Устройство для срезания слоя горной породы Советский патент 1992 года по МПК E02F5/30 

Изобретение относится к строительной и дорожной технике, а именно к устройствам для разрушения горных пород.

Известен гидромолот, включающий ударную часть, перемещающуюся в рабочем цилиндре, сливную и напорную магистраль и клин-рыхлитель (авт. св. СССР Ms 393402, Е 02 D 7/10, 1973).

К недостаткам гидромолота относятся невозможность непрерывного разрушения горной породы и регулирования толщины срезаемого слоя.

Известен также молот для разрушения горных пород, имеющий ударную часть в виде магнитострикционного вибратора и клина-рыхлителя ступенчатой формы с переходом от одной ступени к другой посредством конической поверхности (авт. св. СССР Ms 1569408, Е 21 С 37/18, Е 02 D 7/08, 1990).

Эта конструкция молота с магнито- стрикционным вибратором не предусматривает снабжения его ходовой тележкой для перемещения в рабочем режиме вручную или на механической тяге, что снижает эффективность использования молота, т.е. при этом невозможно непрерывное разрушение горной породы. Кроме того, молот предусматривает направление ударных (разрушающих) импульсов вглубь породы. Такое направление ударных импульсов менее эффективно по сравнению с горизонтальным (продольным по отношению к слою породы)направлением.

Целью изобретения является повышение производительности и КПД устройства,

Для этого устройство снабжено ходовой тележкой, на которую установлен корпус, а рабочая часть клина-рыхлителя, пропущенная сквозь отверстие тележки, выполнена изогнутой под острым углом к оси устройства в сторону рабочего хода и с плавно уменьшающимся сечением. При этом тележка может быть самоходной, прицепной или передвигаемой вручную, что делает устройство универсальным. Для уменьшения сопротивления резанию рабочая часть клина-рыхлителя может быть изогнута в виде плавной кривой. Регулировочный узел тележки выполнен в виде зубчатого колеса с рукоятью, шарнирно закрепленного на стойке тележки и кинематически связанного с зубьями, выполненными на наружной поверхности корпуса с возможностью вертикального перемещения корпуса, а измерительный узел тележки выполнен в виде шкалы, расположенной на стойке, и стрелки, закрепленной на корпусе.

Благодаря тому, что рабочая часть клина-рыхлителя отогнута под острым углом к

оси устройства, появляется возможность преобразовать вертикальный, направленный вглубь породы импульс в горизонтальный, направленный параллельно поверхности породы. При этом холостой обратный вертикальный импульс расширяет щель, возникающую от воздействия горизонтального, направленного параллельно поверхности породы импульса. Кроме того,

0 плавное, а не ступенчатое уменьшение сечения рабочей части клина-рыхлителя (при сохранении эффекта увеличения амплитуды продольных колебаний по мере уменьшения площади сечения) улучшает прочно5 стные характеристики рабочей части клина-рыхлителя за счет устранения мест концентрации напряжения.

Сравнение предлагаемого устройства с другими техническими решениями пока0 зывает, что устройства для срезания слоя горной породы известны, например-клин- рыхлитель, нож бульдозера, инструмент типа фрезы, вибромолот и т.д. Однако использование устройства, содержащего

5 магнитострикционный вибратор с жестко прикрепленным к нему клином-рыхлителем, рабочая часть которого выполнена изогнутой под острым углом к оси устройства в сторону рабочего хода, позволяет оставлять

0 ровной поверхность забоя, что снижает энергоемкость работ. Энергозатраты снижаются и за счет использования вертикальных (холостых) обратных импульсов в процессе срезания или скалывания слоя

5 горной породы и регулирования глубины резания для различных по прочности пород.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез.

В полости корпуса 1 устройства уста0 новлен магнитострикционный вибратор 2 с жестко прикрепленным к нему клином-рыхлителем 3, рабочая часть которого выполнена с плавным уменьшением сечения и изогнута под острым углом к оси устройства

5 в сторону рабочего хода. Магнитострикционный вибратор 2 вместе с клином-рыхлителем 3 смонтированы в направляющих 4, которые отделены от корпуса верхним амортизатором 5 и нижним амортизатором 6.

0 Питание вибратора 2 осуществляется по кабелю 7. Корпус 1 устройства присоединяется к вертикальной жесткой передней 8 и задней 9 стойкам с возможностью вертикального перемещения по направляющим

5 стоек 8 и 9, осуществляемого, например, посредством реечного узла (зубчатое колесо 10 с рукоятью 11, шарнирно закрепленное на стойке 9 и связанное с зубьями 12, выполненными на наружной поверхности корпуса 1). Колесо 10 вращают, например, вручную

посредством закрепленной на нем рукояти 11 для вертикального перемещения устройства для установления нужной глубины резания, а также длля плавного заглубления клина-рыхлителя в начале рабочего хода. Глубину резания указывает закрепленная на корпусе 1 стрелка 13 по шкале 14, выполненной на стойке 9. Фиксация корпуса 1 относительно стойки 9 осуществляется стопорным узлом 15, например стопорным винтом с рукоятью, который ввинчен в специальное ушко корпуса 1. Вертикальные стойки 8 и 9 диаметрально расположены спереди и сзади относительно сквозного отверстия в ходовой тележке 16, перемещав- мой на колесах 17 в указанном стрелкой направлении и снабженной, например, рукоятью 18 для ручного передвижения. В случае использования самоходной дорожной или строительной машины к ней предвари- тельно жестко крепится вертикальная стойка 9 спереди или сзади, а к стойке присоединяется корпус 1.

Устройство работает следующим образом.

По кабелю 7 на магнитострикционный вибратор 2, жестко соединенный с клином- рыхлителем 3, подается переменный ток звуковой частоты в пределах от 1 до 8 кГц. Упругая волна от магнитострикционного вибратора 2 перемещается вдоль клина- рыхлителя 3, рабочая часть которого, пропу- щенная сквозь отверстие тележки 16, выполнена изогнутой под острым углом к оси устройства в сторону рабочего хода и с плавно уменьшающимся сечением. При этом направление продольных колебаний на конце рабочей части клина-рыхлителя имеет тем большее отклонение от вертикального в сторону рабочего хода, чем боль- ше угол его изгиба, а амплитуда колебаний клина-рыхлителя увеличивается по мере уменьшения его поперечного сечения, достигая максимального значения на его свободном конце. Таким образом, верти- кальный, направленный вглубь породы им- пульс может быть преобразован в горизонтальный, направленный параллельно поверхности породы. При этом холостой обратный вертикальный импульс воздейст- вует на верхнюю стенку формируемой продольной щели, расширяя ее, т.е. он тоже участвует в процессе срезания слоя породы. От усилия строительной (или дорожной) машины или рабочего, приложенного вдоль срезаемого слоя (на чертеже указано стрелкой), и от высокой частоты колебаний свободного конца рабочей части клина-рыхлителя происходит срезание (или скалывание) слоя горной породы определенной

толщины. Рабочая часть клина-рыхлителя может быть не просто изогнута по отношению к оси устройства, а изогнута в виде плавной кривой. Это приводит к плавному изменению направления продольной волны (от вертикального к горизонтальному) и уменьшению сопротивления резанию. Для регулирования глубины резания устройство может быть снабжено.реечным узлом. Вращением зубчатого колеса 10, шарнирно укрепленного на стойке 9, например, вручную. посредством рукояти 11 перемещают вертикально вверх или вниз (по отношению к тележке 16) корпус 1. Затем фиксируют положение корпуса относительно стойки 9 стопорным узлом 15, вращая, например, стопорный винт с рукоятью. Таким образом фиксируют глубину резания, величину которой определяют посредством измерительного узла по указанию стрелки 13, закрепленной на конусе, на шкале 14, выполненной на стойке 9.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным определяется повышением производительности устройства в результате изменения условий разрушения горной породы (срезание ровного слоя породы). В новых условиях разрушения породы снижается энергоемкость и увеличивается КПД, т.к. на единицу объема срезаемой или снимаемой породы приходится формирование сравнительно небольшой площади забоя, т.к. его поверхность имеет ровную плоскую форму, а не бугристую, как при использовании прототипа. Данное устройство предусматривает значительное усовершенствование технологического процесса срезания горной породы, которое становится непрерывным, что также говорит о существенной технико-экономической эффективности. Увеличение КПД обусловлено также полезным использованием холостого (вертикального, обратного) импульса для поперечного расширения формируемой в породе горизонтальной щели.

Формула изобретения

1. Устройство для срезания слоя горной породы, содержащее корпус, установленные в корпусе направляющие, магнитострикционный вибратор, расположенный в направляющих, клин-рыхлитель с уменьшающейся в поперечном сечении книзу рабочей частью, жестко прикрепленный к вибратору, и амортизаторы, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности устройства за счет возможности непрерывного разрушения грунта и повышения КПД вибратора, оно снабжено ходовой тележкой со сквозным отверстием и диаметрально расположенными относительно него передней и задней стойками, между которыми установлен корпус, и размещенными на тележке регулировочным и измерительным узлами, а рабочая часть клина-рыхлителя, пропущенная сквозь отверстия тележки, выполнена изогнутой под острым углом к оси устройства в сторону рабочего хода и с плавно уменьшающимся сечением.

0

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что рабочая часть клина-рыхлителя изогнута в виде плавной кривой.

3.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что регулировочный узел выполнен в виде зубчатого колеса с рукоятью, шар- нирно закрепленного на одной из стоек и кинематически связанного с зубьями, выполненными на наружной поверхности корпуса с возможностью вертикального перемещения корпуса, а измерительный узел выполнен в виде шкалы, расположенной на стойке, и стрелки, закрепленной на корпусе.

Изобретение относится к строительной и дорожной технике, а именно к устройствам для разрушения горных пород. Цель - повышение производительности устройства за счет возможности непрерывного разрушения грунта и повышения КПД вибратора, а в условиях различных по прочности пород за счет возможности регулиро- вания глубины резания. Устройство содержит ходовую тележку 16 со сквозным отверстием. На тележке 16 диаметрально отверстию расположены передняя 8 и задняя 9 стойки. Между стойками установлен корпус 1. Рабочая часть клина-рыхлителя 3 изогнута в виде плавной кривой. Для регулирования глубины резания на одной из стоек шарнирно закреплено зубчатое колесо 10 с рукоятью 11. Колесо 10 кинематически связано с зубьями 12, расположенными на наружной поверхности корпуса 1. Имеется измерительный узел в виде шкалы 14 со стрелкой 13 и стопорный узел 15. При работе устройства за счет установки корпуса 1 на тележке 16 происходит непрерывное срезание слоя породы, а изогнутая в виде плавной кривой рабочая часть клина-рыхлителя способствует плавному изменению направления продольной упругой волны и уменьшению сопротивления резанию. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. сл С