ДИЗЕЛЬ-МОЛОТ ТРУБЧАТЫЙ ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ НЕГАБАРИТА

Заявляемое техническое решение относится к горной промышленности, строительству, металлургии и может быть использовано для разрушения (дробления) негабаритов, разрушения прочных материалов, рыхления мерзлых грунтов, добычи твердых полезных ископаемых, например, угля открытым способом.
Известно устройство ударного действия, содержащее корпус с размещенными в нем бойком и рабочим органом [1].
Недостатком известного устройства является низкий КПД поскольку значительная часть энергии при взаимодействии бойка и рабочего органа расходуется на создание напряженно-деформированного состояния этих элементов устройства, за счет которого, как правило, происходит разрушение как бойка, так и рабочего органа.
Наиболее близким к заявляемому является дизель - молот трубчатый, состоящий из цилиндрического корпуса, топливной системы с насосом, ударника-поршня, камеры сгорания, рабочего органа [2]. Рабочий орган выполнен в виде плунжерной пары.
Общим недостатком известных технических решений является низкая эффективность разрушения (дробления) объектов, подвергаемых ударному воздействию, а также сложность изготовления рабочего органа. Низкая эффективность дробления связана с не равенством масс ударника-поршня и рабочего органа, а также несопоставимостью внутренних диаметров к длине его направляющих, при этом неизрасходованная, накопленная энергия в ударнике-поршне приводит к расколу вдоль оси, а рабочий орган разрушается от этих нагрузок в связи с небольшой массой, что приводит к выходу из строя молота, преждевременному ремонту, к снижению надежности устройства в целом.
Решаемая техническая задача состоит в повышении КПД дизель-молота, эффективности его работы и надежности конструкции за счет сбалансированности массовых и геометрических параметров конструктивных элементов устройства.
Технический результат достигается тем, что в дизель - молоте трубчатом для дробления негабарита, состоящем из цилиндрического корпуса, топливной системы с насосом, ударника-поршня, камеры сгорания, рабочего органа, согласно полезной модели камера сгорания образована внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, верхним торцом рабочего органа и нижним торцом ударника-поршня, причем указанные торцы по форме выполнены с конгруэнтными поверхностями, масса ударника-поршня равна массе рабочего органа, установленного в трубчатой направляющей, а соотношение длины трубчатой направляющей к длине рабочего органа составляет не менее 1/4, при этом цилиндрический корпус и трубчатая направляющая соединены посредством фланцевого соединения, рабочий орган снабжен продольными пазами для взаимодействия со штифтовыми пальцами, которые установлены в нижней части трубчатой направляющей.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором показан общий вид устройства, разрез.
Дизель-молот трубчатый для дробления негабарита 1 содержит цилиндрический корпус 2, ударник-поршень 3, подъемно-сбрасывающее устройство 4, топливную систему 5 с насосом 6. Цилиндрический корпус 2 посредством фланцев 7 соединен с трубчатой направляющей 8, в которой установлен рабочий орган 9 с пазами 10 для взаимодействия со штифтовыми пальцами 11, размещенных в нижней части направляющей 8. Камера сгорания 12 образована внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 2, верхним торцом А рабочего органа 9 и нижним торцом Б ударника - поршня 3, причем торцы А и Б по форме выполнены с конгруэнтными поверхностями. Масса m1 ударника - поршня 3 равна массе m2 рабочего органа 9, т.е. m1=m2. Длина H трубчатой направляющей 8 по величине больше 1/4 длины L рабочего органа 9, т.е. H>0,25∗L.
Предлагаемый дизель - молот трубчатый для дробления негабарита работает следующим образом.
При дроблении негабарита дизель-молот трубчатый упирается в негабарит 1 под действием усилия нажатия манипулятора, например, стрелы и рукояти смонтированного на шасси. Рабочий орган 9 с торцом А перемещается в направляющей 8 до взаимодействия с торцом Б ударника-поршня 3. Подъемно-сбрасывающее устройство 4 поднимает ударник в трубчатом корпусе 2. В верхнем положении происходит автоматический отрыв ударника от подъемно-сбрасывающего устройства. При свободном падении вниз ударник приводит в работу топливную систему 5 с насосом 6,который впрыскивает порцию топлива в камеру сгорания 12. Воздушно-топливная смесь сжимается с повышением температуры. Ударник-поршень 3 наносит удар по рабочему органу 9, т.к. торцы А и Б выполнены с поверхностями и по форме их взаимодействия. Энергия ударника - поршня 3, накопленная при падении, передается рабочему органу 9 и производит удар по негабариту. Воздушно-топливная смесь при соударении самовоспламеняется в камере сгорания 12, выделяя дополнительную энергию. Часть энергии расширяющихся продуктов сгорания смеси - газов передается рабочему органу 9, который производит следующий удар по негабариту 1. Другая часть энергии идет на выталкивание ударника-поршня 3 вверх по цилиндрическому корпусу 2. Рабочий цикл повторяется и в дальнейшем дизель-молот работает автоматически до разрушения негабарита.
После разрушения негабарита дизель-молот трубчатый виснет на манипуляторе. Рабочий орган 9 перемещается в пазах 10 и фиксируется в нижнем положении штифтовыми пальцами 11. Ударник-поршень 3 перемещается за инструментом и прекращает работу по дроблению до монтажа установки на следующий негабарит.
В дизель-молоте для дробления негабарита заложен эффект «бильярдных шаров», т.е. равенство элементов конструкции по массе. Если не выполняется это условие, они разбиваются при ударах. Выше нами было отмечено, к чему приводит неравенство масс ударника и рабочего органа. По этому в данной конструкции массы ударника m1 и инструмента m2 равны, т.е. m1=m2.
Опытные работы устройства по дроблению негабарита показали, что если длина H направляющей 8 меньше 1/4 длины L рабочего органа 9, то при работе направляющую с инструментом отрывает от корпуса устройства.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить КПД дизель-молота и увеличить эффективность дробления различных материалов.
Библиография
1. Патент РФ №2232230, опубл. 2004.
2. Патент РФ №2495991, опубл. 2013.