автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Определение энергетических параметров и совершенствование динамики ударных систем бурильных машин



На правах рукописи

РЫНДИН Владимир Прокопьевич

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИНАМИКИ УДАРНЫХ СИСТЕМ БУРИЛЬНЫХ МАШИН

Специальность 05.05.06 - " Горные машины"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет"

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор

Моисеев Лев Львович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Дворников Леонид Трофимович доктор технических наук, профессор

Саруев Лев Алексеевич доктор технических наук, профессор

Богомолов Игорь Дмитриевич

Ведущая организация -

ОАО "Восточный научно-исследовательский горнорудный институт" (ВостНИГРИ), г. Новокузнецк

Защита диссертации состоится 24.06. 2005 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" по адресу: 650026, г. Кемерово, 26, ул. Весенняя, 28. Факс (384-2) 36-16-87. E-mail: rvp.citm@users.knzstu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет."

Автореферат разослан ifi, OS 2005 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Ж^тГ В.Г. Каширских

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Наиболее распространенным и эффективным способом разрушения горных пород средней и высокой крепости являются буровзрывные работы, которые однако требуют больших затрат труда на бурение шпуров и скважин. Бурение составляет свыше 30% трудоемкости работ проходческого цикла. Сокращение сроков проведения подготовительных выработок и увеличение производительности труда требуют непрерывного совершенствования буровой техники.

Большим достижением в области бурения шпуров и скважин при проведении горных выработок различного назначения является широкое применение гидроударных буровых машин (ГБМ) вращательно-ударного действия, что позволило увеличить производительность бурения в крепких породах почти в три раза по сравнению с аналогичными пневматическими бурильными машинами (ГГНБ).

В ГБМ энергия единичного удара увеличилась до 500-1000 Дж при частоте ударов 25-200 Гц, то есть ударная мощность возросла до 20-40 кВт (например, СОР 1440 фирмы " Атлас Копко "- 20 кВт, СОР 4050 -40 кВт).

Применение гидравлического привода обеспечило уменьшение удельных затрат времени на вспомогательные работы при бурении за счет механизации и автоматизации. Вырос уровень автоматизации процесса разрушения пород при бурении с учетом их крепости, трещинова-тости и абразивности. Скорость бурения возрастала по мере развития буровой техники примерно пропорционально энергии удара. Следовательно, большое значение для практики имеет проблема определения энергии и частоты ударов.

Чтобы увеличить скорость бурения, конструкторам пришлось коренным образом изменить бурильную головку. Энергоносителем вместо сжатою воздуха стала жидкость. Пневматические машины имеют низкий кпд. Общий кпд, который определяется как отношение мощности, передаваемой по буровой штанге, к мощности, потребляемой приводным двигателем компрессорной установки, составляет в шахтных условиях 2-6 %. Таким образом, потери энергии в компрессорной станции, пневмосети и буровой машине достигают 94-98 %. В гидравлических бурильных машинах вращательно-ударного действия используется в качестве энергоносителя поток жидкостц-нод -давяением--Ц)-20 МПа,

' НОС. НАЦИОНАЛЬНА« 6НБЛНОТЕКА/

вместо воздуха под давлением 0,6-1 МПа. Плотность жидкости значительно превышает плотность сжатого воздуха. В результате возросла мощность, подводимая к гидравлической бурильной машине для преобразования в ударные импульсы. Поскольку диаметр шпуров не изменился, то в современных бурильных машинах большую ударную мощность передают через детали ударной системы прежних размеров Это обстоятельство стало ограничителем дальнейшего развития буровой техники, так как механические напряжения в деталях возросли до предельных значений.

Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что в конструкциях современных бурильных машин ударного действия не полностью используются возможности этого способа бурения для достижения высокой производительности.

Например, для разрушения породы расходуется лишь около 20 % энергии ударного импульса, так как волновые сопротивления породы и бурового инструмента не совпадают. Это вызывает отраженные импульсы растяжения и сжатия в штанге, энергия которых рассеивается в системе "штанга - бурильная головка".

Отраженные ударные импульсы снижают усталостную прочность штанги, разрушают бурильную головку, создают акустический шум и снижают производительность бурения. Отсюда возникает необходимость защиты бурильной головки от отраженных импульсов сжатия.

Недостаточно исследованы ударные системы, составленные из материалов с различной акустической жесткостью. Применение последних позволяет в широких пределах изменять продолжительность и форму ударных импульсов, что открывает путь к оптимизации процессов разрушения породы.

Нет четкого представления о влиянии формы ударных импульсов (например, при использовании виброимпульсов) на глубину внедрения коронки в породу.

Прямые и отраженные ударные импульсы в бурильных машинах имеют длительность в несколько сотен микросекунд. Примерно такое же время длится процесс разрушения породы при ударе. Измерение импульсов такой длительности представляет определенные трудности, так как воздействие импульса на измерительную систему очень кратковременно. Несовершенство методов измерения не позволяет определять энергию и частоту ударов, количество отраженной от забоя энергии, производить оценку качества бурильных машин в производственных

условиях и совершенствовать их ударные системы. Поэтому необходимо разрабатывать новые методики и принципы работы устройств для определения параметров ударных импульсов.

На прочность штанги и шум влияют высокочастотные составляющие спектра прямого ударного импульса, генерируемого при соударении бойка и хвостовика штанги. Следует изучить вклад этих высокочастотных составляющих в общую энергию импульса и возможность их фильтрации.

На процесс удара влияет слой жидкости между поверхностями соударения. Эксперименты и расчеты показывают, что несущая способность слоя жидкости достаточно велика. В пределах тех скоростей соударения, которые наблюдаются в современных бурильных машинах, по окончании удара при определенных условиях между плоскими соударяющимися поверхностями остается тонкий разделяющий слой жидкости, влияющий на процесс соударения

В работе изложены результаты исследований, проведенных автором в период с 1970-2003 годы по тематическим планам КузНИИшахто-строй, Кузбасского политехнического института и Кузбасского государственного технического университета.

Целью работы является разработка методов определения энергетических параметров и совершенствование динамики волновых процессов в ударных системах бурильных машин.

Идея работы состоит в использовании интегральных характеристик ударных импульсов упругой деформации штанги для определения силовых и энергетических параметров волновых процессов бурильных машин ударного действия в процессе их работы и применении акустически разнородных материалов для снижении динамических нагрузок в ударных системах.

Задачи исследований:

1 Теоретически обосновать эффективность определения энергии ударных импульсов в штангах бурильных машин интегральным способом.

2. Разработать методику определения интегральным способом энергетических параметров прямых и отраженных ударных импульсов в ударных системах бурильных машин вращательно-ударного действия.

3. Разработать устройства для определения энергии и частоты ударов бурильных машин в производственных условиях, основанные на принципе селекции прямых и отраженных ударных импульсов в штанге.

4. Создать программу для моделирования на ЭВМ процесса формирования и распространения импульсов продольной деформации в ударных системах различной конфигурации, в том числе, комбинированных систем, состоящих из деталей, выполненных из акустически разнородных материалов.

5. На базе проведенных исследований разработать рекомендации по усовершенствованию ударных систем бурильных машин вращательно-ударного действия для снижения уровня динамических нагрузок в них и повышения эффективности разрушения породы.

Методы исследований

В процессе выполнения работы использовались общенаучные и специальные методы исследований, включая научное обобщение, волновую теорию удара Сен-Венана, метод Даламбера для решения волнового уравнения, методы статистических испытаний математической модели (метод Монте-Карло). При моделировании на ЭВМ волновых процессов для составления алгоритмов и программ применялся метод кусочных волн. В лабораторных исследованиях широко использовались тензометрирование, методы преобразования аналогового сигнала в цифровой код с вводом в ЭВМ и дальнейшей его обработкой по разработанным программам. Анализ экспериментальных данных осуществлялся с применением основных методов математической статистики Испы тания устройств для измерения энергетических параметров волновых процессов в штангах пневматических и гидравлических машин вращательно-ударного действия проводились на заводах-изготовителях.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Использование интегральных характеристик выделенных в реальном времени импульсов ударной деформации буровой штанги для определения энергетических параметров волновых процессов в ударной системе бурильной машины.

2. Аналитический способ преобразования ударного импульса произвольной формы в прямоугольный, эквивалентный по энергии и количеству движения.

3 Принцип работы устройств для определения в реальном времени энергетических параметров волновых процессов в бурильных машинах ударного действия по интегральным характеристикам импульсов относительной деформации штанги, выделенных путем селекции в пространстве и времени.

4. Метод снижения амплитуды отраженных ударных волн сжатия, по-

поступающих по штанге к бурильной машине и разрушающих ее, отличающийся тем, что для фильтрации этих волн используются волноводы из акустически разнородных материалов.

5. Математическую модель соударения твердых тел через слой жидкости и характер изменения спектральных характеристик ударного импульса по сравнению с жестким ударом.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается необходимым объемом теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с помощью проверенных на практике методов: прикладного математического анализа; преобразования Фурье; волновой теории удара; статистического моделирования по методу Монте-Карло; моделирования ударных процессов на ЭВМ; лабораторных исследований с использованием современных приборов; разработкой и изготовлением натурных опытных образцов аналоговых и цифровых устройств для измерения энергетических параметров бурильных машин ударного действия, испытанных на образцах горных машин в условиях заводов-изготовителей.

Научная новизна:

1 Разработан метод определения энергетических параметров бурильной машины ударного действия во время ее работы путем селекции во времени и в пространстве первого импульса относительной деформации штанги, вызванного ударом, и интегрирования возведенной в квадрат функции деформация-время Это позволяет измерять поток энергии, который проходит через сечение штанги, в виде энергии волн упругой деформации.

2. Созданы экспериментальные устройства и методы тарировки их одиночными ударами для определения энергетических параметров волновых процессов в штангах бурильных машин ударного действия с частотой ударов от 20 до 100 Гц, основанные на принципе использования интегральных характеристик импульсов, временной и пространственной их селекции. Буровая штанга при этом используется в качестве измерительного устройства и линии задержки.

3. Установлены аналитические зависимости для преобразования произвольного по форме импульса относительной деформации буровой штанги в прямоугольный импульс, эквивалентный по энергии и количеству движения, с обобщенными амплитудой и продолжительностью.

4. Разработана модель для исследования распространения импульсов в

ударной системе и в фильтре из объемно сжатого эластомера, предназначенного для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн

5. Создана математическая модель процесса соударения твердых тел через слой жидкости. Установлены зависимости толщины разделяющего слоя жидкости от ее свойств и параметров соударения, а также характер изменения спектров импульсов по сравнению с жестким ударом

Личный вклад заключается в теоретическом обосновании методов и средств определения энергетических параметров бурильных машин ударного действия; в разработке принципов действия устройств для определения энергии и частоты ударов бурильных машин интегральным методом по импульсам деформации штанги; в исследовании с помощью статистического моделирования влияния точности отдельных аргументов на конечный результат при определении энергии удара; в создании алгоритма расчета ударной системы на ЭВМ методом кусочных волн; в обосновании использования интегрального метода для определения энергетических параметров ударных импульсов; в теоретическом обосновании эквивалентной продолжительности импульсов произвольной формы по массе бойка и сечению штанги; в создании и исследовании фильтра из объемно сжатого эластомера для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн. Личный вклад автора заключается также в установлении закономерностей процесса соударения через слой жидкости и её влияние на спектральные характеристики ударного импульса, определяющие интенсивность и частоты шума, излучаемого буровой штангой; в обосновании использования виброимпульсов для разрушения породы; в установлении явления электрической поляризации буровой штанги, возникающей при ударе.

Автору принадлежат практически все реализованные в диссертации научные, методические и технические идеи. Автор лично участвовал в проведении исследований и испытаний в лабораторных и производственных условиях в качестве ответственного исполнителя или научного руководителя НИР. Часть работ выполнена В.Е. Беспаловым, Ю Н. Торгунаковым, В.М. Романовым, А.Н. Величко под научным руководством и участии автора.

Практическое значение работы заключается в том, что полученные результаты позволяют:

> создавать устройства для определения и исследования энергетических параметров бурильных машин ударного действия в процессе их работы;

> исследовать энергетические и силовые характеристики процесса разрушения породы при бурении;

> осуществить выбор параметров и конструкции фильтров для защиты бурильных машин от отраженных ударных волн;

> моделировать на ЭВМ волновые процессы в ударных системах бурильных машинах;

> создать основу для разработки бурильных механизмов, использующих импульсные крутящие моменты и виброимпульсы для повышения эффективности разрушения породы при бурении.

Реализация выводов и рекомендаций

Материалы диссертационной работы в виде разработанных методик, опытных образцов устройств, конструкций фильтров отраженных ударных волн, приспособлений для разъема конусных соединений, использующих интерференцию ударных волн, программ для ЭВМ прошли проверку на Кузнецком машиностроительном заводе (г. Новокузнецк), СКБ самоходного горного оборудования (г. Москва) при разработке и испытаниях вращательно-ударных машин с пневматическими и гидравлическими ударными узлами.

Методики расчетов, алгоритмы и программы используются в учебном процессе КузГТУ при выполнении курсовых и дипломных работ.

Апробация работы

Результаты исследований и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной технической конференции " Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок'' (г. Фрунзе, 1974 г); на республиканской конференции " Научно-технический прогресс в области механизации подземных горных работ" ( г. Алма-Ата , 1979 1.), на научно-технической конференции, посвященной 70-летию Дальневосточного политехнического института (г. Владивосток, 1988 г), на технических семинарах в КузНИИшахто-строй и Кузмашзавода (г. Кемерово, г. Новокузнецк, 1975-2000 гг.); на Всероссийской научно-практической конференции " Перспективы развития технологий и средств бурения" (г. Кемерово, 1995 г.); на конференции "Механизация горных работ" (г. Кемерово, 1997 г.); на ежегодных научных конференциях Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 1975-1999 гг.); на Международных конференциях " Динамика систем, механизмов и машин" (г. Омск, 2002 г.); " Динамика и прочность горных машин" (г. Новосибирск, 2001г.);

"Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах" (г Кемерово, 2002 г.); "Динамика и прочность горных машин" ( г. Новосибирск, 2003 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликована 51 печатная работа, в состав которых входит 8 авторских свидетельств.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и содержит 330 страниц, 88 рисунков, 2 таблицы и список литературы из 223 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Совершенствование машин ударного действия предусматривает повышение их производительности, увеличение надежности и долговечности элементов машин, уменьшение энергозатрат, необходимых для выполнения определенного технологического процесса и улучшение условий труда. Повышение производительности бурильной машины может быть достигнуто за счет увеличения ее мощности и повышения эффективности разрушения породы.

Создание и совершенствование машин ударного действия сопровождалось решением следующих основных проблем: формирование в волноводе ударных импульсов с рациональными параметрами и обеспечение наилучшей передачи энергии бойка в штангу; передача волны деформации по упругим волноводам с минимальными потерями энергии, обеспечение оптимального преобразования энергии волн деформации в работу разрушения породы, снижение вредного воздействия на элементы ударного механизма импульсов, отраженных от обрабатываемой среды; определение энергетических параметров волновых ударных процессов во время работы бурильной машины.

Большой вклад в области изучения и решения этих проблем внесли Александров Е.В., Алимов О.Д., Андреев В.Д., Барон Л.И., Бессонов Ю.Д., Веселов Г.М., Горбунов В.Ф., Дворников Л.Т., Еремьянц В.Э., Есин H.H., Ешуткин Л.Ф., Иванов К.И., Катаев В.А., Кашкаров Г.М., Кичигин А.Ф, Климов Ю.И., Коняшин Ю.Г., Крюков Г.М., Кутузов Б.Н., Лазуткин А.Г., Латышев В.А., Липин А А., Малков О.Б., Манжо-сов В.К., Медведев И.Ф., Мясников A.A., Попов Г.Г., Петреев A.M., Покровский Г.Н., Ряшенцев Н.П., Саруев Л.А., Смоляницкий Б.Н., Со-колинский В.Б., Стахановский Б.Н., Суднишников Б.В., Тюнин A.A., Ушаков Л.С , Цуканов А.Г., Чирьев В.И. , Шапошников И.Д., Шел-ковников И.Г., Шрейнер Л.А., Эпштейн Е.Ф., Якунин М.К. и др. Из зарубежных ученых такими исследованиями занимались Арндт Ф,

Датга П, Лундсберг Б., Рейхмус Д., Саймон Р., Сире А., Ферхарст С., Фишер Г., Хоуке И., Хуструлиди В., Чакраварти П. и др.

Уровень промышленного развития передовых стран в настоящее время характеризуется не только объемом производства и ассортиментом выпускаемой продукции, но и её качеством. Низкое качество промышленной продукции приводит, в конечном итоге, к значительным убыткам в масштабе страны и потере конкурентоспособности на рынке.

По зарубежным данным, примерно 10% национального продукта любой страны теряется из-за низкого качества материалов и изделий. Затраты на контроль качества продукции в США составляют в среднем 1-3 % от стоимости выпускаемой продукции. В оборонной, атомной и аэрокосмической промышленности подобные расходы возрастают до 12-18%.

Основными параметрами, которые определяют производительность бурильной машины являются частота и энергия удара (или их произведение - ударная мощность), крутящий момент и усилие подачи.

Скорость бурения пропорциональна произведению энергии и частоты ударов (ударной мощности), поэтому энергия и частота ударов являются важнейшими выходными параметрами любой машины ударного действия, от которых зависят ее производительность и экономичность. Определение этих параметров производят обычно по предударной скорости бойка, который колеблется с частотой до 25-200 Гц внутри бурильной головки со скоростью до 10 м/с. Для выполнения таких измерений требуется разборка ударного механизма и внесение изменений в его конструкцию. Поэтому ударная мощность бурильных машин практически не определяется при изготовлении и тем более в эксплуатации. В условиях рынка это затрудняет сопоставление различных типов бурильных машин при закупке, так как в фирменных каталогах обычно не приводятся данные об энергии и частоте ударов или приводятся расчетные данные. Сравнение бурильных машин по скорости бурения породы затруднено, так как на последнюю влияет много факторов, которые трудно сделать одинаковыми при испытаниях.

На крупных рудниках США еще в тридцатые годы прошлого века оборудовались специальные рудничные лаборатории, где применялись различные устройства для определения числа и энергии ударов перфораторов после их ремонта.

Одним из таких приборов был аппарат Пейтнера (США). Перфоратор закреплялся на станине, его импульсные нагрузки воспринимал

гидравлический цилиндр с поршнем и штоком, заполненный маслом. Удар передавался маслом мембране, которая перемещала перо на бумажной ленте, регистрирующей импульсы, соответствующие величине ударной нагрузки.

В Германии в эти годы применяли прибор Мюллера аналогичного принципа действия, только вместо цилиндра с маслом применялась достаточно жесткая пружина, в которую упиралась штанга перфоратора. Другой конец пружины закреплялся на массивном основании. Подвижный конец пружины был связан с записывающим устройством, состоящим из пера, бумажной ленты и барабана.

Таким образом, попытки определения энергии ударов и частоты предпринимаются с момента изобретения пневматического перфоратора. С особой остротой встал этот вопрос после создания мощных пневматических и гидравлических перфораторов с энергией удара 150-300 Дж.

Высокие энергия и частота ударов гидравлических бурильных машин усложняют измерение энергетических параметров, поскольку датчики, установленные на штате, воспринимают большие ударные ускорения, что определяет жесткие требования к их массе и прочности.

На рис. 1 показана классификация существующих методов определения энергии удара бурильных машин.

Кинетическая энергия бойка в процессе ударов превращается в энергию волн упругой деформации, которые перемещаются по штанге (волноводу) к коронке, где преобразуются в работу по разрушению породы.

Среди существующих способов наиболее удобен метод определения энергии по импульсам деформации штанги во время ударов. Амплитуда первого после удара импульса пропорциональна скорости соударения бойка со штат ой. Коэффициент пропорциональности зависит от площади сечений бойка и инструмента. Он точно определяется только для соударяющихся стержней с одинаковой площадью поперечного сечсния. Этот метод доведен до промышленного применения, он удобен для определения параметров ударных машин с коротким инструментом, в котором нельзя определить полную длину импульса. Так в результате многолетних исследований ИГД им. А А Скочинского создан измерительный комплекс УИПУ-4, который определяет частоту и энергию ударов отбойных молотков по максимальной амплитуде импульсов относительной деформации инструмента при ударе.

Методы измерения энергии удара бурильных машин

Д.

Без разборки ударного механизма перед измерением

Метод шариковых отпечатков 1ИГП СО АН )

Метод индикации мерного участка пути с помощью

контактного датчика установленного на торце инструмента (ИГД СО АН)

Гидравлическим или пружинным работомером (ВНИПТИГОРМАШ, НЭТИ)

По ударным импульсам в штанге

По амплитуде импульсов (Кузмашзавод, ИГД им А .А. Скочинского)

Методом измерения ударной мощности путем выделения

первого импульса и интегрирования возведенной в квадрат функции деформация-время (КузНИИшахтострой, КузПИ)

С разборкой механизма для установки датчиков

Метод дифференцирования кривой перемещения бойка, измеренной реостатным или индуктивным датчиками

По индикаторной диаграмме (для пневматических машин)

По времени пролета бойком контрольного участка пути, измеренного с помощью фото- или индукционных датчиков

Методом измерения скорости бойка с помощью доплеровского эффекта при распространении сверхвысокочастотного излучения в волноводе, выполненном по оси рабочего инструмента (ВЦНИИОТ ВЦСПС)

Методом селекции первого импульса и определения его энергии путем

интегрирования возведенной в квадрат функции " деформация-время" с запоминанием его энергии до следующего удара (КузГТУ)

Рис. 1. Классификация методов определения энергии удара бурильных машин

В современных бурильных машинах ударный импульс ио длине меньше буровой штанги, что дает возможность выделить первый ударный и отраженный импульсы. В этом случае перспективным является способ определения энергии удара по площади импульса (интегральный метод), так как на результаты измерения будут мало влиять локальные изменения в форме импульса. При этом определяется не кинетическая энергия бойка, а энергия импульсов, разрушающих породу. Такой метод позволяет, используя аналоговые устройства или микро-ЭВМ, достаточно точно определить параметры импульсов (продолжительность, частоту, энергию, количество движения, перемещение сечения штанги, коронки и т.п.).

Автором разработан и исследован метод определения энергии, которая переносится через сечение штанги волнами упругой деформации (ударными импульсами). Для этого используется селекция импульсов и их интегральные характеристики. Данный метод не требует разборки машины (тензодатчики располагаются на буровой штанге) и, что немаловажно, позволяет исследовать процесс разрушения породы за счет анализа интерференции прямых и отраженных импульсов с помощью ЭВМ.

Формулы о распределении напряжений, действующих в ударной системе, получены из решения волнового уравнения по теории Сен-Венана, основанной на предположении, что при ударе контакт тел происходит по всей поверхности соударения. При этом напряжения и деформации в телах распространяются не мгновенно, а с конечной скоростью ударной волны.

Движение поперечных сечений описывается известным одномерным волновым дифференциальным уравнением

д2и = 1 д2и дх2 с2 д12'

где и - перемещение сечения стержня; с - скорость ударной волны.

Решение этого уравнения имеет вид

и = /(х-&) + g(x + ct), (1)

где первое слагаемое представляет собой волновую функцию /(х), перемещающуюся в положительном направлении оси х, а второе - волно-

вую функцию g(х), перемещающуюся в отрицательном направлении. На основе этого решения рядом исследователей разработаны методы расчета распространения плоских волн в твердых телах и жидких средах.

Ударные импульсы в штангах бурильных машин, преобразованные в электрический сигнал, можно отнести к видеоимпульсам.

Автор преобразовал интегральный метод анализа видеоимпульсов, применяемый в радиотехнических расчетах, и использовал его для определения параметров механических импульсов упругой деформации штанги (длительности, энергии, количества движения, скорости смещения сечения штанги).

По осциллограммам реальных ударных импульсов трудно определить их продолжительность. Автором введено понятие эквивалентной продолжительности импульса

13~ т /рсЕ, (2)

где ¡э - эквивалентная продолжительность импульса; т- масса бойка; р -плотность материала штанги; с - скорость ударной волны; Р - площадь сечения штанги.

Эквивалентная продолжительность импульса равна отношению массы бойка к "массовому расходу" вещества через сечение штанги площадью F, если допустить, что скорость в этом сечении равна скорости перемещения ударного импульса с. Применяя гидравлическую аналогию, можно сказать, что это время, за которое масса бойка "пройдет" через данное сечение штанги со скоростью с. Эту величину можно определить также по формуле

(3)

г

где £-—е- нормированная относительная деформация штанги; и

и - скорость бойка; е - относительная деформация; с - скорость ударной волны; г - продолжительность импульса.

Следовательно, эквивалентная продолжительность импульса численно равна площади под графиком нормированной относительной деформации в функции времени.

Амплитуду и длительность ударного импульса произвольной формы можно заменять интегральными характеристиками' обобщенными амплитудой е0 и длительностью ¿„о прямоугольного импульса, который имеет такую же энергию и количество движения. Обобщенные амплитуда и длительность импульса определяются по формулам, установленным автором,

[

е2(1)Ш

I2

¡еСОЖ

£2(1)сИ

■ = ХЭ. (4,5)

г т

Обобщенная продолжительность прямоугольного импульса, энергия и количество движения которого равны соответственно энергии и количеству движения импульса произвольной формы, равна двойной эквивалентной продолжительности импульса. Применение интегрального метода обработки ударных импульсов, то есть замена импульсов произвольной формы прямоугольными, которые эквивалентны исходным по энергии и количеству движения, дали теоретическую основу для разработки калибровочных устройств измерителей энергетических параметров бурильных машин ударного действия. С помощью этого метода возможно сравнивать между собой ударные импульсы любой формы.

Основные этапы определения энергии ударов бурильной машины по ударным импульсам в штанге показаны на рис. 2 Тензодатчики, установленные на штанге, измеряют ударные импульсы относительной деформации штанги. Длина импульсов при вращательно-ударном бурении изменяется в пределах 1,5-2,5 м, в зависимости от длины и массы ударника. Длина штанги таких машин дает возможность выделить полностью первый после удара импульс и определить его интегральные характеристики Специальными схемами селекции из серии импульсов выделяется первый ударный импульс и импульсы, отраженные от породы во время ее разрушения. По первым после удара импульсам определяется энергия удара и ударная мощность. Энергия ударного импульса определяется по формуле, полученной Ф. Арндтом из уравнения (1)

л = (6)

ШЛАНГА

ТЕНЗОДАТЧИК

а, 8, и

ПЕРВЫЙ УДАРНЫЙ ИМПУЛЬС

ОТРАЖЕННЫЕ УДАРНЫЕ ИМПУЛЬСЫ

1И = 300 - 600 мкс

ЭНЕРГИЯ ИМПУЛЬСА УДАРНАЯ МОЩНОСТЬ

■—кггг. . .. ■!'. № '."Г. ■■■....

ЙГ

ОСЦИЛЛОГРАММЫ УДАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ШТАНГЕ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНО-УДАРНОМ БУРЕНИИ

Рис. 2. Определение энергии удара по интегральным характеристикам импульсов относительной деформации штанги

где р - плотность материала штанги; с - скорость ударной волны; Г -площадь сечения штанги; е - относительная деформация штанги; 4- продолжительность импульса.

Обработка выходного сигнала датчика после его усиления и селекции по указанной формуле производится специальными электронными схемами в аналоговых устройствах или программным путем, если применяется ЭВМ.

Формулу (6) можно преобразовать в

12

А =

т

2П

; | е(1 )с11

(7)

Поскольку в этой формуле выражение в квадрагаых скобках еаь смещение сечения штанги за время удара, то ее следует применять для случаев, когда используются датчики перемещений для измерения деформации штанги.

Установлена зависимость деформации штанги от массы бойка

т =

I

е2 (I

(8)

В эту формулу вместо е(0 можно поставить любую пропорциональную величину, так как коэффициент пропорциональности сокращается. Следовательно, масса бойка - это контрольная константа, по которой устанавливается корректность данных о деформации штанги при определении энергетических параметров волновых ударных процессов в бурильной машине.

Исследования показали, что ударные импульсы при вращательно-ударном бурении полностью затухают до следующего удара (см. рис. 2). Промежуток времени между ударами равняется 10000-20000 мкс. Этого интервала достаточно для селекции импульсов но времени при соответствующем быстродействии аппаратуры. Под селекцией импульсов в пространстве подразумевается такое расположение датчиков на штанге, при котором первый и отраженные импульсы не накладываются друг на друга.

Определение энергии удара производится путем селекции первого ударного импульса и интегрирования квадрата функции "деформация -время" по формуле (6). Прямая волна содержит информацию об ударе бойка по штанге, а отраженная волна (с учетом интерференции) позволяет определять усилия и скорости при внедрении коронки в породу-

Анализ скорости перемещения лезвия коронки и действующих при этом усилий дает ценную информацию о процессе разрушения породы во время ударного бурения. Штанга в этом случае представляет собой измерительный стержень, который позволяет определить многие тонкости процесса разрушения породы под лезвием коронки. Для этого было разработано устройство, выполняющее селекцию прямого и отраженного импульсов, а так же функциональные блоки, которые обеспечивают обработку сигнала, пропорционального относительной деформации штанги.

Ударный импульс перемещается по штанге со скоростью около 5100 м/с Размещением датчиков в различных сечениях штанги, смещенных по ее длине, регулировалось время их срабатывания, то есть штанга использовалась в качестве линии задержки.

В измерительных устройствах на некотором расстоянии перед рабочими тензодатчиками размешался запускающий датчик, обеспечивающий подготовку процесса измерения. В качестве запускающего устройства применялся индукционый датчик.

Для реализации метода измерения энергетических параметров волновых процессов в штанге бурильной машины нами было разработано экспериментальное устройство ИЭУ-1 (измеритель энергии удара) в нескольких модификациях, которое позволяет определять энергию ударных импульсов с частотой следования до 100 Гц и в режиме одиночных ударов. Устройство калибровалось одиночными ударами на вертикальном копре. Результаты калибровки были действительны для определения энергии ударов с высокой частотой следования при работе бурильной машины.

Ударный импульс после селекции поступал на квадратор и интегрировался. Электрический сигнал, пропорциональный энергии удара сохранялся в аналоговой памяти до следующего удара. Перед следующим ударом память "обнулялась", и процесс повторялся. По такой методике измерений определялась энергия каждого отдельного удара, независимо от того, был ли это одиночный удар или серия импульсов.

Информация на выходе прибора сохранялась только до очередного сигнала. Сброс осуществлялся специальной схемой, срабатывающей от запускающего датчика, установленного на штанге на расстоянии 0,5-0,6 м перед рабочим датчиком. Штанга использовалась как линия задержки, которая обеспечивала запаздывание сигнала тензодатчиков на время (около 100 мкс), которое необходимо ударной волне, чтобы пройти со скоростью 5100 м/с расстояние между датчиками. За это время, еще до прихода ударного импульса к тензодатчикам, из аналоговой памяти прибора стирается информация о предыдущем ударе. Это позволяет тарировать прибор по энергии одиночными ударами на вертикальном копре.

Техническая характеристика ИЭУ-1 /5

Диапазон измеряемых частот ударов, Гц 10+100

Диапазон измеряемых энергий ударов, Дж 0+100 и 100+250 Относительная погрешность измерения

энергии ударов, % 4

Потребляемая мощность, Вт 5

Габаритные размеры, мм 290x220x150 Масса, кг 3,6

На рис 3 показана структурная схема прибора ИЭУ-1, предназначенного лля определения энергии удара бурильных машин Эгаоры напряжений в точках структурной схемы показаны на рис. 4

Прибор ИЭУ-1 и его модификации применялись для измерения энергетических параметров бурильных машин ударного действия (БУ-1. БГА-1) на Кузнецком машиностроительном заводе и гидроударников конструкции СКБ СГО.

Для совмещения процесса измерения энергии и частоты ударов бурильных машин с исследованием волновых процессов в штанге бурильной машины при разрушении породы разработана измерительная система на базе микро-ЭВМ.

Микропроцессорные средства значительно изменили структуру измерительных приборов и позволили создавать на этой основе многофункциональные измерительные системы с высокой степенью автоматизации измерений.

Для измерения энергетических и силовых параметров волновых процессов при бурении горных пород амплитуда аналогового сигнала с датчиков, установленных на штанге, преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в ряд дискретных кодовых значений,

которые отсчитываются через равные промежутки времени. Массив этих данных загружается в персональную ЭВМ и обрабатывается по специальной программе, составленной автором.

Отсчеты сигнала при квантовании следует брать через малый промежуток времени, иначе восстановленный сигнал не будет соответствовать реальному. Частота преобразования должна быть несколько больше, чем удвоенная наибольшая частота в спектре преобразуемого сигнала. Для уменьшения искажения сигналов следует увеличить число уровней квантования >1, уменьшая тем самым высоту наименьшей ступеньки При ударе нарастание амплитуды импульса до максимального происходит не мгновенно, а в течение примерно 20 мкс, что соответствует максимальной частоте /мах= 12,5 кГц в спектре исследуемого импульса Следовательно, наименьшая частота дискретизация должна составлять /5 = 2/иах= 2-12,5 = 25 кГц.

Существующие АЦП по быстродействию значительно превышают необходимую для нашего случая частоту дискретизации, что позволяет получать минимальную погрешность при преобразовании аналогового сигнала в цифровой.

Конечным результатом этого процесса являются выходные данные об энергии удара, их частоте, ударной мощности, энергии, затраченной на разрушение породы, энергии отраженных импульсов, усилий при разрушении и волнового сопротивления породы и т.д. Данные и соответствующие графики выводятся на дисплей.

Измерительно-вычислительное устройство, позволяющее измерять энергию прямых и отраженных импульсов, количество энергии, затраченной на разрушение породы, скорость и глубину внедрения коронки в реальном времени для одиночных ударов и при работе БМ, показано на рис. 5. Устройство состоит из штанги 1 с тензодатчиками 2, усилителя 3, АЦП 4, формирователя запускающих импульсов 5, схемы сопряжения 6, микро-ЭВМ 7, частотомера 8, электронного осциллографа 9, генератора тарировочных импульсов 10 , дисплея 11 и принтера 12.

Импульсы продольной деформации, возбуждаемые в штанге 1 ударами бойка, регистрируются тензодатчиками 2, усиливаются усилителем 3 и поступают на АЦП 4, запуск которого производится формирователем запускающих импульсов 5. Двоичный код через схему сопряжения 6 поступает на микро-ЭВМ 7, которая переходит к выполнению программы ввода цифровой информации в момент прихода переднего фронта ударного импульса к импульса к тензодатчику.

Схема однократного запуска

Усилитель сигналов запускающего датчика

Генератор та-ровочных импульсов

К,

Индикатор энергии ударов

К,

Генератор

запускающих

импульсов

Индикатор частоты ударов

Ждущий мультивибратор №1

Ждущий мультивибратор №2

Усилитель

сигналов

тензодатчиков

4— 1

4 Ждущий мультивибратор №3 4 Схема сброса

I4

Схема возведения в квадрат 7 Ключ

4.

- Усилитель постоянного тока 9 4— Схема интегратора с памятью

Боек

ее.

Буровая штанга

а

пл.

.. .. Измерительный Коронка

Запускающий йатчик

датчик датчик

1ф = (30-40) ' Ю^с »^=(300 - 600) • 10 йс

ЛЯ

ЕЗЗЗ»!»»3

А = р Л/е2^)^

о

А - энергия удара р -плотность с -скорость волны К - площадь сечения штанги ^ -продолжительность

импульса Е -относительная деформация штанги

Рис. 3. Структурная схема устройства ИЭУ-1

Рис. 4 Эпюры напряжений в точках структурной схемы ИЭУ-1

Фомирователь 5 производит запуск частотомера 8 и электронного осциллографа 9. Программа обеспечивает автоматическую тарировку тензодатчиков с помощью специального генератора тарировочных импульсов 10, который шунтирует тензодатчики, создавая прямоугольные импульсы определенной амплитуды продолжительностью в несколько сотен микросекунд.

Информации об ударных импульсах после загрузки в микро-ЭВМ обрабатывается по специальной программе, составленной в машинных кодах. Результаты измерений отображаются на дисплее 11 и документируются на принтере 12 Форму импульса можно наблюдать на экране осциллографа 9

На дисплей выводятся данные об энергиях первого и отраженного ударных импульсов, перемещении сечения штанги, массе бойка, частоте ударов и другая информация, предусмотренная программой. Система обеспечивает прием данных от АЦП со скоростью, достаточной для измерения параметров ударных импульсов продолжительностью 200 -500 мкс, энергией до 300 Дж и частотой повторения до 100 Гц.

Устройство предназначено для определения энергетических параметров бурильных машин вращательно-ударного действия, перфораторов, отбойных молотков с целью диагностики и для исследовательских целей при изучении процесса разрушения горных пород ударом. Система может быть реализована на контроллерах достаточного быстродействия или на персональном компьютере (ПК).

Последний вариант наиболее предпочтителен, так как большой объем памяти и высокое быстродействие ПК позволяют обрабатывать большие объемы информации по сложным программам.

Относительная деформация штанги определяется по цифровому сигналу АЦП £ = к и,

где к - коэффициент пропорциональности; и - цифровой сигнал АЦП.

По Арндгу количество движения бойка С = р с'/7 \е{1) Ш или ^

Q *

в = рсгР кАХ^иг Отсюда к =---—,

рс Р

где А / - дискрет времени АЦП.

Количество движения бойка С = то определяется при калибровке на стенде.

1—41 /т* '/

2 1

Рис. 5. Блок-схема измерительного комплекса

Конфигурация измерительной системы в каждом отдельном случае определяется компонентами, из которых она состоит.

Энергия ударного импульса при обработке на ПК определялась по формуле (б). Можно считать, что энергия являлась выходной величиной математической модели, зависящей от нескольких аргументов, которые имеют статистический разброс, зависящий от методов измерения. Различные аргументы вносят свой вклад в суммарную ошибку измерения.

По методу статистического моделирования (метод Монте-Карло) вычислен коэффициент влияния, оценивающий относительное изменение выходной величины от изменения отдельных аргументов. Составлены программы для вычисления коэффициента влияния на ПК при детерминированном и случайном изменении значений аргуметов.

Расчеты показывают, что наибольшим коэффициентом влияния обладают аргументы - скорость ударной волны и относительная деформация штанги При изменении этих параметров на 2 %, энергия удара изменится на 4 % Для уменьшения погрешности результата измерения энергии удара следует в первую очередь повышать точность определения этих величин.

При разрушении породы во время бурения ударный импульс частично перемещается в породу, разрушая ее, а частично отражается в обратном направлении (к бурильной машине), оказывая вредное воздействие на элементы ударного механизма Это вызвано тем, что акустические свойства породы и материала штанги различны. Полная передача

энергии может быть достигнута, если механический импеданс внедрения лезвия коронки равен акустическому сопротивлению штанги.

^ = /><*: (9)

V

где Ре /и - механический импеданс внедрения лезвия коронки; Ре-мгновенное значение действующей силы на лезвии коронки; и - скорость перемещения точки приложения силы на лезвии коронки; р - плотность материала штанги; с - скорость ударного импульса в штанге; Г- площадь сечения штанги.

Механический импеданс на пути внедрения лезвия меняется от нуля до бесконечности, тогда как жесткость штанги - величина постоянная, поэтому указанное равенство соблюдается только в одной точке.

Следствием этого является неизбежное возникновение отраженного ударного импульса сжатия или растяжения, который по штанге возвращается к бурильной головке, вызывая дополнительные нагрузки на ее корпусе. Особенно опасны импульсы сжатия, которые разрушают опорные подшипники, через которые на штангу передаются осевые усилия.

Исследования нагрузок, возникающих в штанге при вращательно-ударном бурении, показали, что осевые ншрузки имеют динамический характер и представляют собой затухающие колебания с частотой около 800 Гц. Амплитуда усилий зависит от типа буримой породы и колеблется в пределах 24 - 43 кН. Большие нагрузки могут бьггь и в перфораторах при бурении крепких пород.

Исследования, проведенные автором, показали, что амплитуды усилий, действующих на корпус механизма вращателя бурильной головки, за счет отраженных ударных волн достигают величины более 100 кН.

Частота таких импульсных нагрузок определяется временем пробега ударной волной двойной длины штанги. Были попытки уменьшить действия осевых нагрузок постановкой между хвостовиком и корпусом машины пакета дисковых пружин. На практике пружины эти часто ломались в процессе эксплуатации машины. Наиболее приемлемым решением было размещение гидравлической подушки вместо дисковых пружин. Она обеспечивала эффективное гашение амплитуды отраженных волн, проходящих в корпус машины. Однако такое решение осложняет эксплуатацию бурильной машины, так как требует специальной гидравлической системы для подпитки. Конструкция фильтра должна обеспе-

чивать постоянство точки соударения бойка с хвостовиком. Для этого величина осадки фильтра под действием усилия подачи не должна превышать 1мм.

Нами была разработана простая конструкция фильтра отраженных ударных волн, основанного на отражении ударных волн на границе двух сред, имеющих различную акустическую жесткость. Он состоит из изготовленной из эластомера цилиндрической втулки, находящейся на пути отраженных ударных волн. Эластичный элемент заключен в замкну-шй объем и сжат усилием подачи. Ударный импульс от бойка минует фильтр. Отраженный от забоя импульс проходит через фильтр в корпус машины с уменьшенной амплитудой. Подбор материалов и эксперименты показали, что наиболее подходящим материалом для этой цели является техническая резина, работающая на сжатие в замкнутом объеме.

Иногда конструкцию амортизатора с резиной, работающей на объемное сжатие, приводят как пример неправильного конструкторского решения, так как резина, лишенная возможности раздаваться в стороны, является практически совершенно жесткой. Однако исследования, проведенные нами, показали, что акустическое сопротивление объемно сжатой резины значительно меньше, чем у стали, а высокий коэффициент объемной упругости обеспечивает компактность фильтра и позволяет сохранить постоянство точки соударения бойка с хвостовиком при усилии подачи порядка 20 кН.

Давление в резине фильтра составляло около 20 МПа, что значительно превышало допустимое предельное напряжение в резине при свободном ее состоянии - 1,1 МПа. Скорость звука в свободной резине находится в пределах 40 - 50 м/с, а в объемно сжатой резине, как показали эксперименты, она зависит от давления и составляет величину порядка 1500 м/с при давлении 15 МПа. При объемном сжатии плотность резины меняется незначительно и ее можно принять равной 1100 кг/м3. Амплитуда волны, прошедшей через границу сталь - резина, составляет, примерно, десятую часть от падающей.

Фильтр такой конструкции представляет для ударной волны своего рода ловушку, в которой она, многократно отражаясь, переходя то в хвостовик, то в корпус машины, накладывается на первоначально прошедший импульс. Поэтому амплитуда прошедшей через фильтр волны возрастает.

'•ууу у,у у ^ v уу к v v v

б

Рис 6. Осциллограммы усилий на упорном стакане бурильной головки: а) - без фильтра; б) - с фильтром Аналитическим методом сложно рассчитать процесс прохождения волн через фильтр, связанный с их многократными отражениями. Поэтому применялся численный метод расчета фильтра на ЭВМ по методу кусочных волн с проведением экспериментов на физических моделях ударных систем и серийных вращательно-ударных машинах.

К=А-|/Аз

□ 1=100 мм О 1=35 мм О 1=100 мм Д 1=10 мм

-г

О 4 8 12 16 20 Давление, МПа

Рис. 7. Относительное изменение амплитуды проходящей волны

в зависимости от давления и длины фильтра Расчеты и эксперименты показали, что для реальной конструкции фильтра при длине эластичного элемента 10 - 100 мм и давлении в резине 15 МПа амплитуда прошедшей волны уменьшалась в 2,2 - 4,5 раза. Длина эластичной втулки в серийной машине - 40 мм, площадь сече-

ния - 7 см2. Осевые усилия измерялись тензодатчиками, наклеенными на упорном стакане вращательно-ударной бурильной головки.

В ходе эксперимента сравнивались амплитуды нагрузок на стакане при бурении с фильтром и в случае замены эластичного элемента стильной втулкой того же размера. Как видно из осциллограмм (рис. 7), амплитуда проходящих импульсов уменьшалась примерно в три раза. Тепловое равновесие шпиндельного узла наступало через 15-20 мин от начала цикла. При разборке машины хвостовик был обычно нагрет сильнее втулки и резинового элемента. Температура хвостовика достигала 70-80 С, а резины - 45-50 °С. Нагрев передней крышки в месте расположения фильтра не превышал 45-50 °С Таким образом, температура передней части головки определялась в основном нагревом хвостовика от ударов и трения его в направляющих. На рис. 8 показаны результаты экспериментальных исследований и расчета фильтра на электронной модели. Формы импульсов в штанге и на электронной модели даны на рис. 9.

Кроме описанных выше испытаний фильтр успешно применялся в опытной партии бурильных машин с гидравлическими ударниками, которые прошли испытания на шахтах Кузбасса. Применение фильтра в бурильных машинах позволяет увеличить их технический ресурс.

Автор исследовал влияние на процесс удара и спектры ударных импульсов тонкого слоя жидкости на поверхностях соударения.

Перед соударением происходит вытеснение жидкости в направлении перпендикулярном скорости движения тел. Зазор между телами при сближении тел стремится к нулю. Скорость вытесняемой жидкости теоретически должна стремится к бесконечности. Отсюда следует, что перед ударом при плоских поверхностях между телами сохраняется тонкий слой жидкости, который влияет на процесс удара.

Движение тела (рис. 9) описывается нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка

d2x 3 ud4n dx .

—Т+-—-J-7=0, (10)

dt2 %m(a-xfdt

Решение этого уравнения в координатах х, v в безразмерной форме,

В)

Деформации в сечении 1-1 /

О 100 200 300 400 500 время, мкс

время, мкс

Рис. 8. Ударные импульсы до и после фильтра: на стенде (а, б) и рассчитанные на электронной модели (в, д)

полученное автором, имеет вид

»0 \Р)

где 8и Р - текущий и конечный зазор между телами;

{ сЛ — * _ }

(И)

2 _ ЗуяЛ4 ,

с1 - диаметр стержня; // - динамический коэффициент вязкости жидкости; т - масса стержня; а - абсцисса положения ударного торца тела В; и0 - первоначальная скорость тела.

Величина ¡3 названа толщиной разделяющего слоя, и по своему физическому смыслу соответствует зазору между соударяющимися телами, когда их относительная скорость становится равной нулю. На рис. 10 показан график относительного изменения скорости движения тела А, построенный в безразмерных координатах <57/? и и уи0 по формуле (11). Из графика следует, что тормозящее влияние слоя жидкости на скорость движущегося тела начинает проявляться, когда величина 8 будет равна примерно 10/?. При полной остановке тела между соударяющимися поверхностями остается слой жидкости толщиной /?.

Влияние жидкости на ударный импульс показано рис. 11. На рис. 12 показаны спектр (1) прямоугольного импульса при жестком ударе и спектр (2) сглаженного импульса, возникающего при ударе через слой жидкости при плоской поверхности контакта. Спектральные плотности импульсов до частоты 2200 Гц практически совпадают. Прямоугольный импульс имеет локальные максимумы спектральной плотности на частотах 3200, 5200, 7200 Гц, которые превышают в 3,5 -4 раза соответствующие значения этого параметра при соударении через слой жидкости. Сглаженный импульс имеет практически один максимум спектральной плотности на низких частотах, поэтому интенсивность шума штанги на высоких частотах при ударе через слой жидкости будет меньше, чем при жестком ударе. Для этого необходимо в конструкции гидроперфораторов предусмотреть устройство, обеспечивающее перед ударом наличие на поверхности соударения бойка с хвостовиком слоя минерального масла, толщина которого составляет доли миллиметра.

В импульсе, генерируемом бойком в штанге при вращательно-ударном бурении, практически отсутствуют высокочастотные

составляющие с частотой около 20 кГц. Эксперименты показали, что виброимпульс (гладкий импульс с наложенными высокочастотными колебаниями) способствует более эффективному разрушению породы. Глубина разрушения породы сферическим индентором при наложении на ударный импульс высокочастотных колебаний увеличивается на 16+20% по сравнению с жестким ударом. Для получения виброимпульсов разработана конструкция генератора высокочастотных колебаний штанги.

Предложен и исследован метод разъема конусных соединений, в котором используется отражение упругих волн, вызванных ударом, при их распространении по волноводу с переменным поперечным сечением. Удар для разъема наносится со стороны вершины конусного соединения по торцу охватывающей штангу детали, другой торец который при этом у конусного соединения поджат к массивной опоре. Волна деформации сжатия, отражаясь от массивной опоры, накладывается на прямую волну в охватывающей детали и приводит к повышенной деформации сжатия в зоне конусного соединения В результате конусное соединение на некоторый промежуток времени ослабляется. Часть прямой волны деформации сжатия, вошедшая в штангу, создает усилие, выдергивающее штангу из конусного соединения.

Нами были проведены экспериментальные исследования крутильных колебаний в стержневой системе при прохождении продольного ударного импульса через естественно закрученный стержень, являющийся частью волновода. Установлено, что при прохождении продольного ударного импульса через естественно закрученный стержень возникает импульсный крутящий момент, который по амплитуде значительно превосходит момент, создаваемый вращателями современных бурильных машин вращательно-ударного действия. При соответствующем подборе параметров осевых и крутильных импульсов в ударных системах открывается возможность интенсификации процесса разрушения породы, но это требует дополнительных исследований.

Экспериментальным путем обнаружено, что при распространении ударной волны по ферромагнитному стержню (в данном случае по штанге) между точками поверхности стержня, смещенными по его длине, образуется знакопеременная разность потенциалов, зависящая от параметров и распределения волны деформации.

у

т « , А

а \ 3 X

Рис. 9. К расчету влияния слоя жидкости на удар

0123456789 10

Рис. 10. Изменение относительной скорости тела при ударе через слой жидкости

Рис. 11 Формы импульсов при жестком ударе (1) и при ударе через слой жидкости (2). Нижняя кривая - электрический контакт между телами

ё

0

X &

С

с $

1

л §

о.

Ё ф с О

0,00045 0,0004 0,00035 0,0003 0,00025 0,0002 0,00015 0,0001 0,00005

о

1 1

1 1 . !

. . ! > !__

1 V 1 —

1

1 1 \ 1

1 \\ 1 \ \\ ! \ ! 1

-

1 2 3 4 5 6 7 8 кГц

Рис. 12. Спектры ударных импульсов: 1 - прямоугольного; 2 - сглаженного

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе совокупности выполненных автором исследований дано новое решение имеющей важное хозяйственное значение крупной научной проблемы, которая заключается в разработке методов определения энергетических параметров бурильных машин ударного действия и в создании новых технических решений по совершенствованию динамики волновых процессов при вращательно-ударном бурении, позволяющих увеличить его эффективность.

Выполненные исследования позволили сформулировать следующие выводы:

1. Разработан новый метод определения энергетических параметров бурильной машины ударного действия во время ее работы путем селекции во времени и в пространстве первого импульса относительной деформации штанги, вызванного ударом, и интегрирования возведенной в квадрат функции деформация-время. Это позволяет определять энергию импульсов упругой деформации, перемещающихся по штанге к коронке, независимо от того, какой генератор возбудил их.

2. Созданы экспериментальные устройства для определения энергетических параметров волновых процессов в штангах бурильных машин ударного действия, основанные на принципах использования интегральных характеристик импульсов, временной и пространственной их

селекции. При этом буровая штанга используется в качестве измерительного устройства и линии задержки.

3. В ходе экспериментальных работ по определению энергетических параметров гидроударников установлено, что данный метод измерений и экспериментальная аппаратура позволяют оперативно измерять частоту и энергию бурильных установок ударного действия с приемлемой для практики точностью и надежностью. С вероятностью Р = 0.95 можно утверждать, что среднее значение энергии удара будет отличаться от истинного не более, чем на 4%.

4. Разработана математическая и электронная модели для вычислительного эксперимента по исследованию распространения импульсов в ударной системе, которая позволила рассчитать фильтр из объемно сжатого эластомера, предназначенного для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн и снижающего их амплитуду в 3,5 раза.

5. Введено понятие толщины разделяющего слоя и выведена формула для его определения. При соударении через слой жидкости происходит изменение спектральных характеристик ударного импульса. При таком ударе срезаются высокочастотные составляющие импульса, это способствует снижению шума от вибрации штанги.

6. Для анализа случайных погрешностей в определении энергетических параметров ударных процессов применен метод статистического моделирования (метод Монте-Карло), что позволяет выявить вклад случайных колебаний отдельных аргументов на конечный результат. Наибольший вклад в ошибку результата дают погрешности в измерении скорости импульсов в штанге и относительной деформации при ударе.

7. Экспериментально доказано, что боек при отскоке практически мгновенно отрывается от штанги. Плавный спад осциллограммы омического сопротивления контакта между поверхностями соударения определяется параметрами электрической схемы измерительной системы.

8. Экспериментальным путем обнаружено, что при распространении ударной волны по ферромагнитному стержню (в данном случае по штанге), между точками ее поверхности, смещенными по длине, образуется знакопеременная разность потенциалов, зависящая от параметров и распределения волны деформации.

9. Установлено, что при прохождении продольного ударного импульса через естественно закрученный стерйс«ицйадщ^га,1Двуполяр-

I библиотека I

I С. Пет* в«™, |

ный импульсный крутящий момент, величина амплитуды которого превышала 600 Н м (при диаметре стержня 50 мм). При соответствующем подборе параметров импульсов возможно применение после дополнительных исследований таких ударных систем для интенсификации процесса разрушения за счет комбинированного воздействия на породу ударного импульса и импульсного крутящего момента.

10. Экспериментально установлено, что виброимпульс (гладкий импульс с наложенными высокочастотными колебаниями) способствует более эффективному разрушению породы. Глубина разрушения гранита сферическим индентором при наложении высокочастотных колебаний увеличивается на 16+20% по сравнению с жестким ударом.

11 При ударе нарастание амплитуды импульса до максимального значения происходит не мгновенно, а в течение, примерно, 20 мкс, что соответствует максимальной частоте в спектре исследуемого импульса Гмах=12,5 кГц. Наименьшая частота дискретизации сигнала с помощью АЦП должна составлять 25 кГц.

12. Разработан метод разъема конусных соединений, в котором используется отражение упругих волн, вызванных ударом, при их распространении по волноводу с переменным поперечным сечением.

13. Установлено, что эквивалентная продолжительность импульса численно равна площади под графиком нормированной относительной деформации в функции времени.

14 Проведены теоретические и экспериментальные исследования, разработана конструкция волнового фильтра из объемно сжатой резины для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн, который снижает амплитуду отраженных ударных волн более, чем в три раза

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

Публикации в ведущих рецензируемых научных изданиях

1. Рындин В.П. Интегральный способ определения параметров ударных импульсов в штанге бурильной машины // Изв. вузов, "Горный журнал", №5,2000. - С. 102-105.

2 Рындин В.П. Удар тел, разделенных слоем жидкости // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2000. - № 6. - С. 27-29.

3. Рындин В.П. Измерение энергии и частоты ударов бурильных машин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2001.- №2. - С. 24-26 .

4. Рындин В П. Спектральные характеристики ударных импульсов / В П. Рындин, Т.В. Смирнова // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2001. - №1 - С. 48-49.

5. Рындин В.П. Измерение энергии и частоты ударов бурильных машин по импульсам деформации штанги // Динамика и прочность горных машин: Матер, междунар. конф., 21-24 мая 2001, ИГД СО РАН. - Новосибирск, 2001. - С. 105-108.

6. Рындин В.П. Фильтрация отраженных волн при ударном бурении // Динамика систем, механизмов и машин: Матер. IV Междунар. науч -техн. конф., ОмГТУ. - Омск, 2002 . - С. 93-96.

7 Рындин В.П. К оценке параметров бурильных машин ударного действия // Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах: Матер. V Междунар. науч.-практ. конф. / Кузбас. гос. техн. ун-т,- Кемерово, 2002 . - С. 83-86.

8 Рындин В.П. Частотные характеристики ударных импульсов. / В.П. Рындин, Т В Смирнова // Динамика и прочность горных машин. Матер. 11 междунар. конф., 27 мая 2003, ИГД СО РАН. - Новосибирск, 2003.-С. 11-16.

9. Рындин В П. Соударение через слой жидкости. // Динамика и прочность горных машин: Матер. 11 междунар. конф., 27 мая 2003, ИГД СО РАН. - Новосибирск, 2003. - С. 109-115.

10. Рындин В.П. Волновые процессы в ударных системах бурильных машин / Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 2004. - Деп. в ВИНИТИ 20.04.2004, № 661-В2004. -14 с.

11. Рындин В.П. Отраженные импульсы при ударном бурении/ Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 2004. - Деп. в ВИНИТИ 29.04.2004, № 740-В2004. -19 с.

12. Рындин В.П. Измерение энергетических параметров бурильных машин ударного действия / Кузбас. гос. техн. ун-т. -Кемерово, 2004. - Деп. в ВИНИТИ 14.05.2004, № 823-В2004. -21 с.

13. Рындин В.П. Измерение энергии и частоты ударов бурильных машин //" Горные машины и автоматика", 2003, № 12. - С. 22-24.

14. Рындин В.П. Энергия ударных импульсов в штанге бурильной машины // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2004 - №4. - С. 22-23

15. Рындин В.П. Некоторые особенности распространения ударных импульсов в стержнях // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2004. - №4. - С 20-21.

16. Рындин В.П. Отраженные импульсы при вращательно-ударном бурении // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2004. - №2. - С. 48-49.

17. Рындин В.П. К вопросу измерения энергии удара бурильных машин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2004. - №2. - С. 45-48

18. Рындин В.П. Моделирование ударных волновых процессов в штангах бурильных машин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2004. - №3. - С. 52-57.

19. Рындин В.П. К вопросу измерения ударной мощности бурильных машин / В.П. Рындин, В.М. Романов, Ю Н. Торгунаков // Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок: Матер. Всесоюзн. конф., сент. 1974. - Фрунзе, 1974 - С. 86-87.

20. Рындин В.П. Способ разъема конусных соединений / В.П. Рындин, В.М. Романов, Ю Н. Торгунаков // Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок: Матер. Всесоюзн. конф., сент 1974. - Фрунзе, 1974. - С. 224-226.

21. A.C. 199060 СССР, МПКЕ 21 cl. Ударный механизм / Н.Д Лазаревич, В.П. Рындин, М.М Перепелкин, В В. Бойков, Л.И. Пепенин (СССР).-№1072333/22-3, Заявлено 27.1V.1966; Опубл. 13.V11.1967, Бюл №15.-2с.

22. A.C. 175463 СССР, МПК Е 21с. Ударный механизм / Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин., Ю.Н Торгунаков (СССР) -№ 912248/22-3; Заявлено 15.V11.1964; Опубл. 09.Х.1965, Бюл. №20.-2с.

23 A.C. 219 345 СССР, МПК F 06d. Центробежная предохранительная муфта / Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин (СССР).-№ 1151030/2-27; Заявлено 17. 1V.1967; Опубл. 30.V.1968, Бюл. №18.-2с.

24 A.C. 274569 СССР, МПК F 16d. Центробежная предохранительная муфта / Н.Д. Лазаревич, М М. Перепелкин, В.П. Рындин (СССР).-№ 1318877/25-27; Заявлено 08. 1V.1969; Опубл. 24.V1.1970, Бюл. №21.-2с

25. А С. 292043 СССР, МПК F 16d. Центробежная предохранительная муфта / Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин (СССР).-№ 1357294/25-27; Заявлено 20. VII 1.1969; Опубл. 06.1.1971, Бюл. № 4.-2с

26. A.C. 309126 СССР, М.Кл. Е 21с1/12. Бурильная машина / Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин., В.В. Бойков (СССР).-№1438385/22-3; Заявлено 25.05.70; Опубл. 09.07.71, Бюл. №22.-2с.

27. A.C. 421763 СССР, М.Кл. Е 21с1/12. Бурильная машина / Лазаревич Н.Д., Перепелкин М.М., Рындин В.П., Бойков B.B. (СССР).-№1821864/22-3. Заявлено 22.08.72; Опубл. 30.03.74, Бюл. №22.-2с.

28. A.C. 601407 СССР, М.Кл. Е21С1/10. Бурильная установка / Лазаревич Н.Д., Медовый Ю.А., Перепелкин М.М., Романов В.М., Рындин В.П., Торгунаков Ю.Н., Яшин А.Н., Данилов H.A. (СССР).-№1907203/22-03; Заявлено 09.04.73; Опубл. 05.04.78, Бюл. №13.-2с.

Статьи в других научных и научно-производственных изданиях

29. Рындин В.П. Механический ударный узел инерционного типа/ В.П. Рындин, Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин. //Сб. науч. тр. Куз-НИИшахтострой, вып. 6.-Кемерово, 1969. - С. 38-46.

30. Рындин В.П. Исследование ударного механизма универсальной бурильной головки./ Н.Д. Лазаревич., Ю.Н. Торгунаков // Труды института КузНИИшахтострой, вып. 5.- Кемерово, 1968. - С. 170-197.

31. Рындин В.П. Защита бурильной машины от отраженных ударных волн / В.П. Рындин, Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.В. Бойков, Ю.А. Медовый// Вопросы конструирования и производства машин: Сб. науч. тр. / НТО машпром. - Кемерово, 1969. - С. 162-167.

32. Рындин В.П. Экспериментальная бурильная головка ГБЭА-1/ В.П. Рындин, Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин // Труды института КузНИИшахтострой, вып.6. - Кемерово, 1971. - С. 56-63.

33. Рындин В.П. Влияние слоя жидкости на формирование ударного импульса в соударяющихся телах.// Сб. трудов КузНИИшахтострой: «Совершенствование строительства угольных и горнорудных предприятий в Кузбассе», вып. 8-9. - Кемерово, 1971. - С. 53-77.

34. Рыпдин В.П. Шпиндельный узел вращагельно-ударной бурильной головки / В.П. Рындин, Н.Д. Лазаревич, Ю.Н. Торгунаков, В.М. Романов, М.М. Перепелкин// Совершенствование технологии, организации и механизации строительства угольных предприятий: Труды института КузНИИшахтострой, вып. 10.- Кемерово, 1972. - С. 93-98.

35. Рындин В.П., Электрические процессы при распространении ударных волн в штангах бурильных машин / В.П. Рындин, Ю.Н. Торгунаков // Совершенствование технологии, организации и механизации строительства угольных предприятий: Труды института КузНИИшахтострой, вып.Ю. - Кемерово, 1972. - С. 103-107.

36. Рындин В.П., Повышение долговечности акустического фильтра бурильных машин. / В.П. Рындин, Н.Д. Лазаревич., В.М. Романов // Труды института: Сб. научн. тр./ КузНИИшахтострой, вып. 12. - Кемерово, 1974.- С. 73-77.

37. Рындин В.П. Измерение параметров бурильных машин по ударному импульсу / В.П. Рындин, В.М Романов, Ю.М. Торгунаков //Сб. научн. тр. КузНИИшахтострой. вып. 14,-Кемерово, 1975. - С. 69-73.

38. Рындин В.П., К вопросу распространения ударных импульсов в естественно закрученных стержнях. / В.П. Рындин, В.М. Романов, Ю.Н. Тор1унаков // Сб. научн. тр. КузНИИшахтострой, вып. 14. - Кемерово, 1975.-С. 77-82.

39 Рындин В.П. Устройство для разъема конусных соединений буровой штанги машин типа БУ-1. // Труды института: Сб. научн. тр./ КузНИИшахтострой, вып. 14,-Кемерово, 1975,-С.73-77.

40. Рындин В.П. К вопросу измерения продолжительности удара контактным способом // Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. Кемерово, 1979.-С. 70-73.

41. Рындин В.П. К вопросу измерения частоты и энергии бурильных машин// Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехи. ин-т,- Кемерово, 1980.- С. 70-73.

42. Рындин В.П. Определение энергии удара по импульсу относительной деформации // Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр./ Кузбас. политехи, ин-т.-Кемерово, 1982.-С. 105-107.

43. Рындин В.П., Измеритель частоты и энергии ударов бурильных машин / В.П. Рындин, В.Е. Беспалов // Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехи, ин-т. - Кемерово, 1981. -С. 203-206.

44. Рындин В.П. Комплекс на базе микро-ЭВМ для измерения энергетических параметров бурильных машин ударного действия// Перспективы развития технологии и средств бурения,- Матер научно-практич. конф., 3-5 окт 1995 - Кемерово, 1995. - С. 15-17.

45. Рындин В.П. К вопросу совершенствования вращательно-ударного бурения// Механизация горных работ: Матер, конф. 23 янв. 1997., Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 1997. - С. 12-14.

46. Рындин В.П Удар при наличии пленки жидкости на поверхности контакта// Механизация горных работ: Матер, конф. 23 янв. 1997., Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 1997. - С. 41-42.

47. Рындин В.П. Аналоговый интегратор с памятью для измерителя энергии удара / В.П Рындин, В.Е. Беспалов / Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехи, ин-т,- Кемерово, 1982.-С. 107-111.

48. Рындин В.П. Определение энергии и частоты ударов по относительной деформации штанги бурильной машины/ В.П. Рындин, В.Е. Беспалов, Ю.В. Заседателев // Станки и инструмент для бурения скважин на открытых и подземных горных работах: Сб. науч. тр./ НИПИ-гормаш,-Свердловск, 1985. С. 84-87.

49 Рындин В.П. Энергетические параметры волновых процессов// Вопросы горной механики и шахтного транспорта' Межвуз. сб. науч тр.- Кузбас. политех, ин-т - Кемерово, 1991. - С. 54-58.

50. Рындин В.П. Устройство сопряжения микро-ЭВМ "Электроника ДЗ-28" с аналого-цифровым преобразователем Ф4223/ В.П. Рындин, В.Е. Беспалов, Т В. Сажина // Исследования в области стационарных и транспортных машин: Межвуз. сб. науч. тр. - Кузбас. политехи, ин-т -Кемерово, 1993. -С. 62-66.

51. Рындин В.П. Применение микро-ЭВМ для измерения энергетических параметров бурильных машин ударного действия // Исследования в области стационарных и транспортных машин: Межвуз. сб. науч. тр. -Кузбас. политехи, ин-т. - Кемерово, 1993.- С. 90-92.

Подписано к печати 16 03.05 г Формат 60x84/16.

Отпечатано на ризографе. Объем 2,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № Типография Кузбасского государственного технического университета 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.

И 143 3

РНБ Русский фонд

2006-4 7638

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ В УДАРНЫХ СИСТЕМАХ БУРИЛЬНЫХ МАШИН

1.1. Основные пути развития буровой техники.

1.2. Проблемы совершенствования бурильных машин ударного действия.

1.3. Контроль энергетических параметров бурильных машин ударного действия.

1.4. Методы определения энергии и частоты ударов бурильных машин.

1.5. Определение энергетических параметров по импульсам упругой деформации штанги

1.6. Пути совершенствования вращательно-ударного бурения шпуров

1.7. Эффективность ударного способа разрушения породы при бурении шпуров.

Выводы

ГЛАВА 2. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В УДАРНЫХ СИСТЕМАХ БУРИЛЬНЫХ МАШИН

2.1. Одномерная модель распространения волн при ударе.

2.2. Формирование ударных импульсов и передача энергии по штанге бурильной машины.

2.3. Расчет параметров ударного импульса, генерируемого цилиндрическим бойком.

Ш 2.4. Интегральный метод расчета параметров ударных импульсов.

2.5. Обобщенная амплитуда и длительность импульсов.

Выводы.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ ВОЛНОВЫХ УДАРНЫХ ПРОЦЕССОВ В БУРИЛЬНЫХ МАШИНАХ

3.1. Основные положения.

3.2. Принципы построения вычислительной модели.

3.3. Геометрическая модель ударной системы.

3.4. Взаимодействие системы инструмент - горная порода.

Выводы.

ГЛАВА 4. УДАРНАЯ МОЩНОСТЬ, ЭНЕРГИЯ И ЧАСТОТА УДАРОВ БУРИЛЬНЫХ МАШИН

4.1. Определение энергетических параметров бурильных машин.

4.2. Общие требования к методу определения энергетических параметров ударных процессов.

4.3. Определение частоты и энергии удара

4.4. Структурная схема устройства ИЭУ

4.5. Определение энергетических параметров пневматических бурильных машин вращательно-ударного действия.

4.6. Особенности определения энергетических параметров гидроударников

4.7. Аналоговый интегратор с памятью

4.8. Устройство ИЭУ-1/4 для измерения частоты и энергии ударов.

4.9. Оценка ошибок измерения.

9 4.10. Определение энергетических параметров гидроударников.

4.11 .Токосъемник.

Выводы.

ГЛАВА 5. ЦИФРОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ Ф ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАШИН

УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

5.1. Общие положения.

5.2. Аналого-цифровое преобразование сигналов.

5.3 Ввод информации в микро-ЭВМ.

5.4. Определение относительной деформации штанги.

• 5.5. Блок-схема измерительной системы.

5.6. Ввод информации со штанги бурильной машины в ПК.

5.7. Внешние устройства интерфейса.

5.8. Использование звуковых карт для ввода аналоговых сигналов с информацией об ударных процессах в ПК

5.9. Применение диагностического прибора для оцифровки сигналов тензодатчиков установленных на штанге.

5.10. Статистическое моделирование устройства (метод Монте-Карло) для определения энергетических параметров ударных волно

• вых процессов.

Выводы

ГЛАВА 6. СНИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ДЕТАЛЯХ УДАРНЫХ БУРИЛЬНЫХ МАШИН

6.1. Соударение тел, разделенных слоем жидкости

6.2. Экспериментальные исследования соударений через слой жидкости

6.3. Определение продолжительности удара контактным способом

6.4. Влияние слоя жидкости между поверхностями соударения на спектральные характеристики импульсов

6.5. Фильтр отраженных ударных волн

6.6. Шпиндельный узел вращательно-ударной бурильной машины

6.7. Метод разъема конусных соединений буровой штанги вращательно-ударной бурильной машины

6.8. Распространение ударных импульсов в естественно закрученных стержнях

6.9. Электрические процессы при распространении ударных волн в штангах бурильных машин

Выводы

Одним из наиболее распространенных и эффективных способов разрушения горных пород средней и высокой крепости являются буровзрывные работы, которые однако требуют больших затрат труда на бурение шпуров и скважин. Бурение составляет свыше 30% трудоемкости работ проходческого цикла. Сокращение сроков проведения подготовительных выработок и увеличение производительности труда требуют непрерывного совершенствования буровой техники.

Достаточно широко применяется вращательно-ударный способ бурения шпуров. Эффективность этого способа доказана практикой и многочисленными исследованиями [15, 28, 113, 114]. В последнее время намечается тенденция замены его на ударно-поворотный.

Большим достижением в области бурения шпуров и скважин при проведении горных выработок различного назначения является широкое применение гидроударных буровых машин (ГБМ) враща-тельно-ударного действия, что позволило увеличить производительность бурения в крепких породах почти в три раза по сравнению с аналогичными пневматическими бурильными машинами (ПНБ).

В ГБМ энергия единичного удара увеличилась до 500-1000 Дж при частоте ударов 25-200 Гц, то есть ударная мощность возросла до 20-40 кВт (например, СОР 1440 фирмы " Атлас Копко 20 кВт, СОР 4050 - 40 кВт).

Применение гидравлического привода обеспечило уменьшение удельных затрат времени на вспомогательные работы при бурении за счет механизации и автоматизации. Вырос уровень автоматизации процесса разрушения пород при бурении с учетом их крепости, трещиноватости и абразивности. Скорость бурения возрастала по мере развития буровой техники примерно пропорционально энергии удара. Следовательно, большое значение для практики имеет проблема измерения энергии и частоты ударов.

Чтобы увеличить скорость бурения, конструкторам пришлось коренным образом изменить бурильную головку. Энергоносителем вместо сжатого воздуха стала жидкость. Пневматические машины имеют низкий кпд. Общий кпд, который определяется как отношение мощности, передаваемой по буровой штанге, к мощности, потребляемой приводным двигателем компрессорной установки, составляет в шахтных условиях 2-6 %. Таким образом, потери энергии в компрессорной станции, пневмосети и буровой машине достигают 94-98 %. В гидравлических бурильных машинах вращательно-ударного действия используется в качестве энергоносителя поток жидкости под давлением 10-20 МПа, вместо воздуха под давлением 0,6-1 МПа. Плотность жидкости значительно превышает плотность сжатого воздуха. В результате возросла мощность, подводимая к гидравлической бурильной машине для преобразования в ударные импульсы. Поскольку диаметр шпуров не изменился, то в современных бурильных машинах большую ударную мощность передают через детали ударной системы прежних размеров. Это обстоятельство стало некоторым ограничителем дальнейшего развития буровой техники, так как механические напряжения в деталях возросли до предельных значений.

Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что в конструкциях современных бурильных машин ударного действия не полностью используются возможности этого способа бурения для достижения высокой производительности.

Например, для разрушения породы расходуется лишь около 20 % энергии ударного импульса, так как волновые сопротивления породы и бурового инструмента не совпадают. Это вызывает отраженные импульсы растяжения и сжатия в штанге, энергия которых рассеивается в системе "штанга - бурильная головка" [4, 15, 16, 30, 31, 81, 86].

Отраженные ударные импульсы снижают усталостную прочность штанги, разрушают бурильную головку, создают акустический шум и снижают производительность бурения. Отсюда возникает необходимость защиты бурильной головки от отраженных импульсов сжатия.

Недостаточно исследованы ударные системы бурильных машин, составленные из материалов с различной акустической жесткостью. Применение последних позволяет в широких пределах изменять продолжительность и форму ударных импульсов, что открывает путь к оптимизации процессов разрушения породы.

Нет четкого представления о влиянии формы ударных импульсов (например, при использовании виброимпульсов) на глубину внедрения коронки в породу.

Прямые и отраженные ударные импульсы в бурильных машинах имеют длительность в несколько сотен микросекунд. Примерно такое же время длится процесс разрушения породы при ударе. Измерение импульсов такой длительности представляет определенные трудности, так как воздействие импульса на измерительную систему очень кратковременно. Несовершенство методов измерения не позволяет определять энергию и частоту ударов, количество отраженной от забоя энергии, производить оценку качества бурильных машин в производственных условиях и совершенствовать их ударные системы. Поэтому необходимо разрабатывать новые методики и принципы работы устройств для определения параметров ударных импульсов.

На прочность штанги и шум влияют высокочастотные составляющие спектра прямого ударного импульса, генерируемого при соударении бойка и хвостовика штанги. Следует изучить вклад этих высокочастотных составляющих в общую энергию импульса и возможность их фильтрации. Высокочастотные составляющие спектра ударного импульса можно устранить, осуществляя, например, соударение бойка и хвостовика через слой жидкости.

Эксперименты и расчеты показывают, что несущая способность слоя жидкости достаточно велика. В пределах тех скоростей соударения, которые наблюдаются в современных бурильных машинах, по окончании удара между плоскими соударяющимися поверхностями остается тонкий разделяющий слой жидкости, влияющий на процесс соударения.

В работе изложены результаты исследований, проведенных автором в период с 1970-2003 годы по тематическим планам КузНИИшахтострой, Кузбасского политехнического института и Кузбасского государственного технического университета.

Целью работы является разработка методов определения энергетических параметров и совершенствование динамики волновых процессов в ударных системах бурильных машин.

Идея работы состоит в использовании интегральных характеристик ударных импульсов упругой деформации штанги для определения силовых и энергетических параметров волновых процессов бурильных машин ударного действия в процессе их работы и применении акустически разнородных материалов для снижении динамических нагрузок в ударных системах.

Задачи исследований:

1. Теоретически обосновать эффективность определения энергии ударных импульсов в штангах бурильных машин интегральным способом.

2. Разработать методику определения интегральным способом энергетических параметров прямых и отраженных ударных импульсов в ударных системах бурильных машин вращательно-ударного действия.

3. Разработать экспериментальные устройства для определения энергии и частоты ударов бурильных машин в промышленных уеловиях, основанные на принципе селекции прямых и отраженных ударных импульсов в штанге.

4. Создать программу для моделирования на ЭВМ процесса формирования и распространения импульсов продольной деформации в ударных системах различной конфигурации, в том числе, комбинированных систем, состоящих из деталей, выполненных из акустически разнородных материалов.

5. На базе проведенных исследований разработать рекомендации по усовершенствованию ударных систем бурильных машин враща-тельно-ударного действия для снижения уровня динамических нагрузок в них и повышения эффективности разрушения породы.

Методы исследований

В процессе выполнения работы использовались общенаучные и специальные методы исследований, включая научное обобщение, волновую теорию удара Сен-Венана, метод Даламбера для решения волнового уравнения, методы статистических испытаний математической модели (метод Монте-Карло). При моделировании на ЭВМ волновых процессов для составления алгоритмов и программ применялся метод кусочных волн. В лабораторных исследованиях широко использовались тензометрирование, методы преобразования аналогового сигнала в цифровой код с вводом в ЭВМ и дальнейшей его обработкой по разработанным программам. Анализ экспериментальных данных осуществлялся с применением основных методов математической статистики. Испытания устройств для измерения энергетических параметров волновых процессов в штангах пневматических и гидравлических машин вращательно-ударного действия проводились на заводах-изготовителях.

Научные положения, выносимые на защиту: 1. Использование интегральных характеристик выделенных в реальном времени импульсов ударной деформации буровой штанги для определения энергетических параметров волновых процессов в ударной системе бурильной машины

2. Аналитический способ преобразования ударного импульса произвольной формы в прямоугольный, эквивалентный по энергии и количеству движения.

3. Принцип работы устройств для определения в реальном времени энергетических параметров волновых процессов в бурильных машинах ударного действия по интегральным характеристикам импульсов относительной деформации штанги, выделенных путем селекции в пространстве и времени.

4. Метод снижения амплитуды отраженных ударных волн сжатия, поступающих по штанге к бурильной машине и разрушающих ее, отличающийся тем, что для фильтрации этих волн используются волноводы из акустически разнородных материалов.

5. Математическую модель соударения твердых тел через слой жидкости и характер изменения спектральных характеристик ударного импульса по сравнению с жестким ударом.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается необходимым объемом теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с помощью проверенных на практике методов: прикладного математического анализа; преобразования Фурье; волновой теории удара; статистического моделирования по методу Монте-Карло; моделирования ударных процессов на ЭВМ; лабораторных исследований с использованием современных приборов; разработкой и изготовлением натурных опытных образцов аналоговых и цифровых устройств для измерения энергетических параметров бурильных машин ударного действия, испытанных на образцах горных машин в условиях заводов-изготовителей.

Научная новизна: 1. Разработан метод определения энергетических параметров бурильной машины ударного действия во время ее работы путем селекции во времени и в пространстве первого импульса относительной деформации штанги, вызванного ударом, и интегрирования возведенной в квадрат функции деформация-время. Это позволяет измерять поток энергии, который проходит через сечение штанги в виде энергии волн упругой деформации.

2. Созданы экспериментальные устройства и методы тарировки их одиночными ударами для определения энергетических параметров волновых процессов в штангах бурильных машин ударного действия с частотой ударов от 20 до 100 Гц, основанные на принципе использования интегральных характеристик импульсов, временной и пространственной их селекции. Буровая штанга при этом используется в качестве измерительного устройства и линии задержки.

3. Установлены аналитические зависимости для преобразования произвольного по форме импульса относительной деформации буровой штанги в прямоугольный, эквивалентный по энергии и количеству движения, с обобщенными амплитудой и продолжительностью.

4. Разработана модель для исследования распространения импульсов в ударной системе и в фильтре из объемно сжатого эластомера, предназначенного для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн.

5. Создана математическая модель процесса соударения твердых тел через слой жидкости. Установлены зависимости толщины разделяющего слоя жидкости от ее свойств и параметров соударения, а также характер изменения спектров импульсов по сравнению с жестким ударом.

Личный вклад заключается в теоретическом обосновании методов и средств определения энергетических параметров бурильных машин ударного действия; в разработке принципов действия устройств для определения энергии и частоты ударов бурильных машин интегральным методом по импульсам деформации штанги; в исследовании с помощью статистического моделирования влияния п. точности отдельных аргументов на конечный результат при определении энергии удара; в создании алгоритма расчета ударной системы на ЭВМ методом кусочных волн; в обосновании использования интегрального метода для определения энергетических параметров ударных импульсов; в теоретическом обосновании эквивалентной продолжительности импульсов произвольной формы по массе бойка и сечению штанги; в создании и исследовании фильтра из объемно сжатого эластомера для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн. Личный вклад автора заключается также в установлении закономерностей процесса соударения через слой жидкости и её влияние на спектральные характеристики ударного импульса, определяющие интенсивность и частоты шума, излучаемого буровой штангой; в обосновании использования виброимпульсов для разрушения породы; в установлении явления электрической поляризации буровой штанги, возникающей при ударе.

Автору принадлежат практически все реализованные в диссертации научные, методические и технические идеи. Автор лично участвовал в проведении исследований и испытаний в лабораторных и производственных условиях в качестве ответственного исполнителя или научного руководителя НИР. Часть работ выполнена В.Е. Беспаловым, Ю.Н. Торгунаковым, В.М. Романовым, А.Н. Величко под научным руководством и участии автора.

Практическое значение работы заключается в том, что полученные результаты позволяют: создавать устройства для определения и исследования энергетических параметров бурильных машин ударного действия в процессе их работы; исследовать энергетические и силовые характеристики процесса разрушения породы при бурении; осуществить выбор параметров и конструкции фильтров для защиты бурильных машин от отраженных ударных волн; моделировать на ЭВМ волновые процессы в ударных системах бурильных машинах; создать основу для разработки бурильных механизмов, использующих импульсные крутящие моменты и виброимпульсы для повышения эффективности разрушения породы при бурении.

Реализация выводов и рекомендаций

Материалы диссертационной работы в виде разработанных методик, опытных образцов устройств, конструкций фильтров отраженных ударных волн, приспособлений для разъема конусных соединений, использующих интерференцию ударных волн, программ для ЭВМ прошли проверку на Кузнецком машиностроительном заводе (г. Новокузнецк), СКБ самоходного горного оборудования (г. Москва) при разработке и испытаниях вращательно-ударных машин с пневматическими и гидравлическими ударными узлами.

Методики расчетов, алгоритмы и программы используются в учебном процессе КузГТУ при выполнении курсовых и дипломных работ.

Апробация работы

Результаты исследований и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной технической конференции " Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок" (г. Фрунзе, 1974 г.); на республиканской конференции " Научно-технический прогресс в области механизации подземных горных работ" ( г. Алма-Ата , 1979 г.), на научно-технической конференции, посвященной 70-летию Дальневосточного политехнического института (г. Владивосток, 1988 г.); на технических семинарах в КузНИИшахтострой и Кузмашзавода (г. Кемерово, г. Новокузнецк, 1975-2000 гг.); на Всероссийской научно-практической конференции Перспективы развития технологий и средств бурения" (г. Кемерово, 1995 г.); на конференции "Механизация горных работ" ( г. Кемерово, 1997 г.); на ежегодных научных конференциях Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 19751999 гг.); на Международных конференциях " Динамика систем, механизмов и машин" (г. Омск, 2002 г.); " Динамика и прочность горных машин" (г. Новосибирск, 2001г.); "Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах" (г. Кемерово, 2002 г.); "Динамика и прочность горных машин" ( г. Новосибирск, 2003 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 51 печатная работа, в состав которых входит 8 авторских свидетельств.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и содержит 330 страниц, 88 рисунков, 2 таблицы и список литературы из 223 наименований.

Выводы

1. Впервые исследован вопрос передачи ударных импульсов через слой жидкости. Теоретическим путем определено изменение скорости соударяющихся тел в зависимости от толщины слоя жидкости между ними. Решены дифференциальные уравнение движения, введено понятие толщины разделяющего слоя и выведена формула для его определения. Экспериментальным путем установлена форма ударных импульсов, возникающих в стальном стержне при ударе о массивное тело через слой минерального масла. В этом случае значительно меняется протекание ударного процесса: наблюдаются потери энергии, срезаются высокочастотные составляющие ударного импульса и увеличивается его продолжительность. Доказана высокая нагрузочная способность разделяющего слоя. Дан спектральный анализ импульсов. Сглаженный импульс имеет практически один максимум спектральной плотности на низких частотах. Поэтому интенсивность шума штанги на высоких частотах при ударе через слой жидкости меньше, чем при жестком ударе.

2. Экспериментально доказано, что. вопреки сделанным некоторыми исследователями выводам, боек при отскоке практически мгновенно отрывается от штанги. Плавный спад осциллограммы контакта вызван несовершенством электрической схемы измерительной системы.

3. Проведены теоретические и экспериментальные исследования волнового фильтра из объемно сжатой резины для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн. Динамические нагрузки при установке фильтра снижаются в 3,5 раза.

4. Исследован метод разъема конусных соединений в котором используется отражение упругих волн, вызванных ударом, при их распространении по волноводу с переменным поперечным сечением. Удар для разъема наносится со стороны вершины конусного соединения по торцу охватывающей штангу деталей, другой торец, который у конусного соединения поджат к массивной опоре. Волна деформации сжатия, отражаясь от массивной опоры, накладывается на прямую волну в охватывающей детали и приводит к повышенной деформации сжатия в зоне конусного соединения. В результате конусное соединение на некоторый период времени ослабляется. Часть прямой волны деформации сжатия, вошедшая в штангу, создает усилие, пвыдергивающее"штангу из конусного соединения.

5. Проведены экспериментальные исследования крутильных колебаний в стержневой системе при прохождении продольного ударного импульса через естественно закрученный стержень, являющийся частью волновода. Установлено, что при прохождении продольного ударного импульса через естественно закрученный стержень возникает импульсный крутящий момент, который по амплитуде может значительно превосходить момент, создаваемый вращателями современных бурильных машин вращательно-ударного действия.

При соответствующем подборе параметров импульсов возможно применение указанных ударных систем для бурения с целью интенсификации процесса разрушения породы, но это требует дополнительных исследований.

6. Экспериментальным путем обнаружено, что при распространении ударной волны по ферромагнитному стержню (в данном случае по штанге) между точками поверхности стержня, смещенными по его длине, образуется знакопеременная разность потенциалов, зависящая от параметров и распределения волны деформации. Эта разность потенциалов способна вызывать контурные токи в металлических частях бурильной машины, которые при наличии механических вибраций могут служить причиной электроэрозионного износа контактирующих поверхностей. После дополнительных исследований возможно использование этого явления для измерения параметров удара.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе совокупности выполненных автором исследований дано новое решение имеющей важное хозяйственное значение крупной научной проблемы, которая заключается в разработке методов определения энергетических параметров бурильных машин ударного действия и в создании новых технических решений по совершенствованию динамики волновых процессов при вращательно-ударном бурении, позволяющих увеличить его эффективность.

Выполненные исследования позволили сформулировать следующие выводы:

1. Разработан метод определения энергетических параметров бурильной машины ударного действия во время ее работы путем селекции во времени и в пространстве первого импульса относительной деформации штанги, вызванного ударом, и интегрирования возведенной в квадрат функции деформация-время. Это позволяет измерять поток энергии в виде импульсов упругой деформации, перемещающихся по штанге к коронке, независимо от того, какой генератор возбудил их.

2. В современных бурильных машинах длина буровой штанги больше длины ударного импульса, что дает возможность выделить полностью прямой и отраженный импульсы. По ним, используя аналоговые устройства или современные микро-ЭВМ, определяются достаточно точно с учетом интерференции волн параметры ударного импульса (продолжительность, частоту, энергию, количество движения, перемещение сечения, штанги, коронки и т.п.) и эффективность его использования.

3. Созданы экспериментальные устройства для определения энергетических параметров волновых процессов в штангах бурильных машин ударного действия, основанные на принципе использования интегральных характеристик импульсов, временной и пространственной их селекции. Буровая штанга в схеме устройства используется в качестве измерительного устройства и линии задержки.

4. В ходе экспериментальных работ по определению энергетических параметров гидроударников установлено, что данный метод измерений и экспериментальная аппаратура позволяют оперативно измерять частоту и энергию бурильных установок ударного действия с приемлемой для практики точностью и надежностью. С вероятностью Р = 0,95 можно утверждать, что среднее значение энергии удара будет отличаться от истинного не более, чем на 4%.

5. Вычислительный эксперимент облегчает конструирование новых ударных систем бурильных машин и модификацию существующих, так как позволяет легко оценить влияние ряда изменяемых параметров конструкции и выбрать оптимальный вариант. Разработаны математическая и электронная модели для вычислительного эксперимента на ПК по исследованию распространения импульсов в ударной системе, которая позволила рассчитать фильтр из объемно сжатого эластомера, предназначенного для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн и снижающего их амплитуду в 3,5 раза.

6. Исследовано влияние на процесс удара слоя жидкости между поверхностями соударения. Введено понятие толщины разделяющего слоя (слой жидкости между соударяющимися деталями после окончания ударного взаимодействия) и установлены зависимости для его определения. При соударении через слой жидкости происходит изменение спектральных характеристик ударного импульса: срезаются высокочастотные составляющие импульса, это способствует снижению шума от вибрации штанги.

7. Для анализа случайных погрешностей в определении энергетических параметров ударных процессов применен метод статистического моделирования (метод Монте-Карло), что позволяет выявлять вклад случайных колебаний отдельных аргументов на конечный результат. Наибольший вклад в ошибку результата дают погрешности в измерении скорости импульсов в штанге и относительной деформации при ударе.

8. Экспериментально доказано, что боек при отскоке практически мгновенно отрывается от штанги. Плавный спад осциллограммы омического сопротивления контакта между поверхностями соударения определяется параметрами электрической схемы измерительной системы.

9. Экспериментальным путем' обнаружено, что при распространении ударной волны по ферромагнитному стержню (в данном случае по штанге), между точками ее поверхности, смещенными по длине, образуется знакопеременная разность потенциалов, зависящая от параметров и распределения волны деформации.

10. Установлено, что при прохождении продольного ударного импульса через естественно закрученный стержень возникает двуполярный импульсный крутящий момент, величина амплитуды которого превышала 600 Н м (в стержнях диаметром 50 мм). После дополнительных исследований при соответствующем подборе параметров импульсов возможно применение таких ударных систем для интенсификации процесса разрушения за счет комбинированного воздействия на породу импульсных осевых усилии и крутящих моментов.

11. Экспериментально установлено, что виброимпульс (гладкий импульс с наложенными высокочастотными колебаниями) способствует более эффективному разрушению породы. Глубина разрушения гранита сферическим индентором при наложении высокочастотных колебаний увеличивается на 16ч-20% по сравнению с жестким ударом. Разработана схема генератора высокочастотных импульсов на штанге.

12. При ударе нарастание амплитуды импульса до максимального значения происходит не мгновенно, а в течение, примерно, 20 мкс, что соответствует максимальной частоте в спектре исследуемого импульса £мах-12,5 кГц. Наименьшая частота дискретизация сигнала с помощью АЦП должна составлять 25 кГц.

13. Разработан метод разъема конусных соединений, в котором используется отражение упругих волн, вызванных ударом, при их распространении по волноводу с переменным поперечным сечением. Удар для разъема наносится со стороны вершины конусного соединения по торцу охватывающей штангу деталей, другой торец, который у конусного соединения поджат к массивной опоре. Волна деформации сжатия, отражаясь от массивной опоры, накладывается на прямую волну в охватывающей детали и приводит к повышенной деформации сжатия в зоне конусного соединения. В результате конусное соединение на некоторый период времени ослабляется. Часть прямой волны деформации сжатия, вошедшая в штангу, создает усилие,^выдергивающее"штангу из конусного соединения.

14. Введено понятие эквивалентной продолжительности импульса, равной отношению массы бойка к "массовому расходу" вещества через сечение штанги, если скорость в этом сечении будет условно принята равной скорости перемещения ударного импульса С. Применяя гидравлическую аналогию, это время за которое масса вещества пройдет через данное сечение штанги, если его скорость будет С.Установлено, что эквивалентная продолжительность импульса численно равна площади под графиком нормированной относительной деформации в функции времени.

15. Для сравнительной оценки параметров ударных импульсов произвольной формы следует применять интегральный метод. Интегральные параметры импульса - обобщенная амплитуда и длительность зависят от его площади, на них мало влияют локальные изменения в форме импульса. Обобщенные амплитуда и длительность импульса произвольной формы, определяемые интегральным методом, равны амплитуде и длительности эквивалентного прямоугольного импульса, обладающего той же площадью и энергией. Длительность такого импульса равна двойной эквивалентной продолжительности импульса.

16. Импульсы деформации штанги рационально измерять тензо-датчиками, масса которых позволяет размещать их непосредственно на штанге, ускорения на поверхности которой во время прохождения ударного импульса достигают 200000-300000 м/с.2

17. Разработан способ съема сигналов тензодатчиков с вращающейся штанги с использованием ртутного токосъемника. Испытание специальной подвески токосъемника показали, что во время бурения ударная вибрация не передается на корпус токосъемника.

18. Проведены теоретические и экспериментальные исследования, разработана конструкция волнового фильтра из объемно сжатой резины для защиты бурильной головки от отраженных ударных волн, который снижает амплитуду отраженных ударных волн более, чем в три раза.

1. Абрамов Б. М., Абрамов А. Б. Применение метода рядов для исследования продольного удара стержней.— В кн.: Теория механизмов и машин. Харьков: Вища шк., 1972, с. 47—58.

2. Алабужев Д. М., Алимов О. Д., Цуканов А. Г. О коэффициенте полезного действия удара в бурильных молотках.— Изв. ТПИ, 1954, т. 75, с. 391- 405.

3. Алабужев Д. М., Стихановский Б. Н., Шпигельбурд И. Я. Введение в теорию удара. Новосибирск: НЭТИ, 1970. 158 с.

4. Александров Е. В., Соколинский В. Б. Исследование процесса ударного взаимодействия горной породы и инструмента. М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1965. 46 с.

5. Александров Е. В., Соколинский В. Б. Прикладная теория и расчет ударных систем. М.: Наука, 1969. 199 с.

6. Александров Е. В., Соколинский В. Б., Захариков Г. М., Ким Дин Хи. Исследование взаимодействия инструмента и горной породы при ударном разрушении. М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1967. 61 с.

7. Александров Е. В., Флавицкий Ю. Ф.} Хомяков К. С. Определение импульсов напряжения при продольном соударении упругих стержней произвольной геометрической формы. М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1965. 40с.

8. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Исследование процесса ударного взаимодействия горной породы и инструмента. М., 1965.1

9. Алимов О. Д. Исследование процессов разрушения горных пород при бурении шпуров. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1960. 88 с.

10. Алимов О. Д., Басов С. А. Теория гидравлических виброударных механизмов.— В кн.: Агрегаты для бурения шпуров. Фрунзе: Илим, 1975, с. 37—51.

11. Алимов О. Д., Басов С. А., Волоскова И. С. и др. Реализация гипотез о перспективности применения гидравлических силовых импульсных систем в самоходных буровых агрегатах. Фрунзе:1. Илим, 1978. 181 с.

12. Алимов О. Д., Басов С. А., Гуреев В. И., Семенов Н. И. Гидравлический вращательно-ударный механизм «Импульс-2».— В кн.: Агрегаты для бурения шпуров. Фрунзе: Илим, 1975, с.

13. Алимов О. Д., Воронкин В. В., Фомин Б. В. Бурильные машины ударно-вращательного действия.— В кн.: Анализ конструкций самоходных буровых агрегатов. Фрунзе: Илим, 1975, с. 88— 145.

14. Алимов О. Д., Горбунов В. Ф. О коэффициенте полезного действия пневматических бурильных молотков.— В кн.: Исследование бурильных машин. Свердловск: Металлургиздат, 1959, т. 108, с. 28—36.

15. Алимов О. Д., Дворников Л. Т. Бурильные машины. М.: Машиностроение, 1976. 295 с.

16. Алимов О. Д., Дворников Л. Т., Еремьянц В.Э. и др. Исследование процесса прохождения ударных импульсов по стержневой системе разного волнового сопротивления.— Физ.-техн. пробл. разраб. полезн копаемых, 1973, № 6, с. 66—68.

17. Алимов О. Д., Дворников Л. Т., Шапошников И. Д. Амортизация волнового импульса с помощью упругого элемента малой длины.— Тр. ФПИ. Фрунзе; 1969, вып. 38, с. 82—91.

18. Алимов О. Д., Дворников Л. Т., Шапошников И. Д. Графо-динамический расчет вращательно-ударных механизмов.— Тр. ФПИ. Фрунзе, 1 вып. 45, с. 53—62.

19. Алимов О. Д., Лисовский А. Ф. Влияние параметров ударного импульсов на эффективность разрушения горной породы.— Физ.-техн. пробл. Раз. полез, ископаемых, 1973, № 5, с. 62—64.

20. Алимов О. Д., Манжосов В. К., Еремьянц В. Э. Распространение волн деформаций в ударных системах. Фрунзе: Илим, 1978. 196 с.

21. Алимов О. Д., Манжосов В. К., Еремьянц В. Э. Метод расчета ударных систем с элементами различной конфигурации. Фрунзе: Илим, 1981.

22. Алимов О. Д., Манжосов В. К., Еремьянц В. Э., Мартынен-ко Д. М. Расчет ударных систем с неторцевым соударением элементов. Фрунзе: И, 1979. 102 с.

23. Алимов О. Д., Манжосов В. К., Еремьянц В. Э., Невенчанный Ю. В. Расчет динамического внедрения инструмента в обрабатываемую среду. Фрунзе: Илим, 1980. 43 с.

24. Алимов О. Д., Манжосов В. К., Филиповский В. П. и др. Исследование ударного механизма с захватывающим устройством.— Физ.-техн. пробл. разр. полез, ископаемых, 1974, № 2, с. 68—72.

25. Алимов О. Д., Шапошников И. Д., Лисовский А. Ф. Определение параметров ударного взаимодействия бурового инструмента с горной породой.— ФПИ. Фрунзе, 1972, вып. 55, с. 68—79.

26. Алимов О.Д. Исследование машин для бурения в породах средней и высокой крепости. Автореферат докт. дис. Изд. Томского государств, университета. Томск, 1959.

27. Алимов О.Д. Удар. Распространение волн деформации в ударных системах/ О.Д. Алимов, В.К. Манжосов, В.Э. Еремьянц. М.: Наука, 1985.-С.357.

28. Алимов О.Д., Басов И.Г., Горбунов В.Ф., Маликов Д.Н. Бурильные машины. М., Госгориздат, 1960.

29. Андреев В. Д. Графический метод расчета напряжений в бойках ударных механизмов.— В кн.: Взрывное дело, 56/13. М.: Недра, 1964, с. 51-66.

30. Андреев В. Д. Расчет передачи энергии ударного импульса через инструмент в породу.— В кн.: Горный породоразрушающий инструмент. Киев: Техника, 1969, с. 71—79.

31. Андреев В. Д. Формирование импульсов напряжений в ударных узлах буровых машин.— В кн.: Взрывное дело, 58/15. М.: Недра, 1966, с. 147—156

32. Андреев В. Д., Банковский А. М., Скляр С. И. Исследование влияния угла заострения инструмента на процесс взаимодействия с породой.— В кн. Горный породоразрушающий инструмент. Киев: Техника, 1970, с. 169- 178.

33. Андреев В. Д., Иванов К. И. Исследование сопротивления породы внедрению инструмента.— В кн.: Горный породоразрушающий инструмент. Киев: Техника, 1969, с. 67—71.

34. Анцыферова Н.Г. и др. Результаты измерения силовых импульсов, возникающих на штоке рабочего инструмента импульсного струга. Ж. «Горные машины и автоматика» №11, 1972.

35. Аристов А.И. Стандартизация перфораторов. "Цветные металлы", №5-6, 1932, с.73.

36. Арнд К.Ф. Энергетический баланс бурильного молотка. «Бергакадемия» №17, 1965.

37. Арнд Ф.К. Механизм соударения поршня и штанги при ударном бурении// Глюкауф.- 1966.- №24.- С.153-163.

38. Барон JI. И., Веселов Г. М., Коняшин Ю. Г. Экспериментальные исследования процессов разрушения горных пород ударом. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 219 с.

39. Барон Л. И., Коняшин Ю. Г., Кузнецов А. В., Курбатов В. М. Влияние формы ударника на импульсы напряжений и эффективность разрушения горной породы.— Шахт, стр-во, 1969, № 8, с. 8—10.

40. Барон Л.И. и др. Экспериментальные исследования процессов разрушения горных пород ударом. Изд. АН СССР, М., 1962.

41. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М., Машгиз, 1963.

42. Бегагоен И.А., Дядюра А.Г., Бажал А.И. Бурильные машины, М., «Недра», 1972, 368 с.

43. Бержерон Л. От гидравлического удара в трубах до разряда в электрической сети. М.,Машгиз, 1962, с.348.

44. Бернштейнер Е. Новое о механизме разрушения породы при ударном бурении: Экспресс-информ. «Горнорудная промышленность». М.: ВИНИТИ, 1975, № 20. 28 с.

45. Бидерман В. JI. Прикладная теория механических колебаний. М.: Высш. шк., 1972. 416 с.

46. Бидерман В. JI. Расчеты на ударную нагрузку.— В кн.: Расчеты на прочность в машиностроении. М.: Машгиз, 1959, т. 3, с. 479—580.

47. Бишоп Р. Колебания. М.: Наука, 1979.-159 с.

48. Венное К. Проходка тоннелей точного профиля с применением буровзрывных работ // Глюкауф.- 1994.- №11-12.- С.24.

49. Гольдсмит В. Удар. М.: Стройиздат, 1965. 448 с.

50. Гончаревич И.Ф. Вибротехника в горном производстве. М: Недра, 1992-319с.

51. Горбунов В. Ф. Исследование внутреннего процесса бурильных молотков с мотыльковым клапаном.— В кн.: Исследование бурильных машин. Свердловск: Металлургиздат, 1959, т. 108, с. 5—14.

52. Горбунов В.Ф. Исследование рабочего процесса и вибрации пневматических молотков. Дисс. докт. техн. наук, Томск, 1964.

53. Горбунов В.Ф. К вопросу о динамическом состоянии става штанг при единичном продольном ударе/ В.Ф. Горбунов, В.И.Чирьев, А.Г. Цуканов// В сб. "Гидродинамика закрученных потоков и динамика удара"/ Кемерово, 1970. Вып. 1, с. 81-86.

54. Горбунов В.Ф. О влиянии энергии удара бойка на величину амплитуды волны упругой деформации в буровом ставе/

55. B.Ф. Горбунов, JI.A. Саруев// Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр./ Кузбас. политехи, ин-т.- Кемерово, 1970, ч.1, с. 174-177.

56. Горбунов В.Ф. Определение напряжений в буровых штангах при продольном ударе в зависимости от параметров пневматического ударного узла/ В.Ф. Горбунов, JI.A. Саруев, A.C. Сердечный// Изв. вузов, "Горный журнал", 1972, №3,- С. 83-84.

57. Горбунов В.Ф. Результаты испытаний бурового става для вращательно-ударного бурения скважин малого диаметра/ В.Ф. Горбунов, JI.A. Саруев// Изв. вузов, "Горный журнал", 1968, №12,1. C. 71-74.

58. Горбунов В.Ф. Результаты лабораторных испытаний передачи энергии удара по ставу штанг малого диаметра/ В.Ф. Горбунов, Г.М. Кашкаров, JI.A. Саруев// Изв. вузов, "Горный журнал", 1969, №10, С. 63-65.

59. Горбунов В.Ф. Экспериментальные исследования пневматических бурильных молотков. Дисс. канд. техн. наук, Томск, 1958.

60. Граф JI. Э., Коган Д. И. Гидроударные машины и инструмент. М.: Недра, 1972. 207 с.

61. Грязнов М.И. Интегральный метод измерения импульсов М., «Сов. Радио», 1975, 280 с.

62. Дворников JI. Т., Мясников А. А. Формирование ударного импульса в полубесконечном стержне бойком, имеющим форму гиперболоида вращения.— Тр. ФПИ. Фрунзе, 1977, вып. 104, с.70—82.

63. Дворников Л. Т., Тагаев Б. Т. Исследование влияния длительности и амплитуды ударного импульса на эффективность процесса бурения.— Тр. ФПИ. Фрунзе, 1977, вып. 104, с. 62—69.

64. Дворников Л. Т., Тагаев Б. Т. К вопросу о влиянии формы бойков ударных механизмов на эффективность разрушения горных пород. Фрунзе: Илим, 1981, № 6, с. 16—21.

65. Дворников Л. Т., Шапошников И. Д. Исследование импульсов, генерируемых бойками различной формы.— В кн.: Исследование узлов буровых установок. Фрунзе: Илим, 1972, с. 64—70.

66. Дворников Л. Т. К вопросу о рациональном проектировании ударных систем горно-технологического назначения// Материалы четвертой научно-практической конференции по секции машиностроения и горных машин.- Новокузнецк, 1995, с.70-82.

67. Дворников Л. Т., Мясников A.A., Тагаев Б.Т. К вопросу об увеличении производительности машин для бурения шпуров в крепких горных породах. Изв. ВУЗов, Горный журнал, № 11, 1984.

68. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. Справочник М. Наука, 1987. - 240с.

69. Рындин В.П. Исследование рабочего процесса инерционного ударного узла для электромеханической вращательно-ударной бурильной машины. Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Томск, 1970.

70. Дьяченко К. П., Зорин Д. И., Новицкий П. В. и др. Электрические измерения. М.:Высш. шк., 1972. 520 с.

71. Еремьянц В. Э. Влияние формы ударного импульса на процесс взаимодействия инструмента с обрабатываемой средой. Фрунзе: Илим, 1981. 60 с.

72. Еремьянц В. Э. К теории передачи удара в системах с элементами из различных материалов.— В кн.: Тр. НКИ. Николаев, 1981, вып. 182, с. 67—73.

73. Есин Н.И. Методика исследований и доводка пневматических молотков. Новосибирск. Изд. СО АН СССР, 1965

74. Ефимов В.В. и др. Исследование износа режущего инструмента при бурении шпуров вращательным способом и с тангенциальными ударными нагрузками. Научные труды КНИУИ. Выпуск 20. «Недра», М., 1967.

75. Ефимов В.В., Шамбер Э.А. Определение оптимальных параметров ударных тангенциальных нагрузок при бурении шпуров. Научные труды КНИУИ. Выпуск 20, «Недра», М., 1967.

76. Жуховицкий В.Я. Сигналы телемеханики и их преобразование. М., «Энергия», 1968.

77. Зайцев В.И., Медовый Ю.А., Финкель Е.М. Исследование напряженного состояния конусного соединения буровых коронок. Облправление НТО, Машпром СССР, Кемерово, 1966 .

78. Зегжда С. А. Продольное соударение двух систем стержней.— Изв. АН СССР. Механика твердого тела, 1969, № 4, с. 132—143.

79. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы прикладной математики. М.: Наука, 1967. - 646 с.

80. Змитриенко Н.В., Михайлов А.П. Явление инерции тепла. В сб.: Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент. М.: наука, 1988, - 176с.

81. Иванов К. И. Влияние формы ударника на коэффициент передачи энергии удара в породу.— В кн.: Горный породоразру-шающий инструмент. Киев: Техника, 1970, с. 166—169.

82. Иванов К. И., Андреев В. Д. Исследование эффективности разрушения горных пород в зависимости от продолжительности прямоугольного импульса и амплитуды.— В кн.: Взрывное дело, 66/23. М.: Недра, 1969, с. 87—100.

83. Иванов К. И., Андреев В. Д. Разрушение горных пород ударными импульсами, генерируемыми поршнями различной формы.— В кн.: Взрывное дело, 58/15. М.: Недра, 1966, с. 244.

84. Иванов К. И., Андреев В. Д. Распространение энергии ударного импульса по инструменту применительно к бурению взрывных скважин перфораторами с независимым вращением бура.— В кн.: Взрывное дело, 58/15. М.: Недра, 1966, с. 219—226.

85. Иванов К. И., Андреев В. Д., Манзиенко Г. Г., Ушков Н. Н. Исследование эффективности применения поршней различной конструкции для разрушения горных пород.— Горн. журн. , 1965, № 12, с. 45—47.

86. Иванов К. И., Андреев В. Д., Пригожий Е. И. и др. Влияние формы поршня на скорость бурения.— В кн.: Взрывное дело, 66/23. М.: Недра, 1969, с. 81-87.

87. Иванов К. И., Манзиенко Г. Г., Ушков Н. Н. Анализ энергоемкости разрушения горных пород с помощью прямых и отраженных ударных импульсов.— В кн.: Взрывное дело, 58/15. М.: Недра, 1966, с. 253—260.

88. Иванов К. П., Андреев В. Д. К расчету напряжений при ударном бурении.— В кн.: Взрывное дело, 56/13. М.: Недра, 1964, с. 18—33.

89. Иванов К.И. Забойные процессы и энергоемкость разрушения горных пород при бурении/ К.И. Иванов, В.Д. Андреев// В кн.: Взрывное дело, 56/13. М.: Недра, 1964, с. 66-82.

90. Иванов К.И., Андреев В.Д. Разрушение горных пород ударными импульсами, генерируемыми поршнями различной формы. В сб. «Взрывное дело», №56/13, «Недра», 1964.

91. Иванов К.И. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых/ К. И. Иванов, М. С. Варич, В. И. Ду-сев, В. Д. Андреев.- М.: Недра, 1974.- 408 с.

92. Измерения в промышленности. Справ, изд. В 3-х кн. Кн. 2. Способы измерения и аппаратура: Пер. с нем./Под ред. Профоса, П. -2-е изд., перераб. И доп. -М.: Металлургия, 1990.

93. Испытательная техника. Справочник. В 2-х кн./ Под ред. В.В. Клюева.-М.: Машиностроение, 1982 Кн.1. 1982,- 528с.

94. Кичигин А.Ф. и др. Механическое разрушение горных пород комбинированным способом. «Недра», М., 1972.

95. Клей Р. В., Кук М. А., Кейс Р. Т. Ударные волны в твердых телах и механика горных пород.— В кн.: Разрушение и механика горных пород. М.: Госгортехиздат, 1962, с. 410—440.

96. Кольский Г., Рейдер Д. Волны напряжений и разрушение. В сб. «Разрушение», том I. Изд. «Мир», 1973.

97. Коняшин Ю. Г. Расчетные зависимости для определения эффективности разрушения горных пород ударом.— В кн.: Взрывное дело, 66/23. М.: Недра, 1969, с. 44—67.

98. Коняшин Ю. Г. Экспериментальное исследование влияния параметров удара на показатели разрушения горных пород.— В кн.: Разрушение горных пород механическими способами. М.: Наука, 1966, с. 116—128.

99. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., «Наука», 1968.

100. Король Л.В. Определение оптимальной длины хвостовика бурильных головок БУ-1. Труды института ЦНИИподземшахтост-рой, выпуск 3, изд-во "Недра", 1964.

101. Крюков Г. М. Закономерности силового взаимодействия внедряющихся инструментов с горной породой.— Изв. вузов. Горн, журн., 1978, № 3, с. 68-75.

102. Крюков Г. М. Постановка и решение общей задачи по определению оптимальных импульсов напряжений, генерируемых в штангах при ударно-вращательном и вращательно-ударном способах бурения,—Тр. МИРЭА, 1970, № 48, с. 78—81.

103. Крюков Г. М., Горбонос М. Г. Увеличение прочности горных пород при их динамическом нагружении.— В кн.: Взрывное дело, 79/36. М.: Недра, 1978, с. 25—29.

104. Крюков Г. М., Федоров В. Р. Сравнительный анализ глубины проникновения ударного инструмента в упругую среду при различной форме прямоугольного нагружающего импульса.— Тр. МИРЭА, 1970, № 48, с. 64—77.

105. Юб.Кулаичев А.П. Компьютерный контроль процессов и анализ сигналов М.: Информатика и компьютеры, 1999-ЗЗОс.

106. Курышев В.А. Особенности шумоизлучения гидроперфораторов// Горный журнал.- 1985.- № 10 С 59-60.

107. Кутузов Б. Н. Теория, техника и технология буровых работ. М., "Недра",1972, с.312.

108. Маграчев С.А. Аналоговые измерительные преобразователи одиночных импульсов. «Энергия», М., 1974.

109. Ш.Манжосов В. К., Еремьянц В. Э., Невенчанный Ю. В, Алгоритм расчета ударного взаимодействия инструмента с обрабатываемой средой.—В кн.:Тр. НКИ. Николаев, 1980, вып. 169, с. 44—52.

110. Маркович Н.М. Устройство для ослабления конусного соединения коронки со штангой при разъеме. A.C. № 123491. «Бюллетень изобретений», 1959, №29.

111. Медведев И.Ф. Режимы бурения и выбор буровых машин. М.: Недра, 1986, 223с.

112. Медведев И.Ф., Пуляев А.И. Вращательно-ударное бурение шпуров и скважин. Госгортехиздат, М., 1962.

113. Миндели Э.О. Буровзрывные работы подземной добыче полезных ископаемых. «Недра», М., 1966.

114. Митке Ч. Стандартизация в горной промышленности/ Ч. Митке, Р. Линтон, ГНТИ, 1931. С.70.

115. Михайлов A.B. Исследование и разработка методов измерения энергетических и вибрационных характеристик ручных горных машин ударного действия. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1979.

116. Молчанов В.И., Матросов В.М. К выбору исходных параметров бурильных машин вибрационно-вращательного действия «Разведка недр» №2, 1959.

117. Москалев А.Н. и др. Новые и усовершенствованные способы бурения шпуров и скважин. Изд. «Наукова думка», Киев, 1972.

118. Никонова И. П., Покровский Г. Я., Серпенинов Б. Н. Влияние формы импульса на передачу удара в системе боек— штанга—среда.— В кн.: Передача удара и машины ударного действия. Новосибирск, 1976, с. 20—30.

119. Осипов Н. М. Результаты промышленных испытаний бурового станка БУ-70/ Н. М. Осипов, Л.И. Белобородов, В.Е. Валь-денберг.— В кн.: Взрывное дело, 58/15. М.: Недра, 1966, с. 24-29

120. Павлова Н. И., Шрейнер Л. А. Разрушение горных пород при динамическом нагружении. М.: Недра, 1964. 160 с.

121. Пановко Я. Г. Введение в теорию механического удара. М.: Наука, 1977. 220 с.

122. Пономарев С.Д. и др. Расчеты на прочность в машиностроении, т. 3, Машгиз, 1958.

123. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий / Под ред. В.В. Клюева. -М. 1986, т.1.

124. Рейхмус Д. Р. Корреляция экспериментальных зависимостей сила—перемещение с физическими свойствами горных пород при ударном бурении.— В кн.: Механика горных пород. М.: Недра, 1966, с. 32—51.

125. Рындин В.П., Измерение параметров бурильных машин по ударному импульсу / В.П. Рындин, В.М. Романов, Ю.М. Торгуна-ков// Сб. научн. тр. КузНИИшахтострой. -Кемерово, 1975, вып.14.

126. Рындин В.П. К вопросу измерения энергии удара / В.П. Рындин, В.В. Назаревич// Теплообмен в энергетических установках и повышение эффективности их работы: Межвуз. сб. науч. тр. Воронежск. политехи, ин-т. -Воронеж, 1990. С. 59-66.

127. Рындин В.П. Соударение через слой жидкости. // Динамика и прочность горных машин: Материалы 11 междунар.конф., 27 мая 2003, ИГД СО РАН, Новосибирск, 2003 г. -173 с.

128. Рындин В.П. Влияние слоя жидкости на формирование ударного импульса в соударяющихся телах. Сб. трудов КузНИИшахтострой. «Совершенствование строительства угольных и горнорудных предприятий в Кузбассе». Вып. 8-9, Кемерово, 1971.

129. Рындин В.П. Измерение энергии и частоты ударов бурильных машин по импульсам деформации штанги// Динамика и прочность горных машин: Материалы междунар.конф., 21-24 мая 2001, ИГД СО РАН, Новосибирск, 2001 г.

130. Рындин В.П. Измерение энергии и частоты ударов бурильных машин//Вестн. КузГТУ.-2001 .-№2.С.24-26.

131. Рындин В.П. Интегральный способ определения параметров ударных импульсов в штанге бурильной машины// Изв. вузов, "Горный журнал", №5, 2000 г.

132. Рындин В.П. Исследование ударного механизма универсальной бурильной головки./ Н.Д. Лазаревич., Ю.Н. Торгунаков:// Труды института КузНИИшахтострой. Выпуск 5, Кемерово, !968.

133. Рындин В.П. К вопросу измерения продолжительности удара контактным способом. Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. Кемерово, 1979 с. 70-73.

134. Рындин В.П. К вопросу распространения ударных импульсов в естественно-закрученных стержнях./ В.П. Рындин, В.М. Романов, Ю.Н. Торгунаков Сб. научн. тр. КузНИИшахтострой.- Кемерово, 1975, вып.14, с.82-83.

135. Рындин В.П. К вопросу совершенствования вращательно-ударного бурения// Механизация горных работ: Матер, конф. 23 янв. Кузбас. гос. техн. ун-т.- Кемерово, 1997 .

136. Рындин В.П. Механический ударный узел инерционного типа / Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин: Сб. научн. Тр. КузНИИшахтострой. -Кемерово, 1969, вып.6.

137. Рындин В.П. Спектральные характеристики ударных импульсов/ В.П. Рындин, Т.В. Смирнова// Вестн. КузГТУ,- Кемерово, 2001.-№1. С.48-49.

138. Рындин В.П. Удар при наличии пленки жидкости на поверхности контакта// Механизация горных работ: Матер, конф. 23 янв. 1997., Кузбас. гос. техн. ун-т. Кемерово, 1997.

139. Рындин В.П. Удар тел, разделенных слоем жидкости// Вестн. КузГТУ.-2000.-№6. С.27-29.

140. Рындин В.П., Измеритель частоты и энергии ударов бурильных машин. / В.П. Рындин, В.Е Беспалов., Сб. научн. тр. Кузбасс, политехи, института. Механизация работ на рудниках, Кемерово, 1980.

141. Рындин В.П., Лазаревич Н.Д., Перепелкин М.М., Бойков

142. B.В. Медовый Ю.А. Защита бурильной машины от отраженных ударных волн. Вопросы конструирования и производства машин: Сб. научн.тр. / НТОмашпром. Кемерово, 1969.

143. Рындин В.П., Лазаревич Н.Д., Романов В.М. Повышение долговечности акустического фильтра бурильных машин.Труды института: Сб. научн. тр./ КузНИИшахтострой, вып. 12, Кемерово, 1974.

144. Рындин В.П., Романов В.М., Торгунаков Ю.Н. Устройство для разъема конусных соединений буровой штанги машин типа БУ-1. Труды института: Сб. научн. тр./ КузНИИшахтострой, вып.14, Кемерово, 1975.-С.73-76.

145. Рындин В.П., Смирнова Т.В. Частотные характеристики ударных импульсов. // Динамика и прочность горных машин: Материалы 11 междунар.конф., 27 мая 2003, ИГД СО РАН, Новосибирск, 2003. -173 с.

146. Рындин В.П. Экспериментальная бурильная головка ГБЭА-1/ В.П. Рындин, Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, Ю.Н. Торгунаков// Труды института КузНИИшахтострой, вып.6. Кемерово, 1970.

147. Рындин В.П. К вопросу измерения ударной мощности бурильных машин/ В.П. Рындин, В.М. Романов, Ю.Н. Торгунаков// Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок: Матер. Всесоюзн. конф., сент. 1974. -Фрунзе, 1974. С. 8687.

148. Рындин В.П. Способ разъема конусных соединений/ В.П. Рындин, В.М. Романов, Ю.Н. Торгунаков// Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок: Матер. Всесоюзн. конф., сент. 1974. Фрунзе, 1974. - С. 224-226.

149. Рындин В.П. К вопросу измерения частоты и энергии бурильных машин//Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехи, ин-т.- Кемерово, 1980.- С. 70-73.

150. Рындин В.П. Определение энергии удара по импульсу относительной деформации // Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр./ Кузбас. политехи, ин-т.- Кемерово, 1982. С. 105-107.

151. Рындин В.П., Измеритель частоты и энергии ударов бурильных машин / В.П. Рындин, В.Е. Беспалов // Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехи, ин-т. Кемерово, 1981. -С.203-206.

152. Рындин В.П. Аналоговый интегратор с памятью для измерителя энергии удара / В.П. Рындин, В.Е. Беспалов / Механизация работ на рудниках: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехи, ин-т,- Кемерово, 1982.-С. 107-111.

153. Рындин В.П. Энергетические параметры волновых процессов// Вопросы горной механики и шахтного транспорта: Меж-вуз. сб. науч. тр.- Кузбас. политех, ин-т. Кемерово, 1991. - С. 54-58.

154. Рындин В.П. Применение микро-ЭВМ для измерения энергетических параметров бурильных машин ударного действия // Исследования в области стационарных и транспортных машин: Межвуз. сб. науч. тр. Кузбас. политехи, ин-т. - Кемерово, 1993,-С. 90-92.

155. Рындин В.П. Устройство сопряжения микро-ЭВМ " Электроника ДЗ-28" с аналого-цифровым преобразователем Ф4223/

156. В.П. Рындин, В.Е. Беспалов, Т.В. Сажина // Исследования в области стационарных и транспортных машин: Межвуз. сб. науч. тр. Кузбас. политехи, ин-т. - Кемерово, 1993. -С. 62-66.

157. Рындин В.П. Комплекс на базе микро-ЭВМ для измерения энергетических параметров бурильных машин ударного действия// Перспективы развития технологии и средств бурения.- Матер, на-учно-практич. конф., 3-5 окт. 1995,- Кемерово, 1995.

158. Рындин В.П. Фильтрация отраженных волн при ударном бурении// Динамика систем, механизмов и машин: Матер. IV Ме-ждунар. науч.-техн. конф., ОмГТУ. Омск, 2002 . С. 93-96.

159. Рындин В.П. К оценке параметров бурильных машин4ударного действия // Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах: Матер. V Междунар. науч.-практ. конф./Кузбас. гос. техн. ун-т,- Кемерово, 2002 . С. 83-86.

160. Рындин В.П. Измерение энергии и частоты ударов бурильных машин// " Горные машины и автоматика", № 12, 2003, С. 22-24.

161. Рындин В.П. Волновые процессы в ударных системах бурильных машин/ Кузбас. гос. техн. ун-т. -Кемерово, 2004. Деп. в ВИНИТИ 20.04.2004, № 661-В2004. -14 с.

162. Рындин В.П. Отраженные импульсы при ударном бурении/ Кузбас. гос. техн. ун-т. -Кемерово, 2004. Деп. в ВИНИТИ 29.04.2004, № 740-В2004. -19 с.

163. Рындин В.П. Измерение энергетических параметров бурильных машин ударного действия/ Кузбас. гос. техн. ун-т. -Кемерово, 2004. Деп. в ВИНИТИ 14.05.2004, № 823-В2004.-21 с.

164. Рындин В.П. Отраженные импульсы при вращательно-ударном бурении// Вестн. КузГТУ.-2004.-№2. -С. 48-49.

165. Рындин В.П. К вопросу измерения энергии удара бурильных машин// Вестн. КузГТУ.-2004.-№2. -С. 45-48.

166. Рындин В.П. Моделирование ударных волновых процессов в штангах бурильных машин// Вестн. КузГТУ.-2004.-№3. -С. 5257.

167. Рындин В.П. Энергия ударных импульсов в штанге бурильной машины// Вестн. КузГТУ.-2004,- №4. -С. 22-23.

168. Рындин В.П. Некоторые особенности распространения ударных импульсов в стержнях// Вестн. КузГТУ.-2004,- №4. -С. 20-21.

169. Саймон Р. Передача энергии волны напряжений в буровой штанге при ударном бурении породы/ Пер. ВНИИПТуглемаш, № 144/66. М.: ОНТИ, 1966, 41с.

170. Саймон Р. Расчет на вычислительных машинах волн напряжений от удара бойка в бурильных машинах. Сб. "Механика горных пород". Госгортехиздат, 1962-319 с.

171. Самбурский А.И., В.К. Новик. Бесконтактные измерения параметров вращающихся объектов. М.: Машиностроение. 1976. -143с.

172. Саруев Л.А. Рабочие процессы и выбор параметров станков для бурения взрывных скважин малого диаметра. Дисс. докт. техн. наук, Новосибирск, 1987.

173. Севостьянов B.C. Стойкость инструмента и основные закономерности процесса ударного скола горных пород. М. 1959.

174. Семенов В.Н. Электротехнические расчеты на языке БЕЙСИК/ В.Н. Семенов, Г.Х. Геворкян// М.: Энергоатомиздат, 1989.184 с.

175. Сердечный A.C. Закономерности передачи давления жидкости при ударе// Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1988.-№9. С. 8688.

176. Соколинский В. Б. О точности методов исследования ударных буровых машин.— В кн.: Взрывное дело, 79/36. М.: Недра, 1978, с. 13 — 17.

177. Соколинский В. Б. Расчет величины импульсного внедрения инструмента в разрушаемую среду.— В кн.: Физические и комбинированные способы разрушения горных пород.— Науч. со-общ. ИГД им. А. А. Скочинского, 1975, вып. 132, с. 30—38.

178. Соколинский В. Б. Расчет динамики ударного инструмента волновым методом. Науч. сообщ. ИГД им. А. А. Скочинского, 1963, т. 18, с. 121 — 131.

179. Стихановский Б. Н. КПД передачи энергии при упругом соударении стержней.— Тр. межвуз. науч. конф. по электр. машинам ударного действия: Сб. докл. Новосибирск: НЭТИ, 1967, с. 119—121.

180. Стихановский Б. H. Приближенный метод определения времени, коэффициента восстановления, силы и передачи энергии при свободном прямом ударе тел.— Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых, 1971, № 1, ;. 70-83

181. Суднишников Б.В., Есин H.H. Элементы динамики машин ударного действия. Изд.СО АН СССР. Новосибирск, 1965.

182. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых/ К. И. Иванов, М. С. Варич, В. И. Дусев, В. Д. Андреев,- М.: Недра, 1974,- 408 с.

183. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин: Пер. с нем. М: Энергоатомиздат, 1987.- 192 с.

184. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле. М.: Физ-матгиз, 1959. 440 с.

185. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле./Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1985. -472 с.

186. Трохименко Я.К. и Любич В.Д. Радиотехнические расчеты на программируемых микрокалькуляторах: Справочник. М. Радио и связь, 1988 - 304с.

187. Тюнин A.A. Определение энергии удара ударного узла бурильной машины БУ-2 по амплитуде волны деформации в буровой штанге. -Горный журнал, 1969, №10.

188. Фишер Г. Определение импульсов напряжений при ударном бурении.—В кн.: Разрушение и механика горных пород. М.: Госгортехиздат, 1962, с. 278—300.

189. Флавицкий Ю. В., Хомяков К. С. Определение импульсов напряжения при продольном соударении упругих тел. М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 964. 31 с.

190. Харкевич А. А. Теория электроакустических преобразователей: Волновые процессы. М.: Наука, 1973. 400 с.

191. Хаямидзу X., Мисава С., Такаока С. Исследование твердости и вязкости пород при ударном бурении: Пер. с яп. Всесоюз. центр, пер., Ц-40629. М ., 1973. 24 с.

192. Хорст Герхард. Методы оценки систем ударного бурения «Бергакадемия», №4, 1968.

193. Хоукс И., Чакраварти П. Поведение волны деформации в штангах станков ударного бурения.— В кн.: Разрушение и механика горных пород. М.: Госгортехиздат, 1962. С. 31 1—337.

194. Шелковников И. Г. Использование энергии удара в процессах бурения. М.: Недра, 1977. 160 с.

195. Шрейнер JI. А., Петрова О. П., Якушев В. П. и др. Механические и абразивные свойства горных пород. М.: Гостоптехиздат, 1958. 201 с.

196. Эпштейн Е. Ф., Бессонов Ю. Д. Влияние размеров колонковых труб и резьбовых соединений на коэффициент полезного действия передачи энергии удара.— Экспресс-информ. Сер. «Техника и технология геологоразведочных работ». М.: ОНТИ ВИ-ЭМС, 1969, № 56. 30 с.

197. A.C. 297870 СССР. Устройство для измерения ударных деформаций / В.А. Кашаев (СССР).- (№ 1289046/25-280; Опубл. 09.07.71, Бюл. №10.-2с.

198. A.C. 309126 СССР, М.Кл. Е 21с1/12. Бурильная машина/ Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин., В.В. Бойков (СССР).-№1438385/22-3; Заявлено 25.05.70; Опубл. 09.07.71, Бюл. №22.-2с.

199. A.C. 421763 СССР, М.Кл. Е 21с1/12. Бурильная машина/ Лазаревич Н.Д., Перепелкин М.М., Рындин В.П., Бойков В.В.(СССР).-№1821864/22-3. Заявлено 22.08.72; Опубл. 30.03.74, Бюл. №22.-2с.

200. A.C. 601407 СССР, М.Кл. Е21С1/10. Бурильная установка / Лазаревич Н.Д., Медовый Ю.А.,Перепелкин М.М., Романов В.М., Рындин В.П., Торгунаков Ю.Н., Яшин А.Н., Данйлов H.A. (СССР).-№1907203/22-03; Заявлено 09.04.73; Опубл. 05.04.78, Бюл. №13.-2с.

201. A.C. 199060 СССР, МПК Е 21с1. Ударный механизм/ Н.Д. Лазаревич, В.П. Рындин, М.М. Перепелкин, В.В. Бойков, Л.И. Пепе-нин (СССР). №1072333/22-3; Заявлено 27.IV,1966; Опубл. 13.VII.1967, Бюл. №15.-2с.

202. A.C. 175463 СССР, МПК Е 21с Ударный механизм/ Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин., Ю.Н. Торгунаков (СССР).- № 912248/22-3; Заявлено 15.VII.1964; Опубл. 09.Х.1965, Бюл. №20.-2с

203. A.C. 219 345 СССР, МПК F 06d Центробежная предохранительная муфта/ Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин (СССР).- № 1151030/2-27; Заявлено 17. 1V.1967; Опубл. 30.V.1968, Бюл. №18.-2с

204. A.C. 274569 СССР, МПК F 16d. Центробежная предохранительная муфта/ Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин (СССР).- № 1318877/25-27; Заявлено 08. IV.1969; Опубл. 24.VI.1970, Бюл. №21.-2с.

205. A.C. 292043 СССР, МПК F 16d. Центробежная предохранительная муфта/ Н.Д. Лазаревич, М.М. Перепелкин, В.П. Рындин (СССР).-№ 1357294/25-27; Заявлено 20. V111.1969; Опубл. 06.1.1971, Бюл. № 4.-2с

206. Arndt F. К. Der Schlagablauf in Kolben und Stange beim schlagenden Bohren.— Gluckauf, 1960, Bd. 1, N 24.

207. Arndt F. K. Die Energiebilanz des Bohrhammers.— Bergakademie, 1965, I. 17, N 3, S. 159—161.

208. Dutta P. К. The determination of stress waveforms produces by percussive drill pistons of various geometrical designs.— Intern. J. Rock Mech. and Mining Sei., 1968, vol. 5, N 6, p. 501—5518.

209. Fairyhurst C. Wave mechanics of percussive drilling. Mine and Quarry Eng., 1961, March-April.

210. Fischer H.C. On longitudinal impact, 1-Y1. Martinusnijhoft, 1960.

211. Hustrulid W. A., Fairhurst C. A theoretical and experimental studu of percussive drilling of rock.— Intern. J. Rock Mech. and Mining Sei., 1972, № 9, p. 335—356.

212. Lundberg B. Some basic problems in percussive rock destruction, Geteborg, 1971.

213. Sears I. E. On the longitudinal impact of metal rods with rounded ends.—Trans. Cambridge Philos. Soc., 1909, vol. 21, N 11, p. 49—105.

214. Sembritzki G. Zum Spannungszustang in Bohrstangen beim schlagenden Bohren.— Bergbauwissenschaften, 1968, Bd. 15, N 12, S. 457—463.

215. Thuro K. 1996. Bohrbarkeit beim konventionellen Sprengvortrieb. Geologich felsmechanische Untersuchungen an sieben ausgewählten Tunnellproekten. München Geologisehe Hefte, Reihe B: Angewandte Geologie 1: 1-145.

216. Thuro K., Spain G. 1996: Drillability in hard rock drill and blast tunnelling. Felsbau 14: 103-109.

217. Совершенствование вращательно-ударного и ударного способов бурения. /Отчет по работе № 270704-097. Рук. работы Рын-дин В.П./ КузНИИшахтострой, Госрегистрация № 73050924, Кемерово, 1974. 51 с.

218. Исследование и оценка энергетических параметров волновых процессов в ударных системах бурильных машин. /Отчет по теме № 103-77. Рук. темы Рындин В.П./ КузПИ, Инв. № Б 730230, Кемерово, 1978. 78 с.

219. Исследование ударной мощности бурильных машин по импульсу напряжения в штанге. /Отчет по теме № 203-79. Рук. темы Рындин В.П./ КузПИ, Инв. № Б 819739, Кемерово, 1979.28с.

220. Исследование энергетических параметров гидроударников инв. /Отчет по теме № 212-80. Рук. темы Рындин В.П./ КузПИ, Инв. №02829015261, Кемерово, 1981. 55 с.

221. Исследование и разработка аппаратуры для стендовых испытаний бурильных машин ударного действия. /Отчет по теме № 201-82. Рук. темы Рындин В.П./ КузПИ, Инв.№02840017031, Кемерово, 1983. 59 с.

222. Разработка методических основ и средств экспериментальных исследований динамики струй. /Отчет по теме № 201-87-11. Рук. темы Рындин В.П./ КузПИ, Кемерово, 1988. 23 с.