспечения околорезонансных режимов воздействия и самоочищения поверхности контакта устройстве в горным массивом, а10 20 25 30 35 40 45 50 также обеспечение автономного перемещения устройства по почве выработки, несимметричной обработки массива, несимметричной обработки массива, присоединения устройства к забойным механизмам и повышение безопасности горных работ за счет обеспечения дистанционного контроля эа параметрами работы устройства,На фиг,1 представлено устройство, общий вид; на фйг.2 - тарировочные кривые дпя осуществления способа настройки и контроля работы устройства.. Устройство состоит иэ прижимной плиты 1, на торце которой закреплен лемех 2, балластных емкостей 3. выполненных в виде симметрично расположенных полых баков, буфера 4, выполненного в виде реэинометалпического элемента, регулировочных шпилек 5, на которых размещены упругие связи 6, выполненные в виде резинометаллических элементов, между которыми при помощи гаек 7 фиксируется вибровоэбудитель 8.На прижимной плите 1 установлен кронштейн 9, соединенный с конусом вибровозбудителя 8 упругой регулируемой па длине связью 10, выполненной в виде регулировочного винта с резиновой лентой, Прижимная плита 1 снабжена шаровыми шарнирами 11, расположенными симметрично относительно продольной оси вибравозбудителя 8. Шаровые шарниры 11 могут использоваться для крепления установки к средствам для ее перемещения, например выемочнрму комбайну, конвейеростругу или прочим средствам механизации в забое,Устройство для виброобработки горного массива работает следующим образом.При обработке массива а подготовительной горной выработке предварительно собранное устройство устанавливают прижимной плитой на почву выработки и подключают к шахтной электросети. Деформацией упругих связей 6 при помощи закручивания (откручивания) гаек 7 формируют зазор между буфером 4 и вибровоэбудителем 8, обеспечивающий реализацию требуемых динамических режимов воздействия, Емкости 3 заполняют балластным материалом (горной породой, водой), обеспечивая прижатие плиты 1 к горному массиву, После этого производится дистанционное включение устройства, которое производит виброударную обработку, например, почвы горной выработки. Перемещение устройства на почве горной выработки может осуществляться при помощи лебедки. При движении устройства по выработке лемех 2 обеспечивает зачистку почвы и тем самым обеспечивает плотный контакт плиты 1 с массивом.При необходимости автономного перемещения устройства по почве горной выработки в качестве вибровоэбудителя используют маятниковый вибратор, направление приложения векторасипы у которого смещается путем отклонения корпуса на шарнире от горизонтальной оси в направлении, противоположном направлению движения устройства, при помощи упругойрегулируемой связи 10, закрепленной накронштейне 9. Это позволяет устройству перемещаться по почве выработки. При обработке угольного пласта, например, в щитовой лаве плита 1 может прижиматься к массиву водилам спектроструга на шаровые шарниры 11.При необходимости несимметричного нагружения массива (вызванной, например обработкой кутковых зан сечения выработки) буфер выполняют разделенным по продольной оси не менее чем на две части с различными жесткостями путем установки резиновых элементов с различным модулем упругости(например, транспортной ленты и пористой резины), Это позволяет более интенсивно нагружать массив виброударными воздействиями со стороны более жесткого буфера.Для эффективной работы устройства суммарную жесткость упругих элементов СА ижесвость буфера СБ определяют из соотношенийСд (0,5-0,8) М оР,СБ =(10-25) М в, (1) а величину зазора между вибровозбудителем и буфером выбирают из условий- (0,2-0,35) -Мй(2) где й)- угловая частота вынужденных колебаний;М - приведенная масса подвижных частей вибратара;що г - статический момент дебапансов вибратора;во - частота осцилятарнога резонанса колебательной системы;и - коэффициент демпфирования упругих элементов,Соотношение (1) определяет отстройку линейной системы вибратор - упругие элементы от резонанса, регулируя область существования виброударных режимов в системе. Соотношение (2) определяет уровень реализуемых виброударных ускорений и периодичность ударных взаимодействий, Соотношение определяет устойчивость реа 1705564лизуемых виброударных режимов и их периодичность.Настройка устройства для виброобработки горного массива производится следующим образом.Устройство предварительно размещают на жестком основании (не показано) ификсируют на нем прижимную плиту 1. Вцепь питания электродвигателя вибровозбудителя включают амперметр эффективных значений тока, например Н 390, и навибровозбудителе 8 размещают датчик колебаний, например КД 31, подключенный квиброизмерительной аппаратуре, например ВШВООЗ. После этого при помощи гаек7 деформируют (сжимают) упругие связи 6,обеспечивая натяжение (отрицательный зазор) между буфером и вибровозбудителем,определяемое по зависимостиН = во г йР/(Сд + СБ - М йР),где Сд и СБ - соответственно жесткостьупругих элементов и буфера;п 1 О г - статический момент дебалансоввибратора:гл - угловая частота вынужденных колебаний;М - приведенная масса подвижных частей вибратора.Затем подают на клеммы двигателя вибровозбудителя электрическое напряжениеи после установления стационарного режима регистрируют эффективное значение тока и пиковые ускорения корпусавибровозбудителя, В процессе работы вибровозбудителя ступенчато уменьшают натяжение (увеличивают зазор) вплоть до срывавиброударного режима и строят тарировочные кривые величины тока 12 и ускорения13 в зависимости от зазора (аб, вк,и) (а,б, в ,к, и) (фиг.2). На месте проведенияработ по виброобработке массива на тарировочном графике определяют величину зазора. обеспечивающего реализациюрежима с требуемыми ускорениями, определяемыми параметрами динамического воздействия, Например, необходимовоздействие с ускорением порядка (500625) м/с. На шкале ускорений находят необходимый диапазон (г - д ), проектируютяточки на тарировочную кривую ускорений13. Значениям ускорений соответствует зазор = (2-2,9) 1 О 4 м. При этом выбранныйзазор должен удовлетворять условию =п 1 о гы= (0,2-0,35) . При помощи гаек 7 устаМйнавливают выбранный зазор и производятвключение вибровозбудителя. Контроль зареализуемым динамическим режимом воздействия на горный массив осуществляют(изменение режима воздействия может произойти, в частности, вследствие заштыбовки зазора или другим причинам) повеличине тока в цепи питания двигателя5 вибровозбудителя. Для этого на графике тарировочных кривых(см. фиг.2) в диапазонезазора (2-2,9) 10 м определяют соответст вующее значения эффективного тока (кривая 12). Принятые значения зазора10 проецируют на кривую 12 (точки г и д),которым соответствуют эффективные значения тока (1,5-1,9) А. В случае отклоненийзначений тока от оптимальных значений останавливают установку и осуществляют ее15 настройку(подтягивание болтов, профилактика, расчистка зазоров и пр.) на рабочемместе.Формула изобретения1. Устройство для виброобработки гор 20 ного массива, включающее вибровозбудитель с упругими связями и буфером,прижимную плиту и узел прижатия, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияэффективности и снижения энергоемкости25 процесса виброобработки горного массиваза счет обеспечения околорезонансных режимов воздействия и самоочищения поверхности контакта устройства с горныммассивом, вибровозбудитель и буфер уста 30 новлены на прижимной плите и соединеныс ней посредством упругих элементов, прижимная плита на одной из продольных поотношению к вибровозбудителю сторонснабжена не менее чем одним лемехом и35 симметрично расположенными относительно продольной оси вибровозбудителя. закрепленными на прижимной плитезагрузочными емкостями, служащими длязаполнения балластом, например водой,40 при этом суммарные жесткости упругих элементов Сд и буфера СБ равныСд - (0,5 - 0,8) М оР;СБ (10-25) М ОР,где М - приведенная масса подвижных час 45 тей вибровозбудителя;со - угловая частота вынужденных колебаний,а величина зазора е между вибровозбудителем и буфером равнае - (0,2-0,35) ;,где про г - статический момент дебалансоввибровозбудителя;йЪ - частота осциллярного резонанса55 колебательной системы;М - приведенная масса подвижных частей вибровозбудителя;й - коэффициент демпфирования упругих элементов.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения автономного перемещения устройства по почве выработки, вибровозбудитель выполнен в виде маятникового вибратора, корпус которого соединен посредством упругой регулируемой по длине связи с кронштейном, закрепленным на плите.3, Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью несимметричной обработки массива, буфер, расположенный на прижимной плите. разделен на продольной оси не менее чем на две части с различными жесткостями.4, Устройство по пп.1-3. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью присоединения устройства к забойным механизмам, прижимная плита снабжена соединительными шарнирными звеньями, расположенными симметрично относительно продольной оси вибровоэбудителя.5. Способ настройки устройства для виброобработки горного массива, вкл ючающий установку амперметра в цепь двигателя вибровозбудителя и контроль режима работы вибровоэбудителя по величине тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффектвности и снижения энергоемкости процесса виброобработки горного массива за счет обеспечения околореэонансных режимов воздействия и самоочищения поверхности контакта устройства с горным массивом предварительно производят тарировку работы устройства путем установки начального натяжения между буфером и вибровозбудителем, определяемого по соотношениюН во гоУ/(Сд+ СБ М йР),где гпог - статический момент дебалансов5 вибровозбудителя;в - угловая частота вынужденных колебаний;Сд и СБ - соответственно жесткость упругих элементов и буфера;10 М - приведенная масса подвижных частей вибровазбудителя,после чего подают электрическое напряжение на двигатель вибровозбудителя и ступенчато снижают натяжение до обраэо 15 вания зазора между буфером и вибровозбудителем и увеличивают указанный зазор довеличины, при которой происходит срыввиброударного режима, при этом на каждойступени изменения величины зазора после20, установления стационарных колебаний вибровоэбудителя регистрируют эффективныезначения тока и пиковые значения ускорений корпуса вибровозбудителя, по которымстроят тарировочные характеристики в ко 25 ординатах зазор - ток - ускорение, затемустанавливают зазор по заданной величинепиковых ускорений и производят виброобработку массива, причем контроль виброударного режима осуществляют30 дистанционно по величине тока в цепи питания двигателя и в случае превышения допустимых определенных по тарировочнойкривой значений ускорений вибровозбудителя производят механическую настройку35 устройства на месте его установки.1705564 Составитель Б.ТерентьевТехред М. Моргентал едактор А.Долинич р М.Кучерявая Заказ 181 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10