Результаты исследований ударного механизма с повышенной энергией единичного удара на физической модели

Цель экспериментальных исследований – подтверждение теоретических результатов, полученных на математической модели двухмассной ударной системы. Объектом исследования является физическая модель двухмассной ударной системы, которая исключает передачу реактивной составляющей на базовую машину.   Модель состоит из корпуса, инерционной массы, упругого элемента, ударной части. В рабочем положении сжатый упругий элемент располагается между инерционной массой и ударной частью и удерживается от разъединения собачками. Высоту разъединения ударной массы определяет положение хомута, который разъединяет в свободном падении движущиеся ударную часть и инерционную массу. В исследованиях использованы основные положения теории подобия, теории планирования и обработки результатов эксперимента. В качестве независимого фактора принята высота разъединения инерционной массы и ударной части; функцией отклика служит энергия единичного удара, которая определяется по диаметру отпечатка конуса ударной части на деревянной основе. На основании метода анализа физических законов составлены критерии подобия ударного механизма, предложены зависимые и независимые индикаторы, а также формулы перехода от параметров натуры к параметрам модели. По результатам исследований установлено, что суммарная площадь продувочных отверстий должна быть не менее половины поперечного сечения корпуса физической модели. Получена зависимость диаметра отпечатка конуса ударной части на деревянной основе от энергии удара. Подтверждена адекватность математической модели, описывающей процессы, происходящие в ударном устройстве. Показано, что максимальное расхождение результатов математического и физического моделирования рабочего процесса ударного механизма с повышенной энергией единичного удара составило 18%. Таким образом, проведенные исследования подтвердили результаты, полученные на математической модели ударного механизма. Дальнейшие исследования следует направить на доработку физической модели, позволяющей регистрировать зависимость высоты отскока инерционной массы от параметров ударного механизма.

1. Барон Л.И., Веселов Г.М., Коняшин Ю.Г. Экспериментальные исследования процессов разрушения горных пород ударом. М.: АН СССР, 1962. 217 с.

2. Афанасьев А.И. Энергоэффективность машин ударного действия // Горное оборудование и электромеханика. 2002. № 9. С. 37–39.

3. Галдин Н.С. Определение основных параметров рабочего органа ударного действия при разрушении грунта // Строительные и дорожные машины. 2006. № 6. С. 37–39.

4. Чупров И.В. Взаимосвязь удельной энергии разрушения горной породы с энергией единичного удара // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2006. № 5. С. 66–69.

5. Геллер Ю.А. Факторы, влияющие на процесс разрушения грунтового и горного массива // Вестник Забайкальского государственного университета. 2021. Т. 27. № 5. С. 17–25. https://doi.org/10.21209/2227924520212751725.

6. Мельников А.В. Анализ работы молота с пружинным аккумулятором энергии при разрушении негабаритов горных пород // Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 11. С. 43–47.

7. Зедгенизов В.Г., Аль-саккаф Халед Саед Таха. Результаты исследования рабочего процесса ударника для разрушения негабаритов горных пород на математической модели // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 7. С. 18–22.

8. Аль-саккаф Халед Саед Таха. Типоразмерный ряд ударников для разрушения негабаритов горных пород // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: матер. III Всерос. науч.–практ. конф. (г. Иркутск, 11–12 апреля 2013 г.). Иркутск: ИрГТУ, 2013. С. 381–386.

9. Зедгенизов В.Г., Сенотрусова Т.А. Исследование влияния основных параметров на характеристики ударной системы с повышенной энергией удара // Вестник машиностроения. 2021. № 12. С. 31–34. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2021-12-31-34.

10. Пат. № 2762133, Российская Федерация, Е21С 37/00. Способ взвода и разгона снаряда и установка ударного действия для его реализации / В.Г. Зедгенизов, Д.В. Кокоуров, Т.А. Сенотрусова; заявитель и патентообладатель Иркутский национальный исследовательский технический университет. Заявл. 25.02.2021; опубл. 16.12.2021. Бюл. № 35.

11. Zedgenizov V.G., Kokourov D.V., Senotrusova T.A. Mathematical modeling of the percussion mechanism with a single impact energy increase // Materials Science and Engineering: Iop Conference Series. 2021. Р. 012042. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1061/1/012042.

12. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. М.: Высш. шк., 1973. 296 с.

13. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1987. 423 с.

14. Саитов В.И., Чупров В.В. Критерии подобия процесса дробления горных пород несвободным ударом // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. № 3. С. 351–353. EDN: HZOEXV.

15. Вишневский А.С., Балаганский И.А. Критерии подобия для ударных процессов // Сборник научных трудов Новосибирского государственного технического университета. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 1998. № 1. С. 151–153. EDN: TOWQVH.

16. Тургунбаев М.С. Критерии подобия процесса разрушения грунта, содержащего обломочно-каменное включение // Известия ВУЗов Кыргызстана. 2016. № 11-1. С. 47–51. EDN: WWXAIT.

17. Соболева Н.С., Ефремов А.К. О подобии процессов при упругопластическом ударе // Машиностроение и компьютерные технологии. 2019. № 2. С. 1–12. EDN: BGOJKS. https://doi.org/10.24108/0219.0001459.

18. Усков И.Б., Глобус А.М., Онищенко В.Г. Физическое моделирование и подобие // Агрофизика от А.Ф. Иоффе до наших дней: сб. ст. СПб.: ООО «Издательство «Алфавит», 2002. С. 84–107. EDN: YSRNYY.

19. Кошкин С.В., Соколов А.Л. Обработка и анализ результатов эксперимента и проверка гипотез // Специальная техника и технологии транспорта. 2020. № 5. С. 280–285.

20. Чемодуров В.Т., Литвинова Э.В. Моделирование систем: монография. Симферополь: АРИАЛ, 2016. 236 с.