Қазақстан республикасы білім және ғылым
жүктеу/скачать 11,93 Mb. Pdf көрінісі
|
ИЭ ИО З Г А Г УС ОУ У 25 беріледі. Шағылысқан импульс сейсмикалық қабылдағышпен (С) алынады және сигнал анализаторына беріледі (А). Сипатталған бірізділікке сәйкес тау жыныстары массивін зерттеу анализаторда шағылысқан сигналдардың максимум параметрлері пайда болғанға дейін барлық ауданда және әртүрлі сигналдар бойынша жүргізіледі. Максимум мәндерді сапалы және сандық талдау қаттың тектоникалық бұзушылық дәрежесі, бұзушылықтар ӛлшемдері мен пішінін орнатуға мүмкіндік береді. Сипатталған әдіс пайдаланылатын жабдықтарға қойылатын белгілі бір талаптарды ұсынады. Олардың ең негізгілері: - энергия кӛзі қауіпсіздік техникасының талаптарымен сәйкес келуі тиіс және кӛмір шахталарындағы жер асты жағдайына бейімделуі тиіс; қазіргі кезде гидравликалық барынша қолайлы болып табылады; - орындаушы орган: гидравликалық энергияны сейсмикалық импульсына түрлендіру үшін олардың маңызды амплитудасы кезінде ілгерлемелі әрекеттегі гидроцилиндр барынша қолайлы болып табылады; - импульстар генераторы бір-біріне қалыпты және тәуелсіз импульстар амплитудасын, олардың ұзақтығын және әртүрлі пішін кезіндегі ұңғымалау ӛзгерістерін қамтамасыз етуі тиіс. Қазіргі кезде жиіліктің елеулі аралығы кезінде: 0 ÷ 200 Гц тікбұрышты, синусты және ара тәріздес пішінде берілетін электрондық генераторлар барынша тиімді болып табылады; - сигнал күшейткіші орындаушы органға қажетті басқарушы әсерді қамтамасыз етуге және берілген пішіндегі сейсмикалық сигналдарды ӛңдеуге арналған. Қазіргі кезде геофизикалық зерттеулер кезінде УЭГ типті [101, 102, 103, 104, 105, 106, 107] электрондық-гидравликалық күшейткіштер жақсы ұсынылады; - басқару органы, импульс күшейткіші мен генератор параметрлерін біріктіре және үйлестіре отырып, тұтастай алғанда сейсмикалық кӛзден ПӘК ең қысқа әсер ету кезіндегі жиіліктің, ұңғымалаудың, талап етілген пішіндегі импульстың ең қысқа бұрмалануы мен беруіне арналған; - анализатор массивтен қабылдағыш арқылы алынған ақпаратты түрлендіру үшін, ақпаратты түрлендіру үшін және массивтің эталон сипаттамаларын салыстыруға арналған. Бұл сейсмогеологиялық зерттеу нәтижелеріне негізделген тиісті компьютерлік бағдарламалар талап етеді. Сипатталған әдіс және пайдаланылатын құралдар кӛмір қатында тектоникалық бұзушылықтарды неғұрлым сенімді жобалауға мүмкіндік береді. Бұл ӛндірушілерге ӛндіру жұмысын жүргізу қауіпсіздігін қамтамасыз ету бойынша неғұрлым тиімді шараларды қабылдау мүмкіндігін береді. Алайда кӛмір жынысты массивті жағдайының мониторингісі және оның бұзушылығын тауып алудың қолданыстағы әдістері кӛмір ӛндіру ӛнеркәсібінің қазіргі заманғы жағдайына сай келмейді. Кемшіліктері мыналар болып табылады: - негізгі технологиялық циклді тоқтату; - нәтижелерді ӛңдеу ұзақтығы; - тау-кен жұмыстары қауіпсіздігінің тӛменгі деңгейі. 26 Бұл ӛндіру және үңгілеу жұмыстарының ӛнімділігі мен тиімділігіне теріс әсер етеді. Белсенді діріл-сейсмикалық мониторингісінің жаңа бейімделу әдісі байқалған кемшіліктерді жоюға кӛмектеседі. Кӛмір жынысты массивтің діріл- сейсмикалық мониторингі нақты уақыт масштабында геодинамикалық процестерді толық зерттеу мен бақылау кезінде тар жолақты гармоникалық сигналдардың сәулеленуіне және кӛмір жынысты массивінің негізгі ақпараттық сипаттамаларының шағын ӛзгерістерін тауып алуға негізделген [108, 109, 110]. Әдістің маңызы мынадай. Тау-кен қазбасы бойынша жұмыстарды жүргізу кезінде кӛмір забойының ортасына параметрлері ӛзгеретін жасанды механикалық тербелістерін үздіксіз қозу жүргізіледі: шағылысқан толқындарды тіркеу және олардың ақпараттық параметрлерін (амплитуда, жылдамдық, жиілік) ӛңдеуі бар импульс пішінімен, күш амплитудасымен, жиілікпен, ұңғымалаумен, сондай-ақ спектрлі және полярланған тәуелдіктерді талдауды жүргізеді. Тербелістер әрбір нақты нүктеде діріл-сейсмикалық модульдің жұмыс органы жағынан, шағылысқан тербелістерді бір уақытта кӛрсетумен және интерферометрия әдісін пайдаланумен нәтижелердің шифрын түсінумен байланысты. Бұл ретте стационарлық толқын ӛрістерінің уақытша ӛзгерістері анықталады, гармоникалық тербелістердің діріл-сейсмикалық модулінің ұзақ мерзімді сәулеленуі кезіндегі ортада белгіленеді. Ӛлшеу міндеттері тіркеуші жүйенің екі компонентті сейсмикалық қабылдағыштарының барлық арналарына арналған фаза амплитудасы мен басқа параметрлерді анықтауға әкеледі [111, 112, 113, 114]. Діріл-сейсмикалық интерферометрия әдісінің сейсмикалық толқын параметрлерінің шағын ӛзгерістеріне жоғары сезгіштігі кӛрсеткендей, геодинамикалық процестерді зерттеу міндеттерінде кӛмір жынысты массивтің кернеулі-деформацияланған жағдайының пайда болған ӛзгерістерінің ең сезгіш индикаторы болуы тиіс. Геодинамикалық процесс механизмін анықтау үшін орта арқылы ӛтетін жекелеген сейсмикалық толқын параметрлерінің ӛзгерістерін анықтау дірілді сейсмограммасын жан-жақты зерттеуді талап етеді. Сондықтан діріл кӛздерін пайдаланумен қауіпті аймақтар мониторингісін жүргізу кезінде белсенді әдістермен геодинамикалық процестерді зерттеу міндеттерінде сейсмикалық интерферометрия әдісі ретінде дамыту мен қолдану, діріл сейсмограммасын талдау қажет. Забойдың әрбір нақты нүктесінде тӛселетін жиілік, ұңғымалау, ӛзгермелі амплитудасы бар жасанды тербелістерді пайдалану жарылуы қауіпті кӛмір қаты бойынша қазбаларды жүргізудің үнемді және тиімді тәсілін жасауға, жұмыстың жылдамдығы мен қауіпсіздігін арттыруға мүмкіндік береді [115, 116, 117]. Бұл былай түсіндіріледі. Қаттағы тектоникалық бұзушылықтар әртүрлі пішінде және геометриялық ӛлшемде болады, олар әртүрлі физикалық- механикалық қасиеттері бар әртүрлі заттармен толтырылған. Бұл ретте әрбір бұзу кӛлемінің меншікті жиілігі әртүрлі. Реттелмейтін жасанды тербелістердің бұзуына әсер ету кезінде олардың шағылысу қарқындығы әртүрлі және кӛп жағдайда сейсмикалық қабылдағыштарды тіркеу үшін жеткіліксіз. 27 Реттелетін жиілік, импульс пішінімен және ұңғымалауы бар тербелістердің қатқа әсер етуі кезінде мәжбүрлі тербелістердің бұзылудың меншікті жиілігіне қайта баптау ӛтеді, шағылысқан сигналды күрт күшейтуге әкелетін резонанс пайда болады, сейсмикалық қабылдағыштарды тіркеудің максимум жоғары дәрежесі қамтамасыз етіледі [110]. Күштердің реттелетін амплитудасы бар тербелістердің қатқа әсер етуі кезінде қатқа айдалатын энергия реттеледі, ал бұл бұзылуда болатын ішкі энергия кӛздеріне әкеледі. Бұл, ең алдымен, массивте қайтадан түзілген жарықшақтар жүйесі арқылы бұзылудағы ішкі кернеудің баяу жобаланатын жүктемесіне бастамашы болады [111]. Жарықшақтардың пайда болу процесі салыстырмалы жылдам секіріс сипатында болады. Бұл күштік әсер етудің салыстырмалы жылдам импульсының пайда болуының себебі мүмкін, демек, микросейсмикалық шу – сейсмикалық сәулеленудің (тербелістер) елеулі-асып кететін деңгейінің пайда болуы деген сӛз, оны жедел тіркеу қажет. Осылайша, жарылуы қауіпті қазбалар бойынша қазбаларды жүргізу әдісін пайдалану жоғары тиімділікпен кӛмір қатының тектоникалық бұзушылықтар мониторингісін жүргізуге, сейсмикалық қабылдағыштардың бұзушылықтарды тіркеу дәрежесін арттыруға, қаттағы ішкі кернеудің баяу жобаланатын жүктемесіне бастамашы болуға мүмкіндік береді, қазбаларды жүргізу жылдамдығын және жұмыстың қауіпсіздік дәрежесін арттыруға әкеледі. 1.5 Кӛмір жынысты массивке әсер етудің бейімдеу әдісін іске асыру әдістері мен тәсілдері Соңғы жылдары ӛнеркәсіптің әртүрлі салаларының қарқынды дамуы, сондай-ақ жекелеген ғылыми зерттеулердің дамуы ӛңделетін ортаның динамикалық жүктеуін жүзеге асырылатын технологиялық процестерді кеңінен қолдану арқасында мүмкін болды. Осы сала бойынша ӛнеркәсіптің әртүрлі салалары мен ғылыми зерттеулері үшін жоғары тиімді гидравликалық діріл және лүпілдеу жүйелерін жасау теориясы мен практикасына Алексеев А.С., Алимов О.Д., Басов С.А., Горбунов В.Ф., Ешуткин Д.Н., Жунусов Т.Ж., Захаров Ю.Е., Кичигин А.Ф., Николаев А.В., Пивень Г.Г., Ряшенцев Н.П., Федулов А.И., Шагинян С.Г., Шагинян А.С., Шакиров Г.А., Янцен И.А. және т.б. маңызды үлес қосты [6, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133]. Әсер ету объектісінің типіне, физикалық-механикалық қасиеттеріне, бастапқы жағдайына, жүктеме түріне, оның объект реакциясына қарқындылығына байланысты уақыт бойынша ӛзгеру заңы бойынша және қарқындылығы бойынша әртүрлі сипатта болады. Жалпы жағдайда идеалды сұлба динамикалық жүктеме қосымшасы 1.3-суретпен сипатталуы мүмкін. 28 P(t) – импульсты жүктеме; R(t) – реакция; m, c және – сәйкес келтірілген масса, қаттылық және толастату коэффициенттері; q(t) – тербелісті шама 1.3-сурет – Әсер ету объектісіне динамикалық жүктеменің идеалды сұлбасы Динамикалық жүктеме жалпы жағдайда тербелісті немесе импульсты процестермен іске асырылуы мүмкін [116, 119, 134, 135, 136, 137, 138]. Егер ұлғаюдан азаюға қарай ӛтетін ауысулар, азаюдан ұлғаюға қарай кезектесіп ӛтетін ауысулар тән, оны сипаттайтын қандай да бір физикалық шама кезінде болатын процесс тербелісті болса (1.4, а-сурет), онда импульсты процестер кідірістің болуымен сипатталады (ақырғы уақыт аралығында), онда тербеліс шамасы және импульс ұзақтығын анықтайтын уақыт аралығында нольге тең болады, сол уақыт ішінде теке жекелеген нүктелерде нольге тең болуы мүмкін (1.4, б-сурет). а) тербеліс процесі; б) импульсты процесс 1.4-сурет – Әсер ету объектісіне динамикалық жүктемені іске асыру Тербеліс процесі бірнеше параметрлермен бір уақытта сипатталған болуы мүмкін: орын ауыстыру немесе q (t) дірілді ығысу, t q тербеліс (діріл) жылдамдығымен, тербелісті (діріл) күшейтумен t q және кенеттілікпен t q сипатталады [139]. Олардың алғашқы үшеуі белгілі. Кенеттілікке қатысты – орын ауыстыруды ӛзгерту заңы бойынша үшінші туынды – онда ол виброметриямен белгілі. Кинематикалық және динамикалық кӛзқарас тұрғысынан ұсынылуы мүмкін. Біріншіден, бұл үдетуді ӛзгерту қарқындылығы, 29 екіншіден Ньютон заңына байланысты, бұл ӛзгермеген масса денесіне әсер ететін күштердің ӛзгерісі. Мерзімдік тербеліс процестерінің негізгі сипаттамалары әсер ету объектісі ретінде қабылданатын ν жиілігі және R күші болып табылады. Жиілік бойынша процестерді сандық салыстыру кӛрсеткендей, жиілікті сипаттамалардағы айырмашылық олардың сандық кӛрсеткіштерін анықтайды. Бұл, ең алдымен, объектіге күштердің әсер ету қарқындылығына байланысты. Техникалық әдебиетте вибратор атауын алған іске асыру құралдары, ең алдымен, жетек типі бойынша ажыратылады: эксцентрлік, инерциялық, электр- магниттік, пневматикалық және гидравлиакалық, пьезоэлектрлік, магнитострикциялық газ және гидродинамикалық [140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153]. Дірілдеткіштердың әрбір типінің негізгі принципті және технологиялық ерекшеліктері мынадай. Эксцентрлік дірілдеткіштер. Қосиін-сырғақты механизм осы типтің барынша жарқын кӛрінісі болып табылады (1.5-сурет). 1 қосиіннің айналмалы қозғалысы 3 сырғақтың ілгерлемелі қозғалысына түрленеді, 5 серпімді элемент арқылы 4 әсер ету объектісіне тербеліс шамасының q(t) ӛзгерісін береді. Дірілдеткіштің шығу кӛрсеткіштері М айналу моментінің шамасымен және ω қосиіннің айналу жиілігімен, сондай-ақ серпімді элементтің қасиеттерімен анықталады [154]. 1 – қос иін; 2 – шатун; 3 – сырғақ; 4 – әсер ету объектісі; 5 – серпімді элемент; 1.5-сурет – Эксцентрлік дірілдеткіштің принципті сұлбасы 1– қос иін; 2 – теңгермелі масса; 3 – негіздеме; 4 – әсер ету объектісі; 5– серпімді элемент 1.6-сурет – Инерциялық дірілдеткіштің принципті сұлбасы Инерциялық дірілдеткіштер. Кӛптеген түрлерінің арасынан қарапайым сұлбаны алуға болады (1.6-сурет). Екі 2 теңгерілмеген масса 1 бірдей қосиінде синхронды түрде әртүрлі жаққа айналады. Олардың айналу осі 5 серпімді элемент арқылы 4 әсер ету объектісімен байланысты бірыңғай негіздеумен біріккен. Айналу кезінде F и инерция күші, негіздемеде – F нәтижелеуші күш пайда болады, әсер ету объектісіне беріледі. Инерцияның вертикаль құрамдас күші қосиіннің бұрылу бұрышына байланысты, F күші шамасы және бағыты 30 бойынша ауысады. Дірілдеткіштің шығу кӛрсеткіштері М айналу моментінің және ω бұрыштық жылдамдық шамасымен, серпімді элементтің қасиеттерімен анықталады [141]. Электр-магниттік дірілдеткіштер. Дірілдеткіштің қарапайым сұлбасы 1.7- суретте келтірілген. Ол электромагнит түрінде орындалған 1 статорды енгізеді, онда 3 серпімді элемент статорымен байланған 2 орама, 4 зәкір орналасқан. Зәкір 5 серпімді элемент арқылы 6 әсер ету объектімен ӛзара әрекеттеседі. Электр-магнит орамы айнымалы ток желісіне қосылады, электр магниттік күштердің уақыты бойынша ӛзгеретін, орын ауыстыратын зәкірді қоздырады және әсер ету объектісіне беріледі. Дірілдеткіштің кіру кӛрсеткіштері магнит және орауыш қасиеттерімен, ток және кернеу күшінің шамаларымен, сондай-ақ серпімді элемент қасиеттерімен анықталады [142, 143]. 1 – статор; 2 – орама; 3 және 5 – серпімді элементтер; 4 – зәкір; 6 – әсер ету объектісі 1.7-сурет – Электр-магниттік дірілдеткіштің принципті сұлбасы Гидравликалық дірілдеткіштер. Әрекет ету принципі негізінде штогы бар поршень және цилиндрмен түзілген жолақта (1.8, а-сурет) немесе тұйық серпімді қабықшаның ішінде (1.8, б-сурет) болатын жұмыс сұйықтығының қысымын пайдалану жатыр. Поршень типтес гидравликалық вибраторда штокпен 4 поршень ішінде орналасқан 5 гидравликалық цилиндрдің болуы міндетті. Осы құрамдас бӛліктердің жиынтығында поршень және шток жолағы түзіледі. Гидроцилиндр штогы 2 серпімді элемент арқылы 3 әсер ету объектісімен байланысты. Штогы бар поршень қозғалысы 1 таратқышқа беріледі. Дірілдеткіштің жұмыс істеуі кезінде жұмыс жолақтарының әрқайсысы кӛлемді гидрожетектің арынды немесе ағынды магистралімен кезек-кезек қатынасады. Нәтижесінде штокта әсер ету объектісіне берілетін айнымалы күш пайда болады. Дірілдеткіштің шығу кӛрсеткіштері жетектің жұмыс қысымының шамасымен, жұмыс жолақтарының геометриялық ӛлшемдерімен, таратқыштар қозғалысының заңымен, серпімді элемент сипаттамасымен анықталады [155, 156]. Атқарушы орган ретінде серпімді қабықшада гидравликалық вибратор 6 тұйық созылымды қабықша болады, олардың ішкі кӛлемі жетектің арынды және ағынды магистралімен кезек-кезек қатынасады. Дірілдеткіштің шығу кӛрсеткіштері жоғарыда қарастырылған типке қарағанда қабықша ӛлшемдерімен және оның серпімді қасиеттерімен анықталады. 31 а – поршень типтес; б – серпімді қабықшада; 1 – таратқыш; 2 – серпімді элемент; 3 – әсер ету объектісі; 4 – штогы бар поршень; 5 – цилиндр; 6 – серпімді қабықша 1.8-сурет –Гидравликалық дірілдеткіштің принципті сұлбасы Пневматикалық дірілдеткіштер. Дірілдеткіштің құрамдас бӛліктері гидравликалық дірілдеткіштердің негізгі элементімен сәйкес келеді. Сығылған ауада жұмыс денесін (сұйықтығын) айырбастау кезінде айырмашылық байқалады. Дірілдеткіштердің осы кӛрсеткіштері арқылы пневможелінің параметрлері немесе жеке компрессорлар сипатталады [157]. Пьезоэлектрлік дірілдеткіштер. Дірілдеткіштердың әрекеті пьезоэлектрлік эффектіні пайдалануға негізделген, кейбір табиғи кристалдарды сығу немесе керу кезінде олардың үстіңгі бетінде электрлік зарядтар пайда болады. Егер кристалды электр ӛрісіне орналастырса, онда оның деформациясы – кері пьезоэффект болады. Пьезоэлектрлік түрлендіргіштерді конструкциялық іске асыру үшін әсер ету объектісімен механикалық түрде байланысады. Магнитострикциялық дірілдеткіштер. Ұқсас дірілдеткіштер негізінде магнитострикция әсері жатыр, соған қарай бағытталған магниттік ӛрісте орналасқан ферромагнитті материалдан жасалған ӛзекше пайда болып, деформацияланады. Осындай ӛзекше айнымалы магнитті ӛріс әрекетіне ұшырай отырып, әсер ету объектісіне механикалық түрлендіргіштер кӛмегімен берілетін оның деформациясын алады [132]. Газ және гидродинамикалық дірілдеткіштер. Әрекет ету принципі соплодан ағатын газ немесе сұйықтық ағысын арнайы конструкциялы резонатормен үзуге негізделген. Техникалық және ғылыми әдебиетте импульсты жүйені тӛменгі жиілікті, жоғары жиілікті және ультра дыбысты деп анық әрі шартты бӛлу пайдаланылады. Бұл ретте негізгі проблемалар тӛменгі жиілікті және жоғары 32 жиілік арасындағы шекарамен байланысты. Бұл шекаралар осы жүйенің сапалы ерекшеліктерін толық шамада кӛрсете алмайды. Мұндай шекараның бағалау критерийі ретінде жүйенің әртүрлі типтегі жетектерінің белгіленген қуатының шамасын пайдалану ұсынылады. Әртүрлі машиналар түрлерінің діріл және лүпілдеу импульсты жүйелерін талдау негізінде белгіленген N қуат пен ν жиілікке сәйкес анық кӛрінетін тӛрт аймақ орнатылған (1.9-сурет). 1.9-сурет – Діріл және лүпілдеу импульсты жүйелеріне белгіленген N қуат пен ν жиіліктің сәйкес келу аймағы Жүйелердің алғашқысы 4 кВт кем емес белгіленген қуат кезінде 400 Гц артық жиілікті іске асыратын жүйелерді қамтиды. Осыған ұқсас жүйелердің айрықша ерекшелігі – 200 Н дейінгі күштердің шағын шамасы болып табылады. Бұл жүйелер, негізінен, қолмен механикаландырылған құрал- сайманның жұмыс органы ретінде пайдаланылады (дірілдеткіштер, гайковерттер, бұрғылар және т.б.) [139, 142]. Екінші аймақ үшін 10-нан 30 кВт- қа дейінгі белгіленген қуат кезінде 180-нен 330 Гц-ге дейінгі жиіліктердің ӛзгеру аралығы тән. Іске асырылатын күш 50…300 кН жетеді. Осыған ұқсас жүйелер, негізінен, құрылыс және тау-кен ӛндірісі үшін діріл және лүпіл әрекеттегі машиналарда қолданылады (діріл үстелдері және діріл алаңдары, діріл конвейерлері және т.б.) [140, 147, 152]. Діріл және лүпілдеу жүйелері, олардың шығу кӛрсеткіштері үшінші аймақта жатыр, 50-ден 120 Гц-ке дейінгі жиілікпен және 45…125 кВт белгіленген қуатпен сипатталады. Іске асырылатын күштер 300…1000 кН шамада болады. Кӛлік құрылыс және тау- кен машиналарының жұмыс органдары ретінде кеңінен таралды (діріл қоректендіргіштер, жіктегіштер, діріл тиегіштер, және т.б.) [118, 119, 122]. Жүйенің тӛртінші тобы қуаты 70…300 кВт салыстырмалы жоғары шамалар кезінде 20…100 Гц жиіліктің тӛмен шамаларымен сипатталады. Неғұрлым жоғары қуаты бар жүйелер белгілі. Солар арқылы іске асырылатын объектіге әсер ету күші 10 3 … 10 4 кН шамаға жетеді. Осыған ұқсас жүйелер ВПЗ мақсаттары үшін, геофизикалық зерттеулер үшін, сондай-ақ тау жыныстарына динамикалық әсер ету үшін машиналарға қатысты құрылған [119, 122, 125]. Осылайша, олардың шығу кӛрсеткіштері бойынша діріл және лүпілдеу жүйелерінің жекелеген топтарын анық шектейді, кӛрсеткіштердің белгілі бір 33 үйлесімі кезінде сапалы айырмашылыққа ауысады. Бұл ретте белгіленген қуат бойынша барынша кең аймақта 100 Гц дейінгі жиілігі бар жүйе болады. Бұл аймақ машиналардың елеулі спектрін қамтуға мүмкіндік береді, онда аталған жүйелер пайдаланылады, осылайша оларды пайдалану аймағын кеңейту керек деген ұйғарым жасалады. Дірілдеткіштердің әр түрлі типтерін құру мен зерттеу бойынша талдау эксцентрикті, инерциялық, пьезоэлектрлік, магнитострикциялық, газ және гидродинамикалық күштерден тұратын топ жоғары жиіліктегі тербелістерді ӛндіру кезінде барынша тиімді екенін кӛрсетеді. Бұл жағдай олардың жұмыс негізінде жатқан әсерлерге байланысты. Тӛменгі жиіліктегі диапазонда осындай дірілдеткіштерді пайдалану тікелей дірілдеткіштердің тиімділігін, сонымен қатар оларды қамтамасыз ететін технологиялардың тиімділігін елеулі азайтатын күрделі түрлендіргіштерді жасауға әкеледі. Бұл дірілдеткіштердің тобы ӛнеркәсіптің әртүрлі салаларында діріл технологиясының құралдарын жасау кезінде жеткілікті терең зерттелген. Бұл ретте олардың теориясының негізін қалаушы принциптер алынған, есептеудің тиімді әдістері жасалған. Бұл дірілдеткіштер әрі қарайғы зерттеулер кезінде қарастырылмайды, алайда, негізгі теориялық алғышарттар пайдаланылды. Негізін қалаушылардың жұмысын, автордың жеке зерттеулерін талдау грунтта ұңғыламау және сейсмикалық тӛзімділікке байланысты технологиялық процестерді салыстыруда гидравликалық импульсты жүйелердің артықшылықтары туралы жұмыс гипотезасын ұсынуға мүмкіндік берді [158, 159]. Осы гипотезаны пайдаланумен 1.10-суретте келтірілген жіктеу әзірленген. Жүйе объектіге әсер ету түрі бойынша ауыспалы-таңба және лүпілдеуші деп бӛлінеді. Ауыспалы-таңба деп олардың объектіге әсер ету күші циклден циклге бағытталған бағытты ӛзгертетін жүйені атайды (1.11, а-сурет). Бұл ретте әсер ету объектісінің деформациясы екі жақты болып табылады, яғни статикалық тепе-теңдік жағдайына байланысты екі жақты. Объектіге әсер ету күші лүпілдеуші жүктеме кезінде бағытын ауыстырмайды және тек шамасы бойынша ӛзгереді (1.11, б-сурет). Әсер ету объектісінің деформациясы бір жақты, яғни тепе-теңдік жағдайынан бір жаққа қарай байқалады. Екі жүйенің циклограммасы, осылайша, қозғалыстың екі фазасының болуымен анықталады: тікелей және кері жүріс, t п және t о сәйкес ұзындықпен, жиынтықта Т ц циклдің және ν жиілік уақыты анықталады. Лүпілдеуші жүйенің шығу кӛрсеткіштері кері жүріс кезінде айырмашылық байқалады, барлық фаза ішінде ӛзгермейді. Басқаша айтқанда, k R = F o /F п және k q = q o /q п асимметрия коэффициентінің ӛлшемсіз шамасын енгізе отырып, біз ауыспалы-таңба жүйесі үшін 0 < k p ≤ 1; 0 < k q ≤ 1 аламыз, онда лүпілдеу жүйесі үшін уақыт k p = 0; k q = 0. Бұдан басқа, шығу шамаларын ӛзгерту заңының сипаттамасы үшін ауыспалы-таңба жүйесі үшін ц п Т t 1 θ және лүпілдеуші жүйе үшін ц и Т t 1 θ қатынастарды сипаттайтын ұңғымалау коэффициенті пайдаланылуы мүмкін. 34 1.10-сурет – Гидравликалық импульсты жүйелерді жіктеу а) ауыспалы-таңба; б) лүпілдеуші; в) лүпілдеуші-баспақты; г) соққылы 1.11-сурет –Импульстық жүйелердің шығу кӛрсеткіштері Белгі айнымалы Объектіге әсер етуді қалыптастыру Лүпілдеуші Генераторға әрекет ету принципі Жетек типі Пайдалану аймағы дірілдік соққылы лүпілдеткіш Лүпілдеу- баспалық Гидравликалық импульстық жүйелер Қос реттік әрекет Электр магниттік Гидравли калық Пневмати калық аралас 35 Импульс пішіні және олардың бірізділігі импульсты жүктемелер генераторларының құрылымы мен әрекет ету принципіне байланысты. Ауыспалы-таңба жүйесі үшін осындай негізгі орындаушы механизмі екі жақты әрекеттегі жүктемелер генераторы болып табылады. Оның принципі шамасы және бағыты бойынша екі фаза ішінде күштердің қайта бӛлінуіне негізделген. Оған қойылатын негізгі талаптар цикл асимметриясы коэффициенттерін реттеу мүмкіндігі бар. Осы белгі бойынша лүпілдеуші жүйе лүпілдеуші, лүпілдеу- баспақтау және соққылы деп бӛлінген. Лүпілдеуші жүйе генераторы тек тікелей жүрісті (кері жүрісті) фазада күштерді ӛзгертудің берілген заңын қамтамасыз етеді. Басқа фазада шығу кӛрсеткіштері нольдік шамаларды ауыстырмайды. Лүпілдеу-баспақтау жүйесінің генераторы оған қарағанда, фазалардың біреуінен F o кейбір бастапқы шамаға дейін әсер ету объектісінен алдын ала жүктеуді қамтамасыз етеді, ол басқа фаза ішінде ӛзгеріссіз қалады (1.11, в- сурет). Қарастырылған жүйе фазаларының ұзақтығы салыстырмалы ӛлшемсіз, яғни ұңғымалау коэффициенті θ = 0,2…0,7 шамасына жақын. Соққылы тӛменгі жиілікті импульстық жүйелер оның негізгі атқарушы элементінің (негізінен, соққыш) әсер ету объектісімен соқтығысу кезінде импульстық жүктемені іске асыратын генератор болады. Соқтығысу уақыты салыстырмалы аз аралықпен (10 -4 …10 -3 ) анықталады, ұқсас жүйелердің фазалар ұзақтығы салыстыруға келмейді, яғни t o >> t и . Бұл 1-жақын ұңғымалау коэффициентінің шамасын анықтайды. Соққы жүйесінің шығу кӛрсеткіштерін ӛзгерту 1.11, г-суретте келтірілген. Жетектің типі бойынша жіктеу жоғарыда келтірілген. Аталған типтерден басқа екі немесе бірнеше жетекпен үйлесетін импульстық жүйелер орындалуы мүмкін. Бұл, ең алдымен, соққылы және лүпілдеуші-баспақты жүйелерге қатысты, онда әртүрлі жетектер екі фазаны қамтамасыз ету үшін немесе динамикалық және статикалық құрамдас жүктемелерді бӛлу үшін пайдаланылады и. Тӛменгі жиілікті импульстық жүйелердің жоғарыда келтірілген айрықша ерекшеліктері олардың пайдалану аймағын анықтайды. Бұл белгілі аймақтардың үлкен бӛлігінде әртүрлі типтегі импульсты жүйелер табысты жұмыс істейді. Оған мыналарды жатқызуға болады: Импульстық технология. Импульстық жүйелерді пайдалану машина жасаудың, тау-кен ісінің, құрылыс пен кӛліктің кӛптеген технологиялық процестерін қарқындатуға және жаңа сапаларға жету, соларды негізінде жаңа прогресшіл технологияларды құру мүмкіндігін береді. Мұндай процестерге материалдардың бұзылуы немесе тығыздалуын, оларды әрі қарай ӛңдеу үшін дайындамалар жасау, пайдалы қазбаларды және құрылыс материалдарын ӛндіру, тасымалдау жағдайын жақсарту жатады. Геофизика. Жер бетінде орналасқан импульсты жүйелер пайдалы қазбалардың барлау әдістерінің жарылыс әдістерін жою, тіркеу аппаратурасын жетілдіру және жоғары мобильді қауіпсіз машиналарды жасау арқылы жұмыстың сапасын арттыру мүмкіндігін береді. Сейсмология. Сейсмологияда импульстық жүйелердің барынша тиімділігі Жер бетінен белгілі бір тереңдікте оларды орнату кезінде жеткізілуі мүмкін. 36 Бұл жүйелер Жер бетінен 500 - 1000м. тереңдіктегі қолданыстағы шахталарда және кеніштерде орнатылады. Осылайша, біз тұтастай шӛгінді тау жыныстарының қабатын ескермейміз. Бұл ретте мына міндеттер шешілуі мүмкін: жер қыртысының шӛгінді қабаты іргетасының ішкі құрылысын зерттеу, ішкі қабаттардың тектоникалық қабаттарының себептері мен үрдістерін анықтау, жобалау және катастрофамен күрес (жер сілкінісі, сел, цунами және т.б.). Сейсмикалық тӛзімді құрылыс. Ғимараттар мен үймереттерді сынау үшін импульстық жүйелерді, сондай-ақ сейсмикалық тӛзімділігін сынауға арналған олардың құрамдас элементтерін қолданумен еліміздің сейсмикалық қауіпті аудандарында құрылыс салу мен жобалаудың, жер сілкіну ошақтарында зақымдалған құрылыстарды салуға және қалпына келтіруге кететін шығындарды елеулі азайтуға мүмкіндік беретін жаңа әдістерін әзірлеу мүмкіндігі пайда болды. Динамикалық сынау. Осындай жұмыстарға кӛлік магистралдарының (автомобиль және темір жолдары) элементтері мен ауыр жүктелген конструкцияларын зерттеу жатады, соның нәтижесінде құрылыс салу мен жобалаудың, жаңа әдістері әзірленеді. Импульстық жүйелерді жан-жақты зерттеу және жетілдіру кезінде оларды қолданудың жаңа аймақтары пайда болады деп сеніммен айтуға болады, жүйенің негізгі ерекшеліктері кеңінен пайдаланылады. Импульстық жүйелердің шығу кӛрсеткіштері машиналарды пайдалану аймағын анықтайды, онда олар атқарушы органдар ретінде енеді. Отандық және шетел авторларының кӛптеген зерттеулері бойынша [141, 149, 150, 151, 152] объектіге елеулі күшпен әсер етуді іске асыру аймағында гидросоққылы жүйелердің артықшылықтары белгіленген. Діріл және лүпілдеуші машиналарды жан-жақты талқылайық. Олардың барлық әр түрлігінен электр-механикалық, пневматикалық, электромагниттік және гидравликалық деп алынады. Электр-механикалық немесе баланстан тыс машиналар орталықтан тепкіш күшті қоздыру принципін пайдаланады. Баланстан тыс инерция күші мына шамада болады: F i = m ·ω 2 · h, (1.7) мұнда m –баланстан тыс массасы, ω – білікті айналдыру жиілігі, h – эксцентриситет. Екі немесе бірнеше элементарлы қоздырғыштардың әртүрлі үйлесімі кезінде нәтижелеуші орталықтан тепкіш күштің кез келген бағыты мен қарқындылығы болады. Алайда күштерді мұндай түрлендіру күштер амплитудасы мен жиілігінің анық белгіленген тәуелділігі түрінде болады. Осы кемшіліктерді жою үшін эксцентриситет шамасының қалыпты ӛзгерістеріне негізделген техникалық шешімдері болады. Бұл ретте олар тұтастай машинаның тиімділігін азайтатын күрделі түрлендіргіштерді жорамалдайды. 37 Мұндай машиналардың басқа кемшіліктері елеулі ӛндірілетін күштер кезінде айналатын білік тірегінде елеулі динамикалық күштерді қоздыру болып табылады. Арнайы сӛндіргіштермен динамикалық күштерді азайтуға қол жеткізіледі, ал бұл машиналардың тиімділігіне теріс әсер етеді. Осылайша, баланстан тыс машиналар динамикалық жүктемені қоздыру принципінің анық қарапайымдығы кезінде әбден шектелген күштік кӛрсеткіштері болады. Жоғарыда баяндалған баланстан тыс тербелмелі машиналар күштік әсер етудің аз амплитудасын талап ететін технологиялық процестерде кеңінен пайдаланылды, параметрлердің біреуін басқа біреуіне ӛзгертуді талап етпейді. Пневматикалық тербелмелі машиналар S n және S o пневмоцилиндрдің жұмыс жолағына компрессордан келіп түсетін сығылған ауаны қайта бӛлу есебінен тербелістерді қоздыру принципі пайдаланылады: F n = P p ·S n , F o = P p ·S o (1.8) мұнда F n және F о – штоктың тікелей және кері жүрісі кезінде күштерге сәйкес. Мұндай машиналардың күмәнсіз артықшылығы энергия кӛзінің қарапайымдылығымен және оңай қол жеткізумен, ілгермелі қозғалыста айналу қозғалысы түрлендіргішінің болмауымен анықталады. Алайда сонымен қатар бірқатар принципті кемшіліктер бар. Р р пневможеліде шектелген қысым кезінде күштік әсер етуді арттыру атқарушы органның геометриялық ӛлшемдерінің немесе жұмыс жолағы қимасының ұлғаюы есебінен қол жеткізу ең бастысы болып саналады. Бұл, ең алдымен, тербеліс жүйесінің жылжымалы массасының ұлғаюына, ал оның нәтижесі – жиілікті кӛрсеткіштердің азаюына әкеледі. Сол кезде пневмомашиналардың жиілікті сипаттамалары сығылған ауа ағынын қайта бӛлетін басқару органымен және компрессор ӛнімділігімен анықталады. Басқаша айтқанда, күштер амплитудасы мен жиілік арасында тікелей байланыс болмайды. Егер басқару органы сығылған ауа ағынын асимметриялық цикл бойынша қайта бӛлетін, ал жұмыс камераларының ауданы әртүрлі шамада болуы мүмкін жағдайды назарға алатын болсақ, онда жиілік және ток күші бойынша анық кӛрінген асимметриясы бар дірілді ӛндіру мүмкіндігі пайда болады. Бұл пневматикалық дірілдеткіштерді баланстан тыс дірілдеткіштерге қарағанда пайдалану мүмкіндігін береді. Жоғарыда аталғандай, пневматикалық тербелмелі машиналар тек атқарушы органға түсетін жұмыс денесі типімен гидравликалық машиналардан ерекшеленеді. Гидравликалық машиналарда – бұл гидрожетекпен қамтамасыз етілетін қысым астында болатын жұмыс сұйықтығы. Гидрожетек, Рн = 32 МПа дейін қысымды қамтамасыз етуге қабілетті. Бұл пневможелідегі қысыммен салыстырғанда бұл 10…16 есе жоғары. Осылайша, гидравликалық тербелмелі машиналарда пневматикалық машиналардың негізгі кемшіліктері жоқ, салыстырмалы шағын габариті кезінде маңызды күштермен іске асырылуы мүмкін. Пневматикалық машиналардың негізгі артықшылықтары қалады. Электромагниттік тербелмелі машиналар статордың электр-магниттік күштерінің әсерімен зәкірдің қайтымды-ілгермелі қозғалысына негізделген. 38 Мұндай орындау оларды бұрын қарастырылған механикалық аралық берілістер және салыстырмалы қарапайым конструкцияның болмауымен ерекшеленеді. Күш мүмкіндіктерін арттыру тартым сипаттамасын ұлғайтуға әкеледі, ал бұл статордағы кернеудің ұлғаюын тудырады. Мұның нәтижесі – кедергінің елеулі күштеріне әкелетін радиальды электромагниттік күштердің елеулі ұлғаюы және жоғары қыздыру. Бұл кемшіліктер тӛменгі жиіліктегі электр-магниттік тербелмелі машиналардың артықшылықтарын азайтады. Осылайша, басқа типтегі конструкциялық қарапайымдылығымен, аз габаритімен, жоғары күштік кӛрсеткіштермен ерекшеленетін гидравликалық тербелмелі машиналардың объектіге күшпен әсер ету талаптарына толық сай келеді. Машиналар тербелмелі және лүпілдеу жүктемелерін ӛндіруге қабілетті. Гидравликалық діріл кӛздерін, олардың ішкі параметрлерін және шығу кӛрсеткіштерін талдау, кӛмір тау жынысы массивіне әсер етудің бейімдеу әдісін іске асыруға қойылатын талаптарды ескеру діріл-сейсмикалық модульдің принципті және конструкциялық сұлбасын синтездеуге мүмкіндік береді. Модуль сұлбасы 1.12-суретте берілген. Сұлбада 1 базалық машина – бұл кӛлемді гидравликалық жетекпен жарақтанған үңгілеу немесе қазу машинасы, II күш блогы, III күштік блокпен басқарудың гидравликалық блогы, IV электрондық басқару және тіркеу блогы. I – негізгі машина, II – күш блогы, III – гидравликалық басқару блогы, IV – электрондық басқару және тіркеу блогы. 1 – күш гидравликалық цилиндр; 2 – тура жүрісті камера; 3 – кері жүрісті камера; 4 – тақта; 5 – жағдай датчигі; 6 – гидравликалық таратқыш; 7 – электрондық-гидравликалық таратқыш. 1.12-сурет –Діріл-сейсмикалық модульдің принципті сұлбасы Күшейткіш Импульс генератор ы 39 Күш блогы комбайн жебесіне тікелей бекітілген және 2 түзу және 3 кері жүрісті жұмыс камерасы бар 1 күштік гидравликалық цилиндрі бар. Гидроцилиндр штогында 5 жағдай датчигімен жабдықталған 4 тіреу тақта түріндегі жұмыс құрал-сайманы орнатылған. Блок амплитуда, жиілікпен, ұңғымалау және импульс пішінімен ӛзгеретін жасанды механикалық тербелістер массивін ӛндіру және беруге арналған. Гидравликалық басқару блогы базалық машинада оператордың жұмыс орнына орналасады. Ол кӛлемді гидравликалық жетектен қоректенетін 6 үш позициялық гидравликалық таратқышты, электрондық басқару және тіркеу блогынан басқару сигналдарды алатын 7 электрондық-гидравликалық таратқышты қолмен қосады. Блок жасанды тербелістер заңымен берілген забоймен байланысатын атқарушы органмен бірге күш блогының жұмыс камерасы мен шток арасындағы сұйықтық ағынын қайта бӛлуге арналған. IV электрондық басқару және тіркеу блогы бұрын ертерек жасалған бағдарлама бойынша жұмыс істейтін программатордан тұрады, оның сигналдары импульс генераторына және регистраторына түседі. Генератор электрондық импульстарды программатордан электрлікке түрлендіреді және оларды электрондық күшейткішке береді. Сигнал күшейткіштен электрондық- гидравликалық таратқыштан электрлік кіруге түседі, сигналдарды гидравликалыққа түрлендіреді, орындаушы органның жұмыс камералары арасында гидравликалық энергия кӛзінен ағынды қайта бӛледі. 5 жағдай датчигінен сигнал навигатор кіруінде беріледі, онда санаудың бұрын таңдалған үш ӛлшемдік жүйесіне қатынасы бойынша орындаушы органның ағымдық жағдайын орнатады. Навигатор мен программатордан электрондық сигналдар регистраторға беріледі, онда шағылысқан сигналдардың геофондарымен алынған сигналдың ӛңделетін программатормен келісімі және оларды санау жүйесіне бір уақытта байластыру жүреді. Регистратордан келетін сигналдар дешифраторға беріледі, содан жазатын құрылғыға беріледі. Жоғарыда баяндалғандарға сәйкес синтезделген сұлба келесі түрде жұмыс істейді. 6 қолмен гидравликалық таратқышты қосқанда, арынды құбыр жолы бойынша гидравликалық энергия кӛзінен жұмыс сұйықтығының шеткі оң жағдайы гидроцилиндрдің 2 поршень камерасына түседі, шток камерасынан сұйықтық ағынды құбыр жолының бойымен жойылады, осылайша, кесуші құрал-сайман массивке енгізіледі және забой ауданы бойынша құрал- сайманның бір уақытта орын ауыстыруы жүреді. Программаторды қосқан кезде сигналдар импульс және күшейткіш генераторы арқылы электр-гидравликалық таратқышқа келіп түседі, берілген бағдарламаға сәйкес гидроцилиндрдің жұмыс камерасы арасындағы жұмыс сұйықтығының қысымын қайта бӛлу жүргізіледі. Осыған сәйкес жұмыс органының кесуші жиегінде механикалық тербелістер пайда болады, массивке таралады және онда әртүрлі бұзушылықтар байқалады. Шағылысқан сигналдар массивте орналасқан геофонда тіркеледі. Навигатордан, программатор және геофоннан регистраторға келіп түсетін 40 сигналдар салыстырылады, массивтің әрбір нүктесінде олардың бұрмалануы тіркеледі, шифрды жай жазуға айналдырады және жазуға жіберіледі [160, 161]. Технологиялық процесс жүрісін бақылайтын оператор бұрмалануларды атап кӛрсетеді және забойды әрі қарай ӛңдеу бойынша шешім қабылдайды. Осылайша, сұлбада электрондық басқару мен тіркеу блогын, күш блогын және гидравликалық басқару блогын пайдалану берілген бағдарламаға сәйкес массивке діріл-сейсмикалық әсер етуді ӛндіруге және массив жатысының жағдайының ӛзгерісі кезінде оны шұғыл ӛзгертуге, массив жағдайын мониторингте жүзеге асыруға, негізгі технологиялық циклді жүзеге асыру бойынша қабылдауға мүмкіндік береді. |