Введение к работе
Актуальность темы: В различных отраслях народного хозяйства есть технологические процессы, которые выполняются машинами ударного действия. В горной промышленности машины ударного действия используются при производстве вскрышных работ, добыче и вторичной дроблении горных пород. В строительстве они нашли применение при разрушении бетонных покрытий и фундаментов, кирпичных кладок, уплотнении грунтов и разработке мерзлых грунтов. В металлургии с помощью ударных машин выполняются такие технологические операции, как очистка ковшей и конвертеров, разборка футеровок и так далее.
Практически до 70-х годов нынешнего столетия ударные машины создавались на основе использования энергии сжатого воздуха. Но резервы их дальнейшего развития в значительной мере исчерпаны и прежде всего из-за трудности создания машин большой мощности и не удовлетворительных эргономических показателей.
Разработка конструкций ударных механизмов с гидравлическим приводом началась в конце 50-х в начале 60-х годов. Данное направление базировалось на исследованиях и разработках, выполненных в ряде научных центров. Особенно интенсивно работы по созданию гидравлических машин ударного действия развивались в КузНИУИ, в Карагандинском политехническом институте, ВНИИСтройдормаш, АН Киргизской республики. В грудах 6:Д. Алимова, С.А. Басова, А.Ф. Кичигина, И.А. Янцена, Н.А. Белана, Д.Н. Ешуткина и их учеников разрабатывались теоретические основы расчета гидравлических ударных механизмов, создавались экспериментальные и опытные образцы машин для горного дела и строительства.
Уже первые результаты теоретических и экспериментальных исследований показали, что применение гидравлического привода позволяет создать ударные механизмы, обладающие большей мощностью и имеющие при этом более высокий к.п.д. по сраинеишо с пневматическими машинами. Кроме этого гидравлические машины имеют и более лучшие эргономические характеристики (меньший уровень шума, меньшее загрязнение окружающей среды из-за отсутствия выхлопа отработанного воздуха в атмосферу).
Развитие этого направления привело к созданию как буровых, так и отбойных машин - гидравлических молотов, используемых как сменный рабочий орган гндрофицированиых агрегатов, в частности, одноковшовых гидравлических экскаваторов. Одноковшовые экскаваторы совместно с молотом приобретают новое качество, как агрегат, способный разрушать крепкие материалы и уплотнять грунты, при этом .рабочие функции агрегата как экскаватора не теряются. Возможно поэтому, начиная со второй половины 70-х годов.
гидравлические молоты получают широкое и регулярное применение, особенно в строительстве, где в это время было сосредоточено большое количество одноковшовых гидравлических экскаваторов.
В настоящее время известны различные конструкции гидравлических молотов с энергией ударов от 40 до 15000 Дж и более для самых различных областей применения. Их дальнейшее совершенствование сопровождается также изысканием новых областей применения. В последние годы выявлена новая область эффективного применения гидравлических молотов, связанная с безвзрывной технологией отбойки скальных пород от массива.
Поисковые исследования и испытания мощных механизмов
ударного действия, проведенньїе сотрудниками Института
машиноведения, также показывают возможность их использования при добыче полезных ископаемых без применения взрыва. Из предварительных данных, полученных при испытаниях молотов на добыче руды следует, что стоимость единицы добытой руды при безвзрывной технологии в три с лишним раза меньше аналогичного показателя, получаемого при буровзрывном способе добычи. Кроме этого, ограничение или исключение взрыва при добыче повышает безопасность ведения горных работ и способствует улучшению экологии месторождений полезных ископаемых. Поэтому создание таких машин является актуальной задачей.
Цель данной работы заключается в обосновании параметров и создании гидравлического молота для безвзрывной добычи скальных горных пород, промышленной апробации разработанного молота.
Основная идея работы состоит в том, что использование гидравлических молотов с большой энергией удара при разработке полезных ископаемых в специфических случаях их применения может обеспечить технико-экономические показатели, не уступающие буровзрывному способу. .
При выполнении настоящей работы использовались следующие методы исследования: анализ и обобщение литературных источников, обобщение опыта проектирования и создания гидравлических молотов типа "Импульс" в Институте машиноведения; экспериментальные наблюдения за работой молотов в условиях их промышленной эксплуатации; моделирование рабочего процесса гидравлических ударных механизмов с использованием ПЭВМ.
Научная новизна работы заключается в выявлении резервов совершенствования конструкции молотов на основе накопленного материала по долговечности дегалей гидравлических ударных машин, в обосновании выбора материалов для изготовления деталей и узлов гидравлических ударных механизмов и их термической обработке, в установлении закономерностей изменения зазоров в подвижных сопряженных деталях из различных материалов при изменении
температурного режима работы молотой, в разработке математической модели процесса торможения поршня-ударника при "прострелах" и обосновании на ее основе параметров системы торможения норшня-ударника.
' Практическая^ ценность Ш1-боты заключается в разработке
рекомендаций по выбору зазоров в подвижных соединениях ударных машин , материалов для изготовления деталей гидравлических ударных машин с большой энергией и режимов их термической обработки, разработке алгоршма и программы на ПЭВМ- расчета режима торможения поршня-ударника при "простреле", разработке новой конструкции гидравлического молота с энергией удара 6000 Дж, который прошел промышленную апробацию при безвзрывной добыче скальных пород.
Достоверность основных выводов и рекомендаций, р еал из о в а н и ы х в конструкции молота "Импульс 600", подтверждена результатами его промышленных испытаний.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях Секции Ученого совета Института машиноведения с 1993 по 1996 годы; на Международной конференции "Механизмы переменной структуры и вибрационные машины" (г. Бишкек, 1995 г.); на Международной конференции "Высокогорные исследования - изменения и перспективы в XXI веке" (г. Бишкек, 1996 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследовании
опубликовано 8 работ и получено положительное решение о выдаче патента.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 114 страницы машинописного текста, 25 таблиц, 51 рисунок и библиографию из 74 наименований.