2. Расчет рабочего цикла перфоратора

Цель расчета: Изучить методику определения параметров перфоратора.

Исходные данные приведены в таблице 6.

Методика расчета рабочего цикла перфоратора

Бурильный пневматический молоток является поршневой машиной. При расчете предполагаем:

1) давление воздуха в цилиндр является постоянным и равным среднему индикаторному давлению;

2) вес движущихся частей и силы трения не учитываются,

3) давление воздуха у входа в молоток принимаем постоянным,

4) влияние увеличения веса бура с увеличением глубины шпура на скорость отражения бойка не учитывается.

Индикаторное давление р_i - выражаем как часть давления воздуха в трубопроводе:

для рабочего хода p_i = р_о ×c₁

д ля холостого хода р_i = р_о ×с₂,

где с₁и с₂коэффициенты, зависящие от конструкции молотка.

Значения конструктивных коэффициентов бурильных молотков

Бурильные молотки	С1	С2
С клапанным распределением	0,52	0,26
С золотниковым распределением	0,62	0,40

Сила действующая на поршень молотка при рабочем ходе,

P₁=F₁×p_i =c_i×p_o×F₁,H

где Fi - площадь заднего торца поршня, м²

Энергия удара поршня равна

А=Р×S_до,

где S_до= S Δ - действительный ход поршня, м

Под действием этой силы поршень получает ускорение

где m_l- масса поршня, кг×сек²/м.

Длительность рабочего хода поршня:

а, где s- конструктивный ход поршня; Δ=0,85 - коэффициент потери хода.

Длительность холостого хода принимаем равным

t₂= а×t₁, сек

где а = (1 - 1.15) - коэффициент длительности холостого хода.

Продолжительность цикла

уд/мин

Работа удара поршня:

А=ΔsP₁=, Нм

Мощность бурильного молотка на поршне:

Крутящий момент, развиваемый на буровом инструменте:

где η- КПД механизма поворота бура,η|= 0,65-0,7; w - окружное усилие на среднем диаметре поворотного стержня (d₂). H.

W= P₂tg(β-p), Н

где Р₂- сила, действующая на поршень молотка при обратном ходе, Н; р -угол подъема винтовой линии геликоидального стержня:

β=90-α

tga=

р = (90 - а)

h - шаг нарезки геликоидального (поворотного) стержня, м; р - угол трения соответствующий коэффициенту трения скольжения f = 0,15

3. Расчет параметров и производительности перфоратора пп63в

Пример. Исходные данные: расход воздуха при бурении Q = 0,064 м^З/с; частота вращения n_в = 3,625 с-1; энергия удара А = 63,74 Дж; частота ударов n_v=30с^-1; крутящий момент М_кр =26,93 Н×м; ; крепость породы по классификации проф. М.М. Протодъяконова f = 14; диаметр шпура d= 40 мм;

Расчет:

1. Ударная мощность перфоратора

2. Вращательная мощность перфоратора

N_в=М_крn_в2π×10^-3=26.93×3.625×2×3.14×10^-3=0.613 кВт

3. Расчетная мощность перфоратора

N_р= Ny +N_в= 1,91 + 0,613 = 2,523 кВт

4. Удельный расход воздуха за единицу общей (расчетной) мощности перфоратора

5. Механическая скорость бурения переносным перфоратором может быть определена по двум формулам а) и б),

a)

б)

расчет по формуле а)

где определяется по графику (рис. 2) согласно заданного значения временного сопротивления раздавливания горной породы=135МПа, взятого из таблицы 6

Рис. 3. График определения величины

Таблица 5

Характеристика пород

Порода	Временное сопротивление раздавливанию а, МПа	Контактная мощность Рк, МПа
Среднезернистый песчаник	12	266
Мелкозернистый песчаник	20,8	192
Белый мрамор	29,6	985
Доломитизированный известняк	72	1920
Лейкократовый гранит	89,6	2450
Гранодиорит	95,3	2260
Серитизированный диабез	107	1226
Окварцованный светло-зеленый диабез	135	1300
Кристаллический сидерит Кварцит с	139	1610
вкрапленностью сульфидов	177	3000
Бакальский кварцит	190	3930

Расчет по формуле б)

где =38 МПа определяется по графику (рис. 3) согласно заданного значения контактной прочности горной породы=1300 МПа, взятой из табл. 6.

Исходные данные для индивидуального расчета приведены в табл. 6

Рисунок 3. График для определения величины

Согласно задания определить: параметры перфоратора (энергию удара, число ударов, мощность, крутящий момент); механическую и эксплуатаци­онную скорость бурения; число бурильных машин для выполнения требуе­мого объема работ.

Таблица 6

Исходные данные для расчета

№ вари анта	Давление сжатия воздуха, Па	Тип воздухораспределе ния, К клап; 3 золотник.	Диаметр поршня, м	Вес порш ня, H	Конструктивный ход поршня, м	Коэффициент крепости породы	Выход горной массы с 1м шпура т/м, м3/м	Произволительность рудника тыс. Т/год	Плот­ность горной массы, т/м3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	5105	З	0,065	17	0,055	12	0,8	800
2	5,5105	К	0,072	26	0,075	13	1	900
3	5105	З	0,068	19	0,065	14	1,2	1200
4	5,5 10s	К	0,075	25	0,07	18	1,6	1500
5	6105	З	0,08	18	0,06	19	1,8	1450
6	65	К	0,081	19	0,075	20	2	760
7	6105	З	0,070	20	0,065	19	0,9	890
8	5105	К	0,075	21	0,07	18	13	2000
9	5,5-10s	З	0,065	22	0,06	16	1	1950
10	6105	К	0,070	25	0,05	15	13	1740
11	4105	З	0,072	20	0,08	14	1,5	1500
12	4,5105	К	0,082	18	0,072	13	0,14	900	2,6
13	4,8105	З	0,07	19,5	0,063	12	0,25	950	3,1
14	5105	К	0,075	21	0,06	10	0,2	1150	3,5
15	4,8105	З	0,065	20,5	0,071	9	0,18	1200	4
16	6105.	К	0,068	18,5	0,08	14	0,25	1350	3
17	4105	З	0,079	17,5	0,065	16	0,46	2100	2,1
18	5,5 105	К	0,080	17	0,068	16	0,4	2150	2,5
19	5105	З	0,075	24	0,07	17	0,46	1900	2
20	3,5105	К	0,065	23,5	0,072	18	0,2	1750	3,1
21	4105	З	0,06	22,5	0,08	19	0,25	1350	2,8
22	6105	К	0,073	22	0,075	17	0,40	1250	3,0
23	5,5105	З	0,081	21	0,068	15	0,33	1110	2,9
24	5103	К	0,085	20	0,071	12	035	850	3,0
25	4,505	З	0,065	19,5	0,075	13	0,28	950	3,1

Продолжение таблицы 6

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
26	6 •105	К	0,070	19	0,063	14	1,2	1340
27	4,6• 105	З	0,075	18	0,064	И	0,8	1900
28	4,5•10'	К	0,083	18,5	0,072	10	1	2100
29	5•м10s	З	0,078	17	0,08	12	0,95	1700
30	5•10s	К	0,068	17,5	0,066	18	1,3	1800
31	5,5•10s	З	0,065	21	0,075	19	1,5	2300
32	6•10s	К	0,07	22	0,055	20	1,8	2000
33	5,5•10s	З	0,073	23	0,064	19	0,25	1950	33
34	4,8•10'	К	0,069	24	0,07	12	0,17	500	3,1
35	4,9•10'	З	0,078	25	0,068	13	0,18	800	3,6
36	5•10s	К	0,065	23,2	0,076	10	0,29	900	3,8
37	6•105	З	0,075	24,3	0,08	14	1,2	1200
38	5,5•10s	К	0,07	20,4	0,077	15	13	1450
39	5•10s	З	0,08	21,5	0,079	16	1,5	1600
40	4.8•10'	К	0,076	22,6	0,068	11	1,46	800
41	4,6•10s	З	0,074	23,4	0,074	12	1,7	950
42	4,8•105	К	0,073	24,7	0,065	13	1,5	1100
43	5•105	З	0,07	23,4	0,058	16	1,25	1870
44	5,5•105	К	0,068	17,6	0,061	17	1,35	2050
45	5•10s	З	0,075	18	0,064	18	1,4	1945

Число рабочих дней в году, смен в сутки, продолжительность смены, диаметры поворотного стержня и штока поршня принять самостоятельно.