РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОГО ЗАМЫКАНИЯ УПРУГОГО КЛАПАНА И ПРИМЕНЕНИЕ ЕГО В ПНЕВМОУДАРНОЙ МАШИНЕ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ РАБОЧЕГО ЦИКЛА
Authors: Плохих В.В. 
Published: December 2024

Рассматривается проблема создания новых пневматических ударных машин для повышения эффективности и безопасности горных работ. Решением этой проблемы может быть создание пневмоударных машин, позволяющих реализовать «адаптивные технологии», в которых необходимо изменение энергетических параметров машины в зависимости от свойств обрабатываемой среды, непосредственно в процессе работы. В последующем такие технологии могут быть основой «безлюдных технологических процессов», в которых управление режимами бурения осуществляется дистанционно и автоматически без присутствия оператора в месте проведения работ. Анализ существующих пневмоударных машин показал, что такие устройства не могут быть использованы для реализации упомянутых технологий из-за ограниченной возможности регулирования своих параметров. Варьирование параметров в таких машинах возможно только за счет изменения сечения питающей магистрали или давления энергоносителя. С учетом этого предложена новая принципиальная конструктивная схема пневмоударного устройства с упругим клапаном, в которой возможно регулирование параметров (энергии и частоты ударов). Для определения условий срабатывания упругого клапана в воздухораспределительной системе машины был создан стенд на основе физической модели устройства. На основе результатов экспериментальных исследований работы клапана изготовлена физическая модель пневмоударной машины. Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность регулировки динамических и энергетических параметров устройства непосредственно в процессе работы. Проведена валидация имитационной модели. Дополнительные исследования, проведенные на модели, позволили увеличить диапазон изменения энергетических параметров устройства. Полученные результаты могут являться основой для создания опытного образца пневмоударного устройства.

The paper considers the problem of creating new pneumatic percussion machines to improve the efficiency and safety of mining operations. The solution to this problem can be the creation of pneumatic impact machines that allow the implementation of «adaptive technologies», in which it is necessary to change the energy parameters of the machine, depending on the properties of the medium being processed, directly in the process of operation. In the future, such technologies can be the basis of «unmanned technological processes», in which drilling modes are controlled remotely and automatically without the presence of an operator at the work site. An analysis of existing pneumatic impact machines showed that such devices cannot be used to implement the mentioned technologies due to the limited ability of controlling their parameters. Variation of parameters in such machines is possible only by changing the cross section of the supply line or the pressure of the energy carrier. With this in mind, a new basic design diagram of a pneumatic percussion device with an elastic valve is proposed, in which it is possible to control the parameters (energy and frequency of impacts). To determine the conditions for the operation of a flexible valve in the air distribution system of the machine, a stand was created based on the physical model of the device. Based on the results of experimental studies of the valve operation, a physical model of a pneumatic impact machine was made. The results of experimental studies confirmed the possibility of adjusting the dynamic and energy parameters of the device directly in the process of operation. The simulation model was validated. Additional studies carried out on the model made it possible to increase the range of changes in the energy parameters of the device. The results obtained can be the basis for creating a prototype of a pneumatic percussion device.