Rambler's Top100
Институт горного дела СО РАН
 Чинакал Николай Андреевич Знак «Шахтерская слава» Кольцевые пневмоударные машины для забивания в грунт стержней Лаборатория механизации горных работ
ИГД » Структура института » Научные подразделения » Лаборатория бурения и технологических…

Лаборатория бурения и технологических импульсных машин

Организована по инициативе д.т.н., проф. Б. В. Суднишникова и к.т.н. В. В. Каменского в 1978 г. С 1989 г. лабораторией руководили д.т.н. К. К. Тупицын (1990–1991 гг.) и к.т.н. С. К. Тупицын (1992–1998 гг.). В 1998 г. лаборатория машиноведения была объединена с лабораторией импульсных машин и лабораторией механизации подземного строительства. Реорганизованную лабораторию возглавил д.т.н. А. Р. Маттис, руководивший подразделением до 2003 г. В период 2003–2014 гг. лабораторией руководил к.т.н. А. А. Репин. В настоящее время заведующим лабораторией является к.т.н. В. В. Тимонин.

В лаборатории созданы и внедрены в производство пневматические молоты для разрушения горных пород и мерзлых грунтов ПН-1300, ПН-1700, ПН-2400. В конце семидесятых годов по специальным заказам был создан ряд машин малых диаметров для образования скважин в грунтах (пневмопробойников). Одна из машин, СО-144, была поставлена на серийное производство на Одесском заводе строительно-отделочных машин, широко экспортировалась в страны Западной Европы, а лицензия на ее производство продана в США. На ФГУП «Серовский механический завод» серийно выпускаются погружные пневмоударники П150, разработанные по заказу ОАО "ГМК «Норильский никель». Для бестраншейной технологии замены подземных водонесущих сетей был разработан типоразмерный ряд машин входящих в состав рабочего органа — пневмомолоты ЛГМ-125, ЛГМ-170, ЛГМ-200 и др. За создание технологии и комплекта оборудования для ее реализации группе ученых и инженеров в 2001 г. присуждена Премия правительства РФ в области науки и техники.

Основные направления научной деятельности

  • исследование процессов энергопреобразования в генераторах ударных импульсов и процессов передачи энергии от рабочего органа к обрабатываемой среде;
  • исследование напряженного состояния деталей машин с учетом концентраторов напряжений с целью повыщения прочности и усталостной долговечности.

Важнейшие результаты фундаментальных исследований

  • Для реализации безвзрывной технологии добычи полезных ископаемых открытым способом в середине 90-х годов в лаборатории, совместно с ОАО «Уралмаш» (ныне «ОМЗ-ГО») был создан карьерный экскаватор ЭКГ-5В с ковшом активного действия, оснащенным мощными пневмомолотами.
    Опыт эксплуатации этих машин на карьерах показал, что для расширения области применения безвзрывной технологии необходимо создание более мощного экскаватора с ковшом вместимостью 12–16 м3. В этой связи совместно с лабораторией открытой геотехнологии, лабораторией механики взрыва, с ИГДС СО РАН и ИГД УрО РАН в рамках интеграционного проекта ведутся исследования направленные на дальнейшее уточнение параметров ударных машин, позволяющих обеспечить черпание горных пород крепостью до 100 МПа без предварительного рыхления.
  • Выполняются работы, направленные на создание гидравлической ударной системы, включающей общий источник расхода (давления) рабочей жидкости и нескольких исполнительных ударных механизмов с индивидуальными золотниково-распределительными устройствами. Основное требование к ней — обеспечить устойчивую работу исполнительных механизмов при независимом включении каждого из них при различных внешних возмущениях.
    С целью реализации гидроударной системы создана математическая модель, учитывающая производительность источника расхода, внутренние гидравлические сопротивления, массу дифференциального поршня-ударника, площади ударника со стороны камер прямого и обратного хода, координаты положения ударника, изменения объема и давления газа в газожидкостном аккумуляторе при переменном расходе жидкости и ряд других.
    Установлено, что вариация характеристик модели в течение цикла зависит от двух безразмерных критериев подобия, являющихся сложными функциями приведенных выше параметров и координат положения ударника. Определены области входных параметров, в которых характеристики цикла лежат в допустимых, с точки зрения инженерной практики, пределах. Это позволяет оптимизировать выбор исходных данных для получения заданной ударной мощности при ограничениях по габаритам.
    Для экспериментальной проверки результатов создан лабораторный стенд, имеющий общий источник расхода (маслостанция), к которому подключаются до 4-х независимо работающих исполнительных органов. На стенде проведена проверка гидроударной системы имеющей рабочий орган с управляемой по давлению камерой прямого хода, в котором реализован новый способ задержки ударника в начале обратного хода. Установлена эмпирическая зависимость предударной скорости ударника от давления задержки, свидетельствующая о том, что при фиксированном расходе энергоносителя можно регулировать энергию удара и мощность машины при постоянном времени цикла.

Важнейшие результаты прикладных исследований

В лаборатории создан мощный погружной пневмоударник П-150. Он предназначен для бурения скважин в породах средней и высокой крепости на открытых горных работах и в подземных условиях на станках типа СБУ и НКР-100. Выполнен с беззолотниковым распределением и выхлопом всего объема отработанного энергоносителя на забой. За счет более полного использования рабочей площади ударника как на холостом, так и на рабочем ходу новый пневмоударник отличается от других машин повышенной мощностью, что позволяет расширить диапазон диаметров буримых скважин и увеличить линейную скорость их проходки. При бурении восходящих скважин или при разбуривании нисходящих возможна установка специальных коронок увеличенных диаметров. Машина выпускается на ФГУП «Серовский механический завод».


Версия для печати  Версия для печати (откроется в новом окне)
Rambler's Top100   Рейтинг@Mail.ru
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт горного дела им. Н.А. Чинакала
Сибирского отделения Российской академии наук
Адрес: 630091, Россия, Новосибирск, Красный проспект, 54
Телефон: +7 (383) 205–30–30, доб. 100 (приемная)
Факс: +7 (383) 217–06–78
E-mail: mailigd@misd.ru
© Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН, 2004–2018. Информация о сайте