Основные характеристики разведочного пневмоударника рп-111
Диаметр ПРИ, мм |
113 |
Энергия единичного удара, Дж |
140 – 160 |
Частота ударов, мин -1 |
1500 – 1800 |
Номинальный расход воздуха, м3/мин |
7 – 9 |
Перепад давления в пневмоударнике, МПа |
0,4 |
Предударная скорость, м/с |
8 |
4. Волновой процесс передачи энергии удара
Существует две основные формы ударного воздействия породоразрушающего инструмента на горную породу при ударном бурении скважин: непосредственный удар по забою тяжёлым буровым снарядом и передача энергии удара на забой от ударника буровой машины через промежуточное звено.
Рассматриваемый
в курсовом проекте пробоотборник
удовлетворяет второй форме воздействия,
промежуточным звеном является колонковая
труба. Передача энергии удара происходит
в результате возникновения в промежуточном
звене импульса напряжения сжатия
(
-относительная
деформация торца ударяемого звена,
Е-модуль Юнга) под действием силы F
на контакте соударения во время удара.
Глубина и сила внедрения зависят от
формы импульса, его амплитуды и
длительности. Последние определяются
условиями соударения: ударными жесткости
ударника
и промежуточного звена
(где S1
и
S2-сечениясоударяющихся
элемента,
-плотность
стали, с-скорость
звука в стали) и предударной скоростью
.
Так как ударник и промежуточное звено
изготавливаются из стали с незначительно
отличающимися значениями
и с.
Таким образом, форма импульса определяется
соотношением
и
.
Существует две формы импульса напряжения
сжатия: прямоугольная и треугольная
(рис.4.1). Если r=1, импульс имеет прямоугольную
форму, при r>1 импульс имеет треугольную.
Треугольная форма импульса принимается
условно в результате интерпретации
ступенчатой линии.
Рис. 4.1. Возникновение импульсов напряжения сжатия прямоугольной (а) и
треугольной (б) форм:
1-ударник, 2- промежуточное звено, 3-горная порода
В рассматриваемом случае площадь поперечного сечения молота пневмоударника и колонковой трубы соответственно:
Поскольку S1>S2, далее рассматривается импульс треугольной формы.
Энергия импульса треугольной формы определяется по формуле:
,
(4.1)
где
Е-модуль Юнга,
-
амплитуда импульса, с=5200 м/с-скорость
звука в стали.
Период импульса:
,
(4.2)
где L1– длина ударника.
Импульс напряжения сжатия со скоростью звука в стали достигает противоположного ударяемому конца промежуточного звена и вызывает внедрение в породу разрушающего инструмента с силой:
,
(4.3)
где
=7800
кг/м3-плотность
стали,
(табл.
3.1).
При этом внедрение может достигать величины:
.
(4.4)
Расчет
1) Соотношение площадей поперечного сечения соударяющихся элементов:
2) Сила внедрения в породу разрушающего инструмента (ПРИ):
даН
= 36 тс.
3) Глубину внедрения башмака за один удар:
.