Машины ударного действия

Лабораторная работа № 2 Исследование процесса передачи энергии удара

для разрушения крепких минеральных сред

2.1 Цель работы

Изучить процесс передачи энергии удара от бойка через волновод (инструмент) в крепкую минеральную среду (горную породу), освоить методику проведения экспериментальных исследований волновых процессов в стержневой механической системе с помощью современных электронно-вычислительных средств.

2.2 Решаемые задачи лабораторной работы

Изучение конструкции стенда, измерительно-регистрирующей аппаратуры, проведение измерений параметров удара и характеристик генерируемых в стержневой системе волновых процессов (как способа передачи энергии), расшифровка осциллограмм и обработка результатов измерений, анализ физических процессов и выводы по проделанной работе.

2.3 Описание экспериментального стенда

Копровый гравитационный стенд (рисунок 2.1) предназначен для изучения процесса передачи энергии удара через систему «боек- волновод-массив», исследования волновых процессов и регистрации напряжений в различных точках волновода.

Стенд состоит из следующих основных частей:

Копровая часть состоит из трех стержневых стоек, связанных двумя плитами (верхнее и нижнее основание), между которыми натянуты направляющие струны, по которым сбрасывается боек.

Ударный узел состоит из бойка и волновода, нижний конец которого имеет долотчатую форму (инструмент) для концентрации напряжений в разрушаемом образце породы.

12

Объект нагружения – образцы естественных (горная порода) и искусственных (бетон, керамика и др.) материалов, предназначенных для имитации разрушаемых массивов и конструкций..

Подьемное устройство – представляет собой натяжное устройство (тросик) и блок с роликом для подьема бойка на заданную высоту.

Рисунок 2.1 – Общий вид стенда:

1 – усройство вывода сигнала; 2 – усилитель сигнала с тензодатчиков; 3 – направляющие тросики; 4 – стойки; 5 – боек (масса m = 11,65 кг);

6 – инструмент с наклеенными тензодатчиками; 7 – минеральный массив; 8 – Системный блок с АЦП L-783

13

v

Н

Рисунок 2.2 – Принципиальная схема копрового ударного стенда (КУС-2)

Рисунок 2.3 – Схема установки тензодатчиков

После предварительного осмотра стенда КУС-2 производится включение ЭВМ, запуск программного обеспечения и его настройка. При помощи подъемного устройства производится подъем бойка на заданную высоту, соответствующую нужной скорости бойка в момент удара. Далее производится сброс бойка и он, разгоняясь, бьет по волноводу (хвостовику инструмента), который в свою очередь разрушает исследуемые образцы породы. На инструменте наклеены две пары тензодатчиков (R = 270,8 Ом). С тензодатчиков сигнал

14

поступает на усилитель ДИПУ-2004, где он усиливается до значений, с которыми может работать аналого-цифровая плата (АЦП). Посредством специальной программы полученные волновые характеристики обрабатываются и выводятся на экран монитора, а также записываются на жесткий диск ЭВМ.

V1max

t1

t

Рисунок 2.4 – Волновые характеристики, полученные с тензодатчиков и обработанные в программе Powergraph

2.4 Порядок проведения работы

1.Изучить методические материалы и ознакомиться с экспериментальным стендом, подготовить измерительную систему к работе.

2.Провести подьем бойка на заданную высоту, соответствующую определенному значению скорости удара при его сбрасывании, затем опустить боек и произвести ударное нагружение образца породы. Исследование генерирования волновых процессов в ударной системе производится измерительным комплексом автоматически с тензодатчиков, путем измерения напряжений в заданных точках волновода.

15

3. Выполнить расшифровку полученных осциллограмм, для чего определить:

–максимальное значение электрического напряжения в 1-ом измерительном канале V1max ;

–длительность головного импульса в 1-ом канале t1 ;

–пиковое значение электрического напряжения во 2-ом импульсе в 1-ом канале V2max ;

–длительность 2-го импульса в 1-ом канале t2 ;

–время прохождения импульса от 1-й пары тензодатчиков до 2-

ой t .

4. Рассчитать:

– скорость удара бойка об инструмент

- механическое напряжение в 1-ом и 2-ом импульсах в 1-ом канале

где Е – модуль Юнга стали, E 2 105 Ì Ï à ; m – масса, m=12.65 кг;

k – коэффициент тензочувствительности датчиков, k=2; U – напряжение на тензодатчиках, U=13.62 В;

V – сигнал с тензодатчика;

ky 417 – коэффициент усиления сигнала ДИПУ-2004.

– скорость звука в стали

vñò lä

t

16

где S1, S2 – площади, ограниченные графиками 1-го и 2-го импульсов и осью абсцисс (приближенно считаем, что импульс имеет параболическую форму, соответственно Si 23 ti Vi ).

Расчеты произвести в системе размерностей СИ.

2.5 Отчет о проделанной работе должен содержать

–название, цель и задачи лабораторной работы;

–схему экспериментального стенда и его краткую характеристику.

–схему подключения измерительно-регистрирующей аппара-

туры.

–копии записанных осциллограмм и их расшифровку, расчѐт основных параметров.

–анализ результатов и выводы.

2.6 Контрольные вопросы

1.Перечислите основные параметры процесса передачи энергии удара при разрушении крепких минеральных сред.

2.Назовите основные узлы и блоки эксперементального стенда.

3.Опишите принцип работы эксперементального стенда.

4.Охарактеризуйте метод тензометрирования напряжений.

5.Что показано на рисунке 5?

17

Лабораторная работа № 3 Экспериментальное исследование режимов работы гидроударника

3.1 Цель работы

Иизучить конструкцию, принцип действия и методы экспериментальных исследований гидравлического устройства ударного действия (на примере гидроударника мод. 2944).

3.2 Решаемые задачи лабораторной работы

Изучение конструкции гидроударника, экспериментального стенда, гидравлической силовой импульсной системы, измерительнорегистрирующей аппаратуры, проведение исследований кинематических характеристик и параметров давления, расшифровка осциллограмм, обработка результатов измерений, анализ физических процессов и выводы по проведѐнной работе.

3.3 Описание экспериментального стенда

Для исследования устройства ударного действия 2 (рисунок 3.1) используется стенд «Удар-сервис», основу которого составляют рама 6, насосная станция 9 и комплект измерительно-регистрирующей аппаратуры 7, 8.

При включении в работу стенда жидкость от насосной установки Н1 подается в поршневую полость гидродомкрата 3, перемещающего платформу 5 по направляющим 6 в направлении демпфера 1. При этом корпус ударного устройства двигается относительно инструмента, упертого в демпфер 1, в результате чего, инструмент сдвигает боек относительно корпуса до момента соединения взводящей полости с напорной магистралью. В результате чего ударное устройство включается в работу, т.е. боек в автоматическом режиме совершает возвратно-поступательные движения и наносит удар по хвостовику инструмента.

19