Побудова математичної моделі ударного пристрою з двохелементним бойком

Анотація

Об’єктом дослідження є процес коливань ударного пристрою з двохелементним бойком, який дозволяє  збільшити ефективність руйнування гірської породи і зменшити віддачу на корпус пристрою. Вирішувалась проблема створення математичної моделі, яка описує динамічну взаємодію елементів бойка з інструментом при врахуванні опору робочого середовища та імпульсних навантажень на елементи пристрою. У приведеній моделі інструмент представлений стрижнем змінного перерізу, а бойок – двома дискретними елементами зі зведеними масами. Ударна взаємодія моделюється наявністю жорстких і дисипативних зв’язків та описується системою диференціальних рівнянь з початковими та крайовими умовами. Для вирішення початково-крайової задачі застосовується числовий метод. Параметри методу визначаються при розв’язку модельної задачі, яка побудована для дискретної моделі з трьома дискретними масами.  Встановлено збільшення часу співудару по відношенню до пристрою з суцільним бойком в 1.5…2 рази до значень 350...500 μs. При величині навантаження силою від 50 до 500 кN в часовому діапазоні 0...1 ms та швидкостях елементів 1…8 m/s, нормальні напруження в перерізах інструменту склали 200…380 MPa. Комбінація в моделі дискретних та неперервних елементів дозволила уточнити числовий метод з урахуванням суттєвих властивостей притаманних імпульсній взаємодії елементів бойка з інструментом та передачі енергії удару в середовище, яке оброблюється. Використання модельної задачі дало змогу визначати раціональні параметри числового методу. Розроблена модель  може бути використана при проєктуванні ударних пристроїв  з оптимальними параметрами для оцінки форми та тривалості ударного імпульсу. Пристрої застосовуються для руйнування гірських порід, в будівельній техніці, в нафтовидобувній галузі