В настоящее время в Институте горного дела им. Н.А.Чинакала СО РАН действует филиал кафедры «Научно-исследовательская лаборатория моделирования импульсных систем». Заведующий филиалом – д.т.н., профессор Городилов Л.В. В рамках научно-образовательного центра проводятся научно-конструкторские, инновационно-исследовательские и опытно-внедренческие работы. Основные направления деятельности лаборатории: развитие теории, создание и проектирование новых гидроударных систем, разработка математических моделей, методов и программ расчета импульсных систем, моделирование процесса взаимодействие рабочих органов горных машин с природными и искусственными материалами.
Результаты деятельности лаборатории
Разработаны основы теории гидроударных систем объемного типа
При разработке теории гидроударных систем использовалась расчетная схема автономной гидроударной системы с источником постоянного расхода. На ее основе были построены математические модели основных классов автоколебательных гидроударных систем объемного типа. На рис. 1 для примера представлена расчетная схема системы двухстороннего действия с двумя управляемыми камерами, включающая ударное устройство УУ (боек и жестко закрепленный корпус), жесткий ограничитель О, газожидкостный аккумулятор Ак, распределитель Р и источник постоянного расхода (насос) Н.
Рис. 1. Принципиальная схема гидроударной системы: Н — насос, Ак — аккумулятор, Р — распределитель, УУ — ударный узел, О — ограничитель, П — пружина; A и B — соответственно камеры обратного и прямого хода УУ, C — управляющая линия распределителя Р (при координате бойка х < x1 — C соединена со сливной линией, при координате бойка x = 0 — с напорной)
Особенностью данной системы является то, в зависимости от значений параметров в ней могут быть реализованы режимы работы без задержки и с задержкой движения бойка.
Разработана методика выбора параметров гидроударных устройств
Разработаны и созданы физические модели гидроударных устройств, стенд и методика их исследований
Для испытаний и исследования физических моделей гидроударных устройств был создан стенд и разработаны методики измерения динамических (давлений в рабочих камерах, перемещений подвижных элементов, расхода) и статических (напорно-расходных зависимостей) характеристик систем.
Рис. 2. Фотография стенда и физической модели: О — основание-швеллер, НЛ и CЛ — напорная и сливная линии, Р — распределитель, Ак1 и Ак2 — напорный и сливной аккумуляторы, УУ — ударный узел, Б — боек, И — инструмент (ограничитель), П — поршень, ДУ — демпфирующее устройство, ДП1, ДП2 — датчики перемещения, ДД1, ДД2, ДД3 — датчики давления.
Создана и испытана модель гидроударного устройства с оригинальным распределителем, конструкция которого позволяет регулировать энергию удара при помощи задержки движения бойка в начале фазы обратного хода. Проведены ее испытания с разными бойками, которые показали устойчивую работу устройства практически во всех режимах.
Разработана конструкция гидроударного устройства с энергией удара до 1.1 кДж
С целью использования полученных наработок в инновационных технологиях в среде проектирования SolidWorks 2010 была разработана 3D-модель гидромолота с энергией удара до ~1.1 кДж (рис. 3а). В корпусе распределителя кроме золотника располагаются напорный и сливной аккумуляторы, на верхней крышке — штуцеры подключения напорной и сливной линий маслостанции экскаватора.
Рис. 3. 3D-модель гидромолота (а), его характеристики (б) и навеска (в) на экскаватор 2-й размерной группы на базе трактора Беларусь
На рис. 3в изображена его навеска на экскаватор на базе трактора Беларус. При применении сменных рабочих инструментов возможно его использование в городском хозяйстве и строительстве (вскрытие асфальтобетонных покрытий, разрушение мерзлых грунтов и другое), горном деле (отбойка горных пород, разделка негабаритов, добыча блочного камня), сейсмологии (генератор сейсмических волн).Особенностью спроектированного гидроударного устройства является простота и надежность распределительного устройства, возможность регулировки в широком диапазоне энергии и частоты ударов (рис. 3б).
