Обоснование параметров гидроимпульсного механизма для бурильных установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат наук Новосельцева, Мария Викторовна

• Новосельцева, Мария Викторовна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Новосельцева, Мария Викторовна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ гидроударных систем

1.2 Обоснование применимости гидроимпульсного механизма для эффективного бурения шпуров и скважин в массиве горных

16

пород

1.3 Обоснование конструктивной схемы гидроимпульсного механизма

1.4 Экспериментальная проверка работоспособности гидроимпульсных

22

машин

1.5 Вывод

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

30

ГИДРОИМПУЛЬСНОГО МЕХАНИЗМА

2.1 Алгоритм разработки релевантной имитационно-математической модели гидроимпульсного механизма

2.2 Принцип работы гидроимпульсного механизма

2.3 Характеристики основных элементов механизма

2.4 Обоснование границ значений параметров механизма

2.4.1 Выбор Су - объёмной упругости нелинейного элемента (РВД).

37

Характеристика, внутреннее строение РВД

2.4.2 Выбор жесткости пружины поджатия активной массы - С

2.4.3 Гидроцилиндр

2.4.4 Гидропульсатор - Плунжерный насос

2.4.5 Выбор инерционной массы

2.5 Имитационное моделирование гидроимпульсного механизма

2.5.1 Нахождение амплитуды колебания и собственной частоты

2.5.2 Создание модели в программе МАТЬАБ

2.6 Вывод

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОИМПУЛЬСНОГО МЕХАНИЗМА НА ФОРМИРУЕМЫЙ ИМПУЛЬС

3.1 Влияние основных параметров гидроимпульсного механизма на характер формирующегося импульса

3.2 Влияние частоты входного импульса на формирующийся импульс

3.3 Влияние формы входного импульса на формирующийся импульс

3.4 Сравнение результатов имитационного моделирования с результатами стендовых экспериментов

3.5 Вывод

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ГИДРОИМПУЛЬСНЫМ МЕХАНИЗМОМ БЕЗ НЕЛИНЕЙНОГО ЭЛЕМЕНТА

4.1 Схема блоков имитационной модели и принцип работы гидроимпульсного механизма без нелинейного 89 элемента

4.2 Влияние формы входного сигнала на формирующийся импульс при системе без нелинейного элемента

4.3 Сравнение формируемых импульсов гидроимпульсным механизмом с нелинейным элементом и без него

4.4 Сравнение гидроимпульсного механизма с существующими гидравлическими перфораторами

4.5 Вывод

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ И

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров гидроимпульсного механизма для бурильных установок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Для добычи полезных ископаемых используются большой спектр машин различного функционального назначения. Широко используют при бурении самоходную технику, на которой применяют буровые головки, обеспечивающие проходку шпуров и скважин. Сокращение сроков проведения буровых работ невозможно без совершенствования буровой техники. При создании и усовершенствовании машин для горной промышленности разработчики придерживаются следующих тенденций: повышение производительности; обеспечение безопасности, снижение уровня шума и вибрации и др.

В Томском Политехническом Университете в 1976 году под руководством О.Д. Алимова и В.Ф. Горбунова, Л.А. Саруевым, П.Я Крауиньшом и другими был создан безбойковый гидроимпульсный механизм для разрушения массива горных пород. Но по ряду причин, во многом организационных и не связанных с его технической сущностью, он не был доведен до промышленного производства. Однако идеи, заложенные в его конструкцию, не потеряли своей актуальности, и могут являться основой для дальнейшего развития этого перспективного направления.

В связи с этим становится актуальным создание для бурильных установок гидроимпульсного механизма, который генерирует импульс силы воздействием на жидкость поршнем, с последующей передачей этого импульса на буровую штангу.

Степень разработанности

Существенный вклад в исследование и создание гидроударных систем внесли результаты работ, проведенных такими учеными, как Алимов О. Д., Басов С. А., Горбунов В. Ф., Ешуткин Д. Н., Ушаков Л. С, Янцен И. А., Сердечный А.С., Городилов Л.В. и других.

Несмотря на большое количество работ, связанных с изучением рабочих процессов гидроударных механизмов для интенсификации процессов бурения,

задача определения параметров гидроимпульсного механизма, работающего в безударном режиме на резонансном явлении, не раскрыта в полном объеме.

Идея работы заключается в использование вариативности параметров и конструкции гидроимпульсного механизма для формирования импульса с заданными характеристиками.

Цель работы - обоснование параметров, принципиальной и конструктивной схемы гидроимпульсного механизма для бурильных установок.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Установить граничные значения конструктивных параметров гидроимпульсного механизма для его эффективной работы.

2. Определить зону регулирования параметров работы импульсного генератора (блока ввода) гидроимпульсного механизма.

3. Обосновать и разработать конструктивную схему гидроимпульсного механизма обеспечивающую повышение его энергетических параметров.

Научная новизна диссертации

1. В рамках ограничений на массогабаритные размеры исполнительных рабочих органов буровых машин ударно-вращательного действия определены диапазоны изменения силы поджатия инерционной массы, выполненного в виде поршня, жесткости пружины поджатия и величины инерционной массы, которые обеспечивают импульсное воздействие на породный массив, достаточное для его эффективного разрушения.

2. Установлено, что с увеличением инерционной массы гидроимпульсного механизма, рабочая частота уменьшается, а энергия импульсов увеличивается.

3. Определены закономерности влияния формы входного сигнал, формируемого пульсатором, на амплитуду и период генерируемого импульса при изменении инерционной массы и жесткости пружины поджатия.

4. Методом численного моделирования доказано, что при одинаковых массогабаритных параметрах гидроимпульсный механизм с непосредственным

воздействием плунжера гидропульсатора на рабочую жидкость генерирует наибольший импульс воздействия на породный массив.

Теоретическая и практическая значимость работы Разработана методика расчета параметров гидроимпульсного механизма, позволяющая определить достаточные для разрушения массива горных пород энергии импульса. Обосновано конструктивное исполнение гидроимпульсного механизма, с непосредственным воздействием плунжера гидропульсатора на рабочую жидкость, обеспечивающее повышение энергетических параметров формируемого импульса, передаваемого на забой для разрушения горной породы.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использованы аналитические и вычислительные методы с применением математического моделирования, а именно метод моделирования динамических процессов, метод планирования экспериментов и обработки результатов, а также использованы классические положения теоретической механики и гидромеханики.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Эффективная работа гидроимпульсного механизма в качестве буровой головки достигается при граничных значениях параметров в следующих пределах: сила поджатия от 10 до 17 кН; жесткость пружины поджатия от 40 до 60 кН/м; инерционная масса от 20 до 50 кг.

2. Изменение значений инерционной массы гидроимпульсного механизма от 20 до 50 кг, приводит к снижение рабочей частоты на 36 % при этом энергия импульса увеличивается на 63 %.

3. Изменение формы входного импульса гидроимпульсного механизма с синусоидальной на прямоугольную, увеличивает амплитуду формируемого импульса на 25 %.

4. Конструкция гидроимпульсного механизма, в которой гидропульсатор и плунжер расположены соосно с гидроцилиндром с непосредственным воздействием на жидкость, обеспечивает энергию импульса соответствующую значениям современных гидроударных машин.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается использованием стандартных программ расчета, методов моделирования и экспериментальным подтверждением основных теоретических выводов.

Апробация работы.

Основное содержания работы, ее отдельные положения и результаты докладывались и получили одобрение на следующих конференциях:

• XVII - XVIII - XIX Международный научный симпозиум имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр», г. Томск, 2013-2015 г.

• VII - VIII - IX Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения», г. Томск, 2013г - 2015г.

• Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвященной 60-летию кафедры бурения скважин «Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин», г. Томск, 2014г.

• II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Современное состояние и проблемы естественных наук» г. Юрга, 2015 г.

• IV Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике», г. Томск,2015г.

• III Международная научно-практическая конференция «Инновации на транспорте и в машиностроении», г. Санкт- Петербург,2015г.

• XXIII - XXIV Международный научный симпозиум «Неделя горняка», г. Москва, 2015-2016г.

Работа проводилась при финансовой поддержке гранта на выполнение научно-исследовательских работ «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.»), договор №3920ГУ1/2014. Все исследования проводились в Томском политехническом университете.

Публикации.

По теме диссертационного исследования автором опубликовано 20 работ, в том числе 3 статьи в изданиях рекомендованных ВАК РФ, и 3 статьи в журналах включенных в базу SCOPUS.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, приложений и содержит 148 страниц текста, 62 рисунка, 8 таблиц, 6 приложений и список литературы содержащий 126 наименований.

ГЛАВА 1 ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ гидроударных систем

В настоящее время одним из важных направлений технического прогресса в горнодобывающей промышленности является широкое применение машин, генерирующих импульсную нагрузку на инструменте, контактирующем с массивом горных пород. Они используются для интенсификации производственных процессов в различных отраслях промышленности, а наибольшее применение нашли в качестве активных рабочих органов горных машин, предназначенных для проходки скважин различного назначения в массиве горных пород и его для разрушения в процессе добычи полезных ископаемых.

Бурение является одним из основных процессов горного производства. Наиболее эффективно осуществлять этот процесс ударно-вращательным способом, как погружными пневмоударниками, так и выносными ударными машинами - пневматическими перфораторами или гидроударными буровыми головками.

Применение колонковых перфораторов, как с зависимым от ударного механизма вращением бурильных штанг, так и с независимым ограничено из-за малой глубины бурения и больших потерь энергии удара при прохождении по штанге продольной волны деформаций, переносящей энергию бойка к породоразрушающему инструменту.

В настоящее время наиболее широкое применение в буровых головках получил гидроударный привод объемного типа, в котором перемещение бойка осуществляется под действием давления жидкости, действующего на него со сторон рабочих камер. Энергетические параметры и КПД такого привода существенно выше пневмоударного. В работе [101] представлены данные о том, что энергия удара у гидроударников выше в 8 - 10 раз в сравнении с пневматическими машинами и это позволяет повысить механическую скорость бурения в крепких породах в 1.5-2 раза.

Принципиально гидравлический ударный механизм представлен на рисунке 1.1.. Он состоит из корпуса (неподвижное звено), бойка и двух рабочих камер переменного объема. Выходным звеном механизма является боек, совершающий относительно корпуса возвратно-поступательное движение под действием сил давления жидкости со стороны камер переменного объема, нанося удары по рабочему инструменту.

В машинах одинарного действия энергия потока жидкости используется для совершения хода бойка в одну сторону. Если под действием энергии жидкости рабочий ход бойка заканчивается ударом по инструменту, то силовая гидравлическая импульсная система является машиной прямого действия. При использовании энергии жидкости для возврата бойка (холостой ход) гидравлическую силовую импульсную систему называют машиной обратного действия.

В качестве силы, движущей боек в направлении, противоположном движению под давлением, обычно используют упругую силу пружины, которая является силой сопротивления при движении бойка под действием энергии жидкости. Эта сила может использоваться и как дополнительная к гидравлической.

Принципиальные схемы силовых импульсных систем одинарного действия с пружинами, работающими на сжатие при движении бойка под действием энергии жидкости, приведены на рисунке 1.1. Клапанный узел в этих схемах образуют поверхности двух подвижных элементов (бойка и клапана), каждый из которых может служить как седлом, так и клапаном.

Рабочая жидкость из подводящего трубопровода (линии нагнетания) поступает в поршневую камеру I, в которой расположена рабочая поверхность поршня-бойка. Клапанная пара образует переменное местное гидравлическое сопротивление, преодолев которое поток жидкости через канал в штоковой части бойка проходит в выхлопную (сливную) камеру II, сообщающуюся со сливной магистралью. Поток жидкости перекрывается при смыкании бойка 1 с клапаном 4. Камеры I и II разобщаются, причем давление в камере I возрастает. Боек вместе

с клапаном движется, преодолевая силу сопротивления пружин 2 и 3, для схемы прямого действия (рисунок 1.1., а) - вниз, в машине обратного действия (рисунок 1.1, б) - вверх.

Камеры остаются разобщенными, пока один из элементов (клапан или боек) не остановится, дойдя до жесткого ограничителя. Происходит разрыв пары боек -клапан, поршневая и сливная камеры сообщаются между собой и перепад давления понижается до уровня, определяемого местным гидравлическим сопротивлением. Поршень - боек машины прямого действия за счет запасенной кинетической энергии доходит до наковальни и бьет по ней, а затем возвращается вверх под действием силы пружины. Клапан силой пружины также возвращается в верхнее положение. Цикл возобновляется, когда боек встречается с клапаном. В конструкции обратного действия после размыкания клапанной пары боек движется под действием силы пружин к наковальне и наносит удар, а клапан пружина заставляет занять нижнее положение.

а) 5,У

1 - поршень-боек, 2 - пружина бойка; 3 - пружина клапана; 4 - клапан; 5 - наковальня Рисунок 1.1 - Схемы силовых импульсных систем одинарного действия: прямого (а) и

обратного (б)

Таким образом, обе схемы работают по одному принципу: разобщение потока создает перепад давления между двумя камерами. Этот перепад обусловливает движение бойка в одну сторону. В противоположную сторону боек движется под действием пружин. Клапаны в машинах одинарного действия могут располагаться и под бойком. Клапан в верхнее положение помимо пружины может возвращаться под действием перепада давления на его рабочих поверхностях. При этом на верхнюю площадь действует давление сливной магистрали.

Существует различное множество вариаций рассмотренных механизмов, конструкция которых определяет их габаритные размеры и эффективность воздействия на породный массив.

Основными недостатками недостатков гидроударных механизмов являются:

- потери в парах трения при поступательном движении деталей;

- объемные гидравлические потери;

- наличие вибрации и шума.

Однако высокая энергонасыщенность гидравлических машин ударного действия, определяющая эффективность разрушения горной породы, компактность, независимость от внешнего источника энергии способствовали их широкому распространению в горнодобывающей отрасли.

При бурении скважин буровые головки устанавливаются на манипуляторах буровых установок. Одна из таких установок УБШ-221П компании ООО «ГОРМАШ Дарасун» (Россия) предназначена для бурения фронтальных забоев в выработках сечением 6.12 м2, а также бурения фланговых (боковых) шпуров под углом до 1200 от продольной оси установки и шпуров в кровле при высоте выработок более 3,5 м. Установка работает от сжатого воздуха с давлением 0,5 МПа, воздух подается от шахтной магистрали по двум рукавам. Сжатый воздух обеспечивает привод маслонапорной станции при наведении бурильной машины на точку бурения, подачу бурильной машины на забой, бурение, привод ходовой тележки, привод освещения. Управление установкой осуществляется пневматическим и гидравлическим пультами. Применение бортовых приводов

тележки обеспечивает высокую проходимость и маневренность. В качестве бурового инструмента применяются буровые штанги круглого сечения диаметром 32 мм или шестигранного сечения 25 мм, с хвостовиком под бурильную машину и буровые коронки диаметром 40.52 мм» [27].

При создании и усовершенствовании машин для горной промышленности разработчики придерживаются следующих тенденций: повышение производительности; обеспечение искробезопасности; снижение уровня шума и вибрации и др.

Анализ существующих гидроперфораторов применяемых на буровых установках, представленных в таблице. 1.1, показал, что бурение шпуров и скважин от 38 до 89 мм со скоростью не менее 1 м/мин в породах крепостью 120 МПа обеспечивается при следующих энергетических параметрах: усилие подачи от 15 до 31 кН; энергия удара от 100 до 400 Дж; частота от 50 до 100 Гц.

Таблица 1.1. Характеристики современных буровых установок зарубежных производителей

Фирмы Atlas Copco Sandvik СССР.

Установка Boomer 282 Boomer L1D Boomer E3C DD210 DL311-7 DD420-S60C УБА УБА

Гидроперфоратор COP 1020 COP 4050 COP 3060 HL510 HL710 HLX5T Импульс 1 Импульс 2

Диаметр, мм 38-64 38-64 38-64 35 64-89 43-64 40-50 40-50

Усилие подачи, кН 15 22 22 25 31 25 12 12

Энергия удара, Дж 300 300 300 271 375 355 120 100

Частота удара, Гц 60 73 102 59 52 62 50 55

Масса перфоратора, кг 175 175 175 210 245 218 75 120

Удельная мощность удара, 10 -3 Дж/мм2 264 - 93 264 - 93 264 - 93 280 116-60 244-57 95-61 79-51

1.2. Обоснование применимости гидроимпульсного механизма для эффективного бурения шпуров и скважин в массиве горных пород

Развитие ударно-вращательного бурения началось в пятидесятые годы, когда фирмой «Зальцгиттер» (ФРГ) была создана пневматическая ударно-вращательная машина «Виброаппарат» с длинноходовым податчиком и независимым вращательным и ударным механизмами. Создание машин такого типа сопровождалось успешным их применением в различных технологических процессах добычи полезных ископаемых, что привело к разработки подобных машин в СССР и других странах.

Учеными нашей страны были проведены исследования процессов разрушения горных пород, определены рациональные режимы ударно -вращательного бурения, разработаны конструкции буровых машин и налажено их производство [40-42,98-101,110,117]. Это позволило на практике реализовать преимущества ударно-вращательного бурения перед другими способами.

Процесс ударно-вращательного бурения характеризуется следующими режимными параметрами: осевым усилием Р, подачей инструмента h на забой, скоростью вращения штанги п, крутящим моментом М, энергией единичного удара Ау и частотой ударов пу. Наибольший эффект разрушения забоя достигается при рациональном соотношении этих параметров, поэтому поиску такого соотношения в процессе исследования уделяется особое внимание. Л.Т. Дворниковым [40-41] установлено, что «.в породах средней крепости при использовании рациональных режимных параметров можно добиться увеличения скоростей бурения (в сравнении с вращательным и ударным способами) в 2-3 раза при уменьшении энергоемкости до 2 -3 раз»

В трудах Дворникова Л.Т. [40-41] обосновывается форма, максимальная амплитуда и длительность волнового импульса для эффективного разрушения горных пород. Оптимальным, для рационального разрушения забоя при вращательно-ударном бурении коронками диаметром от 30 до 50 мм, автор

формы для увеличения технического ресурса бурового инструмента; повысить работоспособность соединительных элементов штанг и бурового инструмента. Важным результатом является нахождения коэффициента перехода энергии через столб жидкости, который зависит от ширины столба жидкости. Работы подтверждают, что использование промежуточного тела (жидкости) при передаче энергии породоразрушающему инструменту, позволяет повысить работоспособность ударных машин. [104]

1.3 Обоснование конструктивной схемы гидроимпульсного механизма

По мнению Л.Т. Дворникова «....Одной из важных проблем в силовых импульсных системах является повышение эффективности процесса передачи энергии в обрабатываемую среду. Считается, что для этого необходимо определенное согласование параметров волн деформаций и характеристики сопротивления среды внедрению в нее инструмента. Оно может быть достигнуто выбором рациональной амплитуды и частоты импульсов силовых механизмов и конструктивных параметров разрушающего инструмента, взаимодействующего с обрабатываемой средой» [41]. Силовые импульсные системы формируют импульс при соударении бойка с инструментом. Они могут быть, как ударными, так и виброударными. Создаваемые ими импульсы характеризуются резким передним и задним фронтами и малым по времени пиковым значением [41, 42].

Исследования, проводимые Дерюшевой В.Н. [42] показывают, что увеличение длительности (пиковых значений) импульса силы повысит эффективность разрушения горной породы, так как за короткое время контакта с ней породоразрушающего инструмента при ударе нагрузка не успевает реализовать в полной мере процесс разрушения. Исследование ударного механизма с генератором импульсов силы, адаптирующегося к разрушаемой среде, производилось путем математического моделирования.

Известно [41, 42], что для более полного использования энергии импульса, он должен иметь относительно пологий передний фронт и резко ниспадающий

задний. Формирование импульсов со сглаженным передним фронтом для осуществления плавного нагружения бурового снаряда, регулирование его длительности (время контакта с породой) для более полной передачи энергии на разрушение забоя возможно при создании замкнутой гидросистемы без бойка. Такой подход позволит исключить отмеченные выше недостатки гидравлических машин ударного действия и повысить КПД гидравлических устройств без потери скорости бурения скважин.

Впервые гидроимпульсный силовой механизм такого типа обоснован В.Ф. Горбуновым, П.Я. Крауиньшом, Л.А, Саруевым, В.А. Барашковым [19]. Его принципиальная схема представлена на рисунке 1.2.

1 - корпус; 2 - гидропульсатор; 3 - плунжер гидропульсатора 4 - инерционная масса, 5 - пружина поджатия, 6 - рукав высокого давления (РВД); 7 -гидроцилиндр; 8 -поршень гидроцилиндра; 9 - пружина Рисунок 1.2 - Принципиальная схема гидроимпульсного силового механизма

Гидроимпульсный силовой механизм (ГИМ) работает в режиме резонанса частот вынужденных колебаний плунжера 3, гидропульсатора 2 и собственных колебаний инерционной подпружиненной массы 4 с некоторым сдвигом по фазе. При одновременном воздействии массы 4 и плунжера 3 на сосредоточенный объем среды в упругом элементе 6, в ней резко повышается давление, создается импульсная нагрузка на поршень 8 силового гидроцилиндра 7, которая передается

на жестко связанную с поршнем 8 буровую штангу и коронку, вызывая разрушение горной породы.

Достоинства такого механизма:

• отсутствие соударяющихся частей;

• долговременное воздействие на породу;

• малая шумность при работе;

• малое тепловыделение, вследствие отсутствия соударяющихся частей.

Приведенные достоинства ГИМ позволяют его применять в подземных

взрывоопасных шахтах. Новое направление развития породоразрушающих механизмов открывает широкие возможности для машин, использующих силовые импульсы для выполнения полезной работы.

На рисунках 1.3 и 1.4 представлены два варианта конструктивного исполнения гидроимпульсных машин - с вынесенным блоком вращения и сквозным блоком вращения [61], разработанные под руководством В.Ф. Горбуновым (рисунок 1.3), Л.А, Саруевым (рисунок 1.4).

Буровые головки, представленные на рисунках 1.3. - 1.4, работают в ударно - вращательном режиме. Принцип работы буровой головки на рисунке 1.3 заключается в том, что вынесенный блок вращения осуществляет поворот штанги с инструментом, а ударные импульсы на штанге создаются гидроимпульсным механизмом (принцип работы механизма описан выше). В буровой головке на рисунке 1.4. блок вращения проходящий через гидроимпульсный механизм и выполненный соосно с ним, осуществляет поворот штанги с инструментом, а ударные импульсы на штанге, как и предыдущей схеме, создаются гидроимпульсным механизмом (принцип работы механизма описан выше).

1 - Поршень гидроцилиндра, передающий импульсы на забой; 2 - поршень гидроцилиндра, связанный с инерционной массой; 3 - инерционная масса; 4 - пружина поджатия; 5 - блок вращения; 6 - штуцер для РВД Рисунок 1.3 - Схема гидроимпульсного механизма в качестве головки для бурильных установок типа УБШ, с вынесенным блоком вращения

Эти устройства могут быть размещены на установках ударно-вращательного действия, таких, например, как буровая установка УБШ 308 (рисунок 1.5).

12 3 < 6 7

1 - Поршень гидроцилиндра, передающий импульсы на забой; 2 - поршень гидроцилиндра, связанный с инерционной массой; 3 - инерционная масса; 4 - пружина поджатия; 5 - штуцер для РВД; 6 - муфта; 7 - блок вращения Рисунок 1.4 - Схема гидроимпульсного механизма в качестве головки для бурильных установок типа УБШ, с блоком вращения.

Таким образом, ГИМ встраивается в существующие установки для бурения (рисунок 1.5), не требуя дополнительных затрат по оснащению машины.

Рисунок 1.5 - Буровая установка УБШ 308 - А с гидроимпульсным механизмом в

качестве рабочего органа

Он может быть применен не только для машин типа УБШ, но также и для других машин, требующих создания импульса силы.

1.4 Экспериментальная проверка работоспособности гидроимпульсных машин

Экспериментальные исследования механизма, конструкция которого изображена на рисунке 1.3, проводились Щадриной А. В., Саруевым Л.А. в 2008 году на специальном стенде (рисунок 1.6) [117].

При их проведении была использована следующая аппаратура: электронный осциллограф С1-117, датчики давления, тензодатчики, усилители постоянного тока с полосой пропускания (0...150) кГц, датчики перемещений, для регистрации движения инерционной массы т и гидроцилиндра [117].

1- несущая рама; 2 - пульсатор; 3 - электродвигатель пульсатора; 4 - рукав высокого давления (РВД); 5 - поршневой пневмоподатчик; 6 - гидроцилиндр (с площадью поршня 71 см ); 7 -датчик линейных перемещений (фотоэлектронный); 8 - тензодатчики сопротивлений для измерения импульсов силы в бурильной трубе;9 - шторка датчика линейных перемещений трубы; 10 - усилитель постоянного тока; 11 - осциллограф; 12 - направляющая рама; 13 -

бурильная труба; 14 - блок горной породы

Рисунок 1.6 - Экспериментальный стенд для исследования гидроимпульсного механизма Параметры стендового эксперимента приведены в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Основные параметры стендового эксперимента

Параметр Значение

Рукав высокого давления Диаметр внутр., мм 10; 12; 16; 20

Длина, м 0,67.4,5

Инерционная масса т, кг 30; 70; 110; 230

Осевая нагрузка, кН 0.12

Частота гидропульсатора, Гц 25; 50

Предварительное поджатие поршневого пневмоподатчика, МПа 1,3.1,6

Площадь пневмоподатчика, см 204,13

Площадь гидропульсатора, см2 14,51

Площадь гидроцилиндра, см2 71

Ход плунжера гидропульсатора, см 1,8

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новосельцева, Мария Викторовна, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алабужев, П. М. О коэффициенте полезного действия удара в бурильных молотках [Текст] / П. М. Алабужев, О. Д. Алимов, А. Г. Цуканов // Изв. ТПИ - 1954. - Т. 75. - С. 391 - 405.

2. Алабужев, П. М. К теории соударения стержней равного сечения и одинакового материала с упругими торцами сферической формы [Текст] / П. М. Алабужев, Б. Н. Стихановский // ФТПРПИ . - 1966. - № 3. - С. 63 - 68.

3. Александров, Е. В. Прикладная теория соударения стержней с торцами произвольной формы [Текст] / Е. В. Александров, В. Б. Соколинский. - М.: ИГД им. А.А. Скачинского, 1964. - 51 с.

4. Александров, Е. В. Исследование взаимодействия инструмента и горной породы при ударном разрушении [Текст] / Е. В. Александров, В. Б. Соколинский. - М.: ИГД им. А.А. Скачинского. - 1965. - 46 с.

5. Александров, Е. В. Прикладная теория и расчет ударных систем. [Текст] / Е. В. Александров, В. Б. Соколинский. - М.: Наука, 1969. - 132 с.

6. Александров, Е. В. Определение импульсов напряжения при продольном соударении упругих стержней произвольной геометрической формы [Текст] / Е. В. Александров, Ю. Ф. Флавицкий, К. С. Хомяков. - М.: ИГД им. А. А. Скачинского, 1967. - 61 с.

7. Алимов, О. Д. Распространение волн деформаций в ударных системах [Текст] / О. Д. Алимов, В. К. Манжосов, В. Э. Еремьянц. - Фрунзе: Илим, 1978. -196 с.

8. Алимов, О. Д. Амортизация волнового импульса с помощью упругого элемента малой длины [Текст] / О. Д. Алимов, Л. Т. Дворников, И. Д. Шапошников // - Тр. ФПИ. - Фрунзе. 1969. - С. 82 - 91.

9. Алимов, О. Д. Исследование процесса прохождения ударных импульсов по стержневой системе с участками разного волнового сопротивления [Текст] / О. Д. Алимов, Л. Т. Дворников, В. Э. Еремьянц // ФТПРПИ. - 1973. - № 6. - С. 66 -68.

10. Алимов, О. Д. Расчет ударных систем с неторцевым соударением элементов [Текст] / О. Д. Алимов, В. К. Манжосов, В. Э. Еремьянц, Л. М. Мартыненко. - Фрунзе: Илим, 1979. - 102 с.

11. Алимов, О. Д. Метод расчета ударных систем с элементами различной конфигурации [Текст] / О. Д. Алимов, В. К. Манжосов, В. Э. Еремьянц. - Фрунзе: Илим, 1981. - 72 с.

12. Алимов, О. Д. Теория ударных систем с неторцевым соударением элементов [Текст] / О. Д. Алимов, В. К. Манжосов, В. Э. Еремьянц. - Фрунзе: Илим, 1981. - 69 с.

13. Алимов, О. Д. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах [Текст] / О. Д. Алимов, В. К. Манжосов, В. Э. Еремьянц. - М.: Наука, 1985. - 357 с.

14. Алимов, О. Д. Исследование эффективности формы ударного импульса при вращательно - ударном бурении шпуров [Текст] / О. Д. Алимов, И. Д. Шапошников, Л. Т. Дворников // ФТПРПИ. - 1971. - № 5. - С. 31 - 36.

15. Андреев, В. Д. Расчет передачи энергии ударного импульса через инструмент в породу [Текст] / В. Д. Андреев // Горный породоразрушающий инструмент. - Киев: Техника, 1969. - С. 71 - 79.

16. Андреев, В. Д. Расчет формы ударного импульса при разработке и исследовании ударных узлов перфораторов с независимым вращением бура [Текст] / В. Д. Андреев // ФТПРПИ. - 1967. - № 3 - С. 37 - 43.

17. Андриевский Б., Фрадков А. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MATLAB. - СПб.: Наука, 1999. - 475с.

18. Артоболевский, И. И. Введение в акустическую динамику машин / И. И. Артоболевский, Ю. И. Бобровницкий, М. Д. Генкин. - М.: Наука, 1979. -296 с.

19. А.с. 727419. Гидравлический силовой механизм / В.Ф. Горбунов, П.Я. Крауиньш, Л.А, Саруев, В.А. Барашков // Бюл. № 14. - 1980

20. Бажал А. И. Взаимодействие импульсной волны с технологическими средами / А. И. Бажал, В. М. Кучеровский, А. М. Барак и др. // Высокие

технологии в машиностроении: сб. науч. тр. - Харьков, НТУ-ХПИ, 2011. - Вип. 1 (21). - С. 14 - 20.

21. Барон, Л. И. Влияние формы ударника на импульсы напряжений и эффективность разрушения горной породы / Л. И. Барон, Ю. Г. Коняшин, А. В. Кузнецов, В.М. Курбатов // Шахтное строительство. - 1969. - № 8. - С. 8 - 10.

22. Батуев Г. С. Инженерные методы исследования ударных процессов / Г. С. Батуев, Ю. В. Голубков, А. К. Ефремов, А. А. Федосов. - М.: Машиностроение, 1977. - 240 с.

23. Белан, Н. А. О применении гидравлических ударных механизмов в бурильных машинах / Н. А. Белан // Гидравлические ударные механизмы для бурильных машин : сб. тр. / М-во угольной пром-ти, Технич. упр., Кузнецкий науч.-исслед. угольный ин-т (КузНИУИ) ; под науч. ред. Н. А. Белана. -Прокопьевск : КузНИУИ, 1972. - С. 3-11.

24. Беляев, Ю. В. О степени использования энергии удара в ударных машинах [Текст] / Ю. В. Беляев // Сб. тр. Всесоюз. НИИ строит.-дорожн. машиностр. М.: - 1955. - № 10. - С. 35 - 49.

25. Бидерман, В.Л. Прикладная теория механических колебаний / В. Л. Бидерман. - М.: Высшая школа, 1972. - 416 с.

26. Бутенин, Н.В. Курс теоретической механики. В 2 Т. Т. 2. Динамика / Н. В. Бутенин, Я. Л. Лунц, Д. Р. Меркин. - СПб.: Изд-во «Лань», 1998. - 736 с.

27. Буровое оборудование // Режим доступа: http://www.rudgormash.ru

28. Воскресенский, Ф. Ф. Вибрационное и ударно-вращательное бурение / Ф. Ф. Воскресенский [и др.]. - М.: Гостоптехиздат, 1961. - 243 с.

29. Власюк, В. И. Алмазное бурение из подземных горных выработок при разведке благородных и цветных металлов (Методические рекомендации) / В. И. Власюк. - М.: АОЗТ «Геоинформмарк», 1996. - 90 с.

30. Ворошилов, В. Г. Имитационное моделирование в геологии: учебное пособие / В. Г. Ворошилов. - Томск: Изд-во ТПУ, 2001. - 123 с.

31. Гандер В., Гржебичек И. Решение задач в научных вычислениях с применением Maple и MATLAB. -М: Изд-во «Вассамедина», 2005. - 520 с.

32. Гольдсмит, В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел / В. Гольдсмит. - М.: Стройиздат, 1965. - 448 с.

33. Горбунов, В. Ф. Гидравлические отбойные и бурильные молотки / В. Ф. Горбунов [и др.] ; отв. ред. П. М. Алабужев ; Акад. наук СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т горного дела. - Новосибирск : Ин-т горного дела СО АН СССР, 1982. -91 с.

34. Горбунов, В. Ф. Импульсный гидропривод горных машин / В. Ф. Горбунов, А. Г. Лазуткин, Л. С. Ушаков ; [отв. ред. М. С. Сафохин]. Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1986. - 195 с.

35. Горбунов, В. Ф. Экспериментальное исследование влияния упругих свойств обрабатываемых материалов на внутренние процессы и параметры ручного пневматического молотка / В. Ф. Горбунов, В. И. Бабуров, Л. С. Редутинский // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 1965. - № 1. - С. 63 - 67.

36. Горбунов, В. Ф. Электронная модель упругого удара / В. Ф. Горбунов, В. М. Разин, А. В. Триханов // Применение электронных вычислительных машин для решения инженерных задач. - М., 1964. - С. 20 - 23.

37. Горелик, Г. С. Колебания и волны. Введение в акустику, радиофизику и оптику / Г. С. Горелик, ред. С. М. Рытова. - 3-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. -656 с.

38. Гринченко, В. Т. Гармонические колебания и волны в упругих телах / В. Т. Гринченко, В. В. Мелешко. - Киев: Наукова думка, 1981. - 283 с.

39. Гультяев, А. MATLAB 5.3. Имитационное моделирование в среде Windows. - Спб: Корона принт, 2001. - 400 с.

40. Дворников, Л. Т. Исследование импульсов, генерируемых бойками различной формы [Текст] / Л. Т. Дворников, И. Д. Шапошников // В кн.: Исследование узлов буровых установок. - Фрунзе: Илим, 1972. - С. 64 - 70.

41. Дворников, Л. Т. Исследование влияния длительности и амплитуды ударного импульса на эффективность процесса бурения [Текст] / Л. Т. Дворников, Б. Т. Тагаев // Тр. ФПИ. Фрунзе. - 1977. - Вып. 104. - С. 62 - 69.

42. Дерюшева, В.Н. Модели пневмогидравлического ударного узла с учетом свойств формирователя импульса и нагрузки: Автореф. ... канд. техн. наук. - Томск, 2009. - 19 с.

43. Дэбни, Дж., Харман, Т. Simulink 4. Секреты мастерства. - М: Бином. Лаборатория знаний, 2003. - 404 с.

44. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ. / К. Джонсон. - М.: Мир, 1989. - 510 с.

45. Докунин, А.В. Метод расчета конструктивных параметров ударных механизмов с заданной энергий удара для различных геометрических размеров и жесткости разрушаемого материала: краткий научный отчет./ А. В. Докунин, В. Н. Истомин, А. Е. Толстых, 1969 - стр. 46.

46. Дьяконов, В. П. MATLAB 6.0/6.1/6.5/6.5 + SP1 + Simulink 4/5. Обработка сигналов и изображений. - М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 592 с.

47. Дьяконов, В. П. Компьютерная математика. Теория и практика. - М.: Нолидж. 2001. -1296 с.

48. Еремьянц, В. Э. Влияние формы ударного импульса на процесс взаимодействия инструмента с обрабатываемой средой. Фрунзе: Изд-во «ИЛИМ».- 1981 - стр.60.

49. Жуков И.А. Модернизация конструкций бойков погружных пневмоударников // Journal of Advanced Research In Technical Science. - 2016. -№3. - С. 76-80.

50. Каплунов, Д. Р. Основные проблемы освоения недр при подземной разработке рудных месторождений / Д. Р. Каплунов, Г. Г. Ломоносов // Горный журнал. - 1999. - № 1. - С. 42 - 44.

51. Каргин, В. А. Деформирование упругопластического материала при импульсном нагружении / В. А. Каргин, М. Ш. Кирнарский, Л. В. Никитин // Вопросы динамики механических систем виброударного действия. -Новосибирск: НЭТИ, 1980. - 44с.

52. Каргин, В. А. Динамическое деформирование материалов с нагрузочными характеристиками высших порядков / В. А. Каргин // Колебания.

Удар. Защита: Межвузовский сборник научных трудов / Новосиб. электротехнич. ин-т: Отв. ред. Г.С. Мигиренко. - Новосибирск, 1984. - 156 с.

53. Каргин, В. А. Об ударном погружении стержней/ В. А. Каргин, М. Ш. Кирнарский, Л. В. Никитин, В. П. Титоренко // Колебания. Удар. Защита: НЭТИ, 1982 г.

54. Киселев, П. Г. Справочник по гидравлическим расчетам / П. Г. Киселев ; под ред. В. Д. Журина. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М. ; Л. : Госэнергоиздат, 1961. - 352 с.

55. Киселев А.Т. Крусир ИН Вращательно - ударное бурение геологоразведочных скважин. - М.:Недра,1982.-103с.

56. Каталог горно-шахтного оборудования - web_tcm56-3512260.pdf/ Режим доступа: http://www.atlascopco.ru/

57. Кашаев, В. А., Волковой Ю.Б., Ямпольский Д.З. Современные методы и аппаратура для измерения энергетических параметров машин ударного действия // ООО «ИМПРЕЗА-УДАР» (Научно-производственная фирма «УДАР-МАШ»). Режим доступа: http://udarmash.narod.ru/index/0-11 (дата обращения: 10.05.2013).

58. Козловский, Е. А. Оптимизация процесса разведочного бурения / Е.А. Козловский. - М.: Недра, 1975. - 303 с.

59. Колодин, А. П. Исследования зависимости времени операций при бурении веера подземных скважин малого диаметра от параметров станков и их приводов / А. П. Колодин, А. В. Шадрина // Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин: Труды Всероссийской научно-технической конференции; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - С. 177-183.

60. Колодин, А. П. Определение области рационального использования станков с различными типами приводов для бурения скважин из подземных горных выработок / А.П. Колодин, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический

университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. - 2011. -Т. 319. - № 1. - С. 191 - 195.

61. Конструктивные схемы бурильных машин / О. Д. Алимов [и др.] ; Академия наук Киргизской ССР (АН КиргССР), Институт автоматики; под ред. Ю. Е. Неболюбова. - Фрунзе : Илим, 1973. - 93 с.

62. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - М.: ЛАНЬ, 2003. - 831 с.

63. Коткин, Г. Л., Черкасский В. С. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием MATLAB: Учебное пособие. -Новокузнецк: Кузбассвузиздат, 2004. - 376 с.

64. Курбатов, В. М. // Влияние формы ударника на импульсы напряжений и эффективность разрушения горной породы / Л. И. Барон, Ю. Г. Коняшин, А. В. Кузнецов, В. М. Курбатов // Шахт. стр-во. - 1969. - № 8. - С. 8 - 10с.

65. Липин, А. А. Современные погружные ударные машины для бурения скважин / А. А. Липин, А. С. Танайно, В. В. Тимонин // Стройка. Информационно строительный портал. Режим доступа: http://library.stroit.ru/articles/burenie2/

66. Малютин, Л. Ударная сила [электронный ресурс]/ Л. Малютин// Основные Средства. - 2005. - № 1. / Режим доступа: http://www.os1.ru/article/service/2005_01_A_2005_03_10 - 15_25_40/, http://www.sibtechnomash.ru/gidromolot - 1 - 21 - 3.html

67. Манжосов, В. К. Моделирование продольного удара в стержневых системах неоднородной структуры / В. К. Манжосов, В. В. Слепухин. -Ульяновск: УлГТУ, 2011. - 208 с.

68. Имитационное моделирование виброударного гидравлического узла [буровых установок] / В. Ф. Горбунов, В. А. Барашков, П. Я. Крауиньш, Л. А. Саруев // Известия вузов. Горный журнал. - 1976. - № 9. - С. 79 - 81.

69. Импульсные технологии и гидравлические ударные механизмы : учеб. пособие для вузов /Л.С. Ушаков .— Орел : ОрелГТУ, 2009 .— 249

70. Машины и оборудование для шахт и рудников : справочник / под ред. Л. А. Пучкова. - 7-е изд., репринт. - М. : Изд-во МГГУ, 2002. - 471 с.

71. Машины ударного действия для разрушения горных пород / Лобанов Д. П., Горовиц В. Б., Фонберштейн Е. Г., Шендеров В. И., Экомасов С. П. - М.: Недра, 1983. - 152 с.

72. Медведев, В. С. Control System Toolbox. MATLAB 5 для студентов [Текст] / В. С. Медведев, В. Г. Потемкин; Под общ. ред. В. Г. Потемкина. - М. : ДИАЛОГ-МИФИ, 1999. - 287 с. : ил. - (Пакеты прикладных программ).

73. Механическое разрушение горных пород комбинированным способом / А. Ф. Кичигин, С. Н. Игнатов, А. Г. Лазуткин, И. А. Янцен. - М.: Недра. 1972. -256 с.

74. Новосельцева, М. В. Анализ гидроударных и силовых гидроимпульсных узлов // Справочник. Инженерный журнал. - 2014 - №. 9. - C. 51-54 .

75. Новосельцева, Мария Викторовна. Исследование системы формирования и передачи импульса для разрушения горной породы / М. В. Новосельцева; науч. рук. Л. А. Саруев, Е. Н. Пашков // Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин - Томск: Изд-во ТПУ, 2014. - С. 405 -409.

76. Новосельцева, М. В. Исследования влияния конструктивных параметров гидроимпульсного механизма буровых машин на формирование импульса. Жесткость пружины / М. В. Новосельцева; науч. рук. Л. А. Саруев // Проблемы геологии и освоения недр - Т. 2. - С. 432-434

77. Новосельцева М. В. Имитационное моделирование гидроимпульсного механизма в MATLAB / М. В. Новосельцева, И. А. Массон // Современное состояние и проблемы естественных наук: сборник трудов II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов -Томск: Изд-во ТПУ, 2015. - С. 302-305

78. Новосельцева М. В. Моделирование гидроимпульсной системы буровых установок в безразмерных параметрах // Проблемы геологии и освоения недр. - Томск: Изд-во ТПУ, 2014 - Т. 2 -C. 479-481

79. Новосельцева М. В. Управление гидроимпульсным механизмом для формирования требуемых импульсов // Инновации на транспорте и в машиностроении: сборник трудов III Международной научно-практической конференции.- СпбГГУ, 2015 - Т. 2 - а 27-29.

80. Нелинейная теория управления и ее приложения / Под ред. В. М. Матросова, С. Н. Васильева, А. И. Москаленко. - М. : Физматлит, 2000. - 320 с.

81. Нескоромных В.В. Теоретические и экспериментальные исследования основ механики разрушения горных пород в процессе формирования стволов скважин заданного направления и кривизны: Автореф. дис. ... докт. техн. наук. -Иркутск, 1998. - 38 с.

82. Оборудование для бурения скважин и уширения их оснований : обзор / Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по строительному, дорожному и коммунальному машиностроению. - М. : ВНИИЗеммаш, 1969. - 66 с. : ил. - (Строительные и дорожные машины).

83. О динамике бурильного молотка с виброзащитным устройством / И. Г. Резников, В. В. Козлов, М. С. Бухтяк, В. Ф. Горбунов // Известия вузов. Горный журнал. - 1976. - № 10. - С. 77 - 82.

84. Оксогоев А.А. Прикладная физика. Колебания элементов конструкций, ч. 1. Теория линейных колебаний: Учебное пособие / А.А. Оксогоев, Б.И. Слепов. - Томск: Изд-во НТЛ, 2003. - 300 с.

85. О пружинах // Режим доступа: https://www.drive2.rU/l/4899916394579137750/

86. Основы МАТЬАБ: Методическое пособие. Сост. Кржижановская Ю.А. /- Воронеж: ВГУ, 2005. 42 с.

87. Пат. 2182226 Российская Федерация, МПК Е 21 С 37/00; Е 02 В 7/10. Гидропневматический молот ударного действия [электронный ресурс]/ Скоморохов Г.И., Сысоев В.В.; заявитель и патентообладатель Воронежский государственный технический университет - N 2000111659/03; заявл. 10.05.00.; опубл. 10.05.02

88. Пат. 2184811 Российская Федерация, МПК E02D7/10. Молот сваебойный гидравлический [электронный ресурс]/ Когатько Г.И., Лемешко В.И., Власов П.В., Нифонтов В.А., Шишков Н.М.; заявитель и патентообладатель Войсковая часть 44535 - N 2001106217/03; заявл. 12.03.01; опубл. 10.07.02.// Режим доступа: http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll7key = IYUXJUZDTZNX&ty = 8&docnm = 1&doc = 2184811&cl = 0&rm = 112538

89. Пат. 2258138 Российская Федерация, МПК Е21С37/00. Устройство ударного действия [электронный ресурс]/ Фадеев П.Я., Фадеев В.Я.; заявитель и патентообладатель Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН). - N 2004100894/03; заявл. 09.01.04; опубл. 10.08.05.// Режим доступа: http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll7key = IYUXJUZDTZNX&ty = 8&docnm = 1&doc = 2258138&cl = 0&rm = 242281

90. Пат. 2294811 Российская Федерация, МПК B21J11/00, B21J9/12. Пресс-молот [электронный ресурс]/ Сердечный А. С., Сердечный А. А.; заявитель и патентообладатель Сердечный Александр Семенович, Сердечный Алексей Александрович. - N 2003117262/02; заявл. 09.06.03; опубл. 10.03.07.// Режим доступа: http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll7key = IYUXJUZDTZNX&ty = 8&docnm = 7&doc = 2294811&cl = 0&rm = 296603

91. Пеллинец, В. С. Измерение параметров удара / В.С. Пеллинец. - Л. -1969. - 37 с.

92. Полищук, Д. Ф. Прикладные теории удара. Удар в пружинных механизмах / Д. Ф. Полищук, С. А. Девятериков. - М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований: Регулярная и хаотическая динамика, 2006. - 124 с. : ил. - Литература: с. 120-123. - ISBN 5-93972-523-6.

93. Прядко Ю.А. Разработка методики проектирования коронок с цилиндросферическими твердосплавными вставками для штангового бурения: Дисс. ... кандидата технических наук; спец.05.05.06./Ю.А. Прядко - Новосибирск, 1988г.

94. Пономарев, С. Д. Расчет упругих элементов машин и приборов/ С. Д. Пономарев, Л. Е. Андреева. - М. : Машиностроение, 1980. - 326 с. : ил. -(Библиотека расчетчика).

95. Плунжер// компания «ОИЛЗИП» // Режим доступа: http: //oilzip .ru/plunzher.html

96. Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. Москва: Техносфера, 2006. - 616 с., цв. илл., ISBN 5-94836-092-Х, формат 70x100/16, переплет. Серия "Мир цифровой обработки".

97. Ребрик Б.М. Механика в разведочном бурении: Справочное пособие / Б.М. Ребрик. - М.: Недра, 1992. - 300 с.

98. Рожков В.П. Методы математической обработки статистического материала / В.П. Рожков. - Красноярск: ГУЦМиЗ, 2004. - 48 с.

99. Рожков В.П. О рациональном соотношении частоты ударов и частоты вращения алмазной коронки при вращательно-ударном бурении / В.П. Рожков // Разрушение горных пород при бурении скважин: Тезисы доклада четвертой научно-технической конференции - М.: 1996. - С. 141-146.

100. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л.З. Румшиский. - М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1971. - 197 с.

101. Рындин В.П. Определение энергетических параметров и совершенствование динамики ударных систем бурильных машин: Автореферат... дис. докт. техн. наук. - Кемерово, 2005. - 330 с.

102. С.Д.Штовба Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. Издательство: Горячая Линия - Телеком, 2007 г. Мягкая обложка, 288 стр. ISBN 5-93517-359-X. Тираж: 2000 экз. Формат: 70х100/16.

103. Сердечный, А. С. Расчет ударной системы, позволяющей изменить форму ударного импульса и снизить осевую ударную нагрузку/ А. С. Сердечный, А. Н. Петров, В. Н. Логинов.- ФТПРПИ. - Новосибирск, 1983.- №2.- с.52 - 55.

104. Сердечный А.С. Управление амплитудой и длительностью ударного импульса: Автореферат. дис. докт. техн. наук. - Новосибирск, 1997. - 31 с.

105. Система формирования силовых импульсов на буровых установках для разрушения пород различной крепости [Электронный ресурс] / М. В. Цыганкова // Горный информационно-аналитический бюллетень: научно-технический журнал. - 2013. - № Б4 (1). - С. 497-500.

106. Суднишников, Е. В. Элементы динамики машин ударного действия./ Е. В. Суднишников, Н. Н. Есин; Академия наук СССР (АН СССР), Сибирское отделение (СО), Институт горного дела (ИГД). - Новосибирск : Изд-во Сибирского отделения АН СССР, 1965. - 84 с. : ил. - Библиогр.: с. 84.

107. Сулакшин С.С. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ: учебник / С.С. Сулакшин, П.С. Чубик; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 367 с.

108. Терминологический словарь по бурению скважин / Под ред. С. И. Голикова, А. Г. Калинина. - М.: Геоинформмарк, 2005. - 272 с.

109. Угрюмов, И.А. Обоснование параметров гидромолота с беззолотниковым блоком управления для экскаваторов (на примере экскаватора II размерной группы): автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.05.04 защищена 14.05.2004/ И.А. Угрюмов - Омск, 2004 . - 20 с. - Библиогр.: с. 19 - 20.

110. Ушаков, Л. С. Гидравлические машины ударного действия / Л. С. Ушаков, Ю. Е. Котылев, В. А. Кравченко. □ М. : Машиностроение, 2000. - 415 с.

111. Федин Д.В. Оценка эффективности передачи силовых импульсов на разрушаемый гранит при вращательно-ударном способе бурения скважин малого диаметра / Д.В. Федин, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. -Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - Т. 323. - № 1. -С. 179- 183.

112. Характеристики конструктивных параметров гидроимпульсного механизма [Электронный ресурс] / М. В. Цыганкова // Горный информационно-аналитический бюллетень : научно-технический журнал. - 2013. - № Б4 (1). - С. 551-555.

113. Цыганкова М.В. ударный механизм для бурильных машин / М. В. Цыганкова // Студенческий научный форум 2014 : VI Международная студенческая электронная научная конференция, 15 февраля - 31 марта 2014 г.. -[Б. м.]: 2014.

114. Цыганкова М.В. Исследование математической модели гидроимпульсного механизма / М. В. Цыганкова; науч. рук. Л. А. Саруев // Проблемы геологии и освоения недр : труды XVII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, Томск, 1-5 апреля 2013 г.в 2 Т. / Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт природных ресурсов (ИПР) ; Общество инженеров-нефтяников, Студенческий чаптер ; под ред. А. Ю. Дмитриева. - 2013. - Т. 2. - С. 353-355 .

115. Цыганкова М.В. Моделирование гидроимпульсной системы буровых установок в безразмерных параметрах / М. В. Цыганкова; науч. рук. Л. А. Саруев // Проблемы геологии и освоения недр : труды XVIII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, Томск, 7-11 апреля 2014 г.в 2 Т. / Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт природных ресурсов (ИПР) ; Общество инженеров-нефтяников, международная некоммерческая организация, Студенческий чаптер ; под ред. А. Ю. Дмитриева. - Т. 2. - С. 479-481.

116. Цыганкова М.В. Применение рукава высокого давления как генератора импульсов / М. В. Цыганкова // Наука и образование в XXI веке : сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции, Тамбов, 30 сентября 2013 г.в 34 ч.. - 2013. - Ч. 22. - С. 153-155.

117. Шадрина А. В. Теоретические и экспериментальные исследования волновых процессов в колонне труб при бурении скважин малого диаметра из подземных горных выработок : Дисс. ... доктора технических наук : спец. 25.00.14 / А. В. Шадрина; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ) ; науч. конс. Л. А. Саруев. - Защищена 05.09.2014 г. - Томск: 2014.

118. Эльсгольц Л. Э. Обыкновенные дифференциальные уравнения: учебник для вузов / Л. Э. Эльсгольц. - СПб.: Лань, 2002. 220 с.

119. Юнгмейстер Д.А. Исследование ударных систем на стенде с баллистическим маятником / Д.А. Юнгмейстер, Г.В. Соколова, А.Я. Бурак, Ю.В. Судьенков // Горное оборудование и электромеханика. - М.: Новые технологии, 2006. - № 7. - С. 39-42.

120. Bench and production drilling // Atlas Copco. 2013. Режим доступа: http://www.rockmine-td.ru/assets/files/konusnyij-burovoj/KBI-AC-2.pdf

121. Differential Equations of Processes for the Hydropuls Power Mechanism of Drill Machines / E. N. Pashkov, G. R. Ziyakaev, M. V. Tsigankova // Applied Mechanics and Materials : Scientific Journal. - 2013. - Vol. 379 : Innovation materials and manufacturing technologies, economic aspects in enterprises. - P. 91-94.

122. Jonsson J. In search of the right balance. Mining & Construction. Mechanized rock excavation with Atlas Copco 2005; 3: 18-20.

123. Lundberg B., Okrouhlik M. Efficiency of a percussive rock drilling process with consideration of wave energy radiation into the rock. International Journal of Impact Engineering 2006; 32(10):1573-1583.

124. Novoseltseva, Maria Viktorovna. Prospects for Further Rock Cutting Mechanisms Development / M. V. Novoseltseva, E. N. Pashkov // Applied Mechanics and Materials : Scientific Journal. - 2015. - Vol. 756 : Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS2014). - P. 47-52.

125. Tsigankova, Maria Viktorovna. Investigation of the Influence of Hydroimpulsive Mechanism Design Parameters on the Formed Impulse / M. V. Tsigankova // Advanced Materials Research : Scientific Journal. - 2014. - Vol. 1040 : High Technology: Research and Applications 2014 (HTRA 2014). - [P. 682-685].

126. Novoseltseva M. V. Investigation of the input signal frequency effect on the formed pulse of the hydraulic-powered pulse machine/ Novoseltseva M. V., Masson I. A// IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 124 012082

ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа моделирования гидроимпульсного механизма по выявления влияния конструктивных параметров на формирующийся

импульс

[T,H]=ode15s('udar',[0:0.001:1000],[0 0 0 0]);

x=H(:,1);

V=H(:,2);

fi=H(:,3);

w=H(:,4);

for i=1:(length(T))

dp(i)=(0.0078*V(i)+0.00031*0.005*w(i)*cos(fi(i)))/0.0034 41; end

function f=udar(t,y) p=1200;

Mp=2 0; h=0.1; Jp=1; Cv =0.003441558,-%Volume Elasticity c1 = 0.018639,*%Spring Stiftness in Newton/m Sg = 0.00785,*%Square of hydrocylinder piston in m3 Sp= 0.000314,-%Square of plunger piston in m3 r = 0.05;%Crank radius in m k=0.12;%Friction factor %diam=2 0;%diametr in mm %length=0.93;%lenght in m volume=0.00000265;%working volume in m3 m=100;%mass in kg 30-270 frequency=2 5;%engine frequency in Hz F=4 00;%Spring power in Newton

f(1)=y(2);

f(2)=(F-p*Sg-k*y(2)-c1*y(1))/m; f(3)=y(3);

f(4)=(Mp-h*y(4)-p*Sp*r*cos(y(3)))/Jp; f=f';

%subplot(2,1,1); %plot(T,x);

%title ( 'Перемещение инерционной массы' ) ;

%grid on; %ylabel('х, рм'); %xlabel('t, мс');

%subplot(3,1,2); %plot(T,V);

%title ('Скорость инерционной массы') ; %grid on;

%ylabel('V, м/с'); %subplot(5,1,3); %plot(T,fi);

%title ('Угловая скорость кривошипа') ; %grid on;

%ylabel('W, рад/с');%

%subplot(4,1,4); %plot(T,w);

%title ('Угловое ускорение') ; %grid on;

%ylabel('E, рад/с2'); %figure;

%subplot(2,1,2); plot(T,dp);

title ('Формирование импульса силы') ; grid on;

ylabel('P, Па'); xlabel('t, мс');

end

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ