Ударный узел электромагнитного перфоратора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 21 С 3/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТ ОРС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт горного дела АН КазССР (72) А. А. Калашников, Ш. А.-Г. Болгожин, В. К. Вороненко, В. И. Ляшков, А. А. Козлов и А. И. Пикулькин(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 801234610 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 йС-элементах, отличающийся тем, что, с целью стабилизации работы перфоратора за счет автоматического регулирования положения ограничителя хода бойка, ударный узел снабжен следягцей 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 э электрически связан с блоком управления шаговым двигателем через блок преобразования и микроЭВМ.Изобретение относится к орион про)пилености и чожет сыть исцользовз)10 в элек- РОМ с) Г 1 ИТ)1 э Х (С.РфОРс)1 ОР с) Х, 1)РС;(1)с 3 З сС -1 Ы Х Л, 1 51 6 с Р С. Ц И Я 1 1 1 1 1 , Р 0 В 13 С К Е с 1 ж 11 Е( ) - ролях .)кбой крепости.11 сслью изобретсци 5( 51 вг)яетс 51 ст)36 Г(цзе)- ЦИ 51 РЯООТЫ МЛЯ РЦОГО М:3213 Э.)ЕКТРОХ) Я Г 3)ИТЦОГО ПЕРфОРЯТОРЯ, УСтс)ЦОВГ)сНЦОГО ЦД ЦОЛД 1- чике, расширение его функцонз.)ьных 30;3- можностей, повып)енис цалсжности энергии уЛара. 1 О113 фиГ 1 и:306 рзжец э.1(.ктромаГци)цый перфоратор с преллагыемым уларых узлоч, пролольцый разрез; цы фиг. 2 устдцовка перфоратора ца полатчике; цы фиг. 3сечение )( А на фиг. 2; ны фиг. 4 с 1чение Б Б ца фиг. 2; на фиг. о схемс) питания ударного узла электромагнит)нго перфора гора; цы фиг. 6 6.)ок-схехд слслящей системы ограничителя хс)ля бойка;на фиг. 7 блок-схема алгоритмы работы микроЭВМ.20 Ударный узел электрома гцитцого пс рфоратора (фиг. 1 4) солержит магнитопро- ВОЛ, сОстояц(ии из 51 рмя 1 (.;(дои ными стенками (корпусы), псрелцего 2, срелцего 3 и залего 4 полксов, кзтс ц)ки )рямого 5 2 И 06 Рс)тно 0 6 ХО;(Я, Кс)жас)53 ИЗ КОТОРЫХ состоит из секций. Катушки прямого 5 и обратного .соля 6 устдшвлены ня цсс)гнитной цзпря)ляк)щей 7, во вцутреннси полости которой расположец феррочагнтный боек 8 с пролольнымн пядями 9 цд сго30 бОкОВОЙ поеерх)ости, 3:)с)ихОдеЙсВм)оп(и) хвостовикоч 10 буровой ппанги 1 огрыцичитслсм:сода 12 бойкя 8. Хвосто 13 к 10) и ограничитель 12 хола размещецырязных сторон направляю)ей 7. Огрс)циси)ег3 12 хола имеет сьемнуо цилинлри к) к часть 13, ца боковой поверхности когоро им(.ю 1 ся про(ОГ)ьцыс псзы 14.11 осрелством пазов 9 и 14 вцу гренняя полость цаправляк)щей 7 ссобщастся с атмосфеРои. (,ист(.чд кд с).ов;(.151 ИОЛ 30,(с) хгс);(- 40 ДГЕНТЯ ОХВЗТЫВс)ЕТ Вес Сс.КЦИН КЫТУЦ)СК 06, 5 р)0 1, Псрс,)ИИЙ , (.рс.(цЙ 3 И Зс 1 Л- )ии 4 полк)(ы, напр;Г)51)п(мк) 2 и 60 к 8.(:екции кдгуп)ек 5, 6 рызме)цены и кдркасзх 15, ксторыс )( гс фл 3 нцы 16, 31(- полненныс из цеце) И) гнсц о чзтери Елд (цс с мя)3 твой спд.), а с;, и, яркдсы 15 вы Г)ЦЕ 1 Ы П)ЛГ(Ч Цс)НЕСС 153 Ц. ЦоЕРХ ИОСТ) фланцев 16 слс: ц.ю,)янин 11; рхжцые горцовыс по)ер.,шс" ф.)знцев6 сосл)ц цы геръ)("иц , д (3 уренине ( обрязов;)и(.м р( Ире.(е,)снных по окр( к 1 ости цоцс)си 18. (,0(,(цн(цццц ( кы сИных Обрсз )1;ппы 1 бра ) ю тс ц,бчсцнк в внлс , , ;011 0,1(к Ген ) .). 110;)ости,.сроссс, ч 24 регулируется полача хлалд)ентд во 13,)уренцюк полость ныправляк)- )цей 7 и; ц)ривол 25 сослицяет полость 26 .ч жлу лвойными стенками ярча 1 с х) (1 ) О 32 с окои ц ромы Вки.Врапк )сс беро)ой )нтен и 11, связанной с х востов КомО, ос с ц(ссте)г ется поворот- ЦЫМ Х(ЕХЫЦНЗХос), СОСПОЯЩИМ ИЗ ЭЛЕКтРОЛВИ- гытс л я 28 с ре.(с кором 29.1 с с.1 с 1.0 с 11 Г)мРОВОи цтсц)и 11 цд здсой обес:)с ч 1;н с я винтсвым полатчиком, сосГ)5 пцич и 3 ц;р )в.)53 Кп,си рычь) 30, Вин. т; 31 шляч.:.)ектролвигдтеля 32 с релукторо(1 3:5. Могут бы(ь иснльзованы и лруг)ц тицИо.(1иконццс цх)ятцчсскс, гилрдв- , 1 и ч ( с к ( и 1 р у 1 и с.К",) ), :( 5 61 цг. 5) питзются от (е)п псчс, ( ц 010 )ок). )с рс:3 тиристоры 34 и 35 со .е)си ц)ю. У рдвление (иристороч 34 выпслисо нд рсзисгорс 36, коцЛецсдтон 37 ,10,(е)х 38 и 39,; уцрз)г)сцие Ирс : НМ 35 ц;) рс.ИС(СрС 40, КОН,ЕЕН- сдг)р; 1 1,(но.(х 42 и .13.Гр;)ичитель 12 хола бойка 8 снабжен с,)е,(п(и сне)ечо), солер кдп(с (фи. 6) лд к 4 энерии улярд, си)ца, которого процор и; 3,( ц эцс ргпи у,Езря бойкя, блок 45 цр(обрс) (0 с)335 си Идг)с) Лят)кд 44, 3- )овыц лцп;ягель 46. 6, ок .7 управ,)(цня)ягою )ч,(ц)с дтслеч 4( и чикроЭВМ 8., (с) ГЦ КМТс)ЦС)13,)ЕЦ (фГ. ) Цс 30.рс.(С"1 ВСццо Н;1рдцИЧИТСГС 12 ХО,ЕбсКЯ 8 и ц рс, ц")ч)цг)5)етОбои сер и и ц ы и ц ьсзоэг) сктри н ский л)гчик )ксег)ероме)р. н;пример,цд И% 1, И%.4 н г(.1 лок 45 прсобрязования сигналы латчи 1 к"птз,)ио,(д 4), накопительного )соц, Од горы 50 с цлклкченныч параллсхьно эсху конленсзору рызр 5 лицам) резист)рс )1 и сс)г)ОГо.пи)р 01301( преобрызОВ 2 тсг) 51 (. (1),11) 52,сп чик .4 сере;3,1 ол 49 связан с цыкопитсльць) кос),(снсытоРО) 5, котоРый цо;1- кл)очец к е)312)ого)ох)у вхолу язлого-цифро. Воп) Рс.06 Разовс)тс.)5 52, еыхол кс)тОРОГО поле(лицеи к к)це)г) чикроЭВМ 48, связанном)ц)овыч лв и гелс м 4( через блок 47 мцрс)вг)(.ц)151,)ц 11)в),),1 еГс)ег)еч 46.У,рй3,1 э,)ектромыгцитцого перфоРс 1 ОР;1 1 Ц)с)0)ЬИ ЛВИГД Гс,), 46 ЖССТКО закреплены нд пг)итсе 53, 3 0)рыничтель 12 холы (фчг 4) х 3 стдцовлец ны и )ите 53возмос)1 н"1 ью )ерсес(. и 51 1 О цси. ри этом ьс чндя 1;1)ь 13 огра)ичцтеля 12 хос(г вхол в цы;)рдвляюшхк 7 11 лнта 53 при В Р 3 Ц ( Ц И И 3 И Ц Г с 5Ц);( Д 1 И П С Р Е сс) Е С Я П 0 рх)е 31) 1 зговый Лвигзтс,ь 46 (фиг. 2, 3) кццмытц цкн связан с ограничитслем 12 .Олы црн помон) чс рвякы 54, червячного кслссс 5 с )цсрспней ре:ьгц и винта 56.Ви)п 56 жс)ко свя ац с огрзи ителсм 12 хслд У.1;)рцы) ) ел закры) крыкои 57.5 10 15 20 25 З 5 40 45 50 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 гидро- проводу 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;+ - А;)О (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 этомпринимает значения =1,2,3,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..1 ака 2 ИРГ 1 И йинниль (л;бнн Гсрс, 1 1 срес Коршло 1,иаж 1 о он нсни ВНИИПИ Государственного комитета С(ХР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж -35, Раушская наб,. д 4,5 Филиал Г 1 ПП Пагснт, г Ужгород, ул. Проектная, 4