Метод расчета и поддержания рациональных режимных параметров бурильной машины мехатронного класса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат наук Гринько, Дмитрий Александрович

• Гринько, Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Гринько, Дмитрий Александрович

Содержание

Введение

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Способы бурения шпуров и их основные особенности

1.2. Модели взаимодействия режущих инструментов с разрушаемым массивом при вращательном бурении

1.3. Модели взаимодействия режущих инструментов с разрушаемым массивом при вращательно-ударном бурении

1.4. Анализ конструкций стендов для исследования процесса бурения

1.5. Анализ конструкций бурильных машин, обеспечивающих автоматизацию процесса бурения шпуров

1.6. Анализ критериев управления режимными параметрами бурения

Выводы по главе 1 и задачи исследований

2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Основные положения методики исследования

2.2. Выбор и обоснование методов планирования эксперимента

2.3. Выбор и характеристика горных пород для исследований

2.3. Разработка конструкции экспериментального стенда и подбор измерительной аппаратуры

Выводы по главе 2

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ ОСЕВОГО УСИЛИЯ И КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ СКОРОСТЬ БУРЕНИЯ

3.1. Методика проведения экспериментальных исследований

3.2. Исследование влияния импульсов крутящего момента на теоретическую скорость бурения

3.3. Исследование влияния совместного наложения импульсов осевого усилия и крутящего момента на теоретическую скорость бурения

Выводы по главе 3

4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ МЕХАТРОННОГО КЛАССА

4.1 Выбор и обоснование критерия управления режимными параметрами бурения

4.2 Разработка алгоритма функционирования бурильной машины мехатронного класса

4.3 Математическая модель функционирования бурильной машины мехатронного класса

4.4 Проверка математической модели функционирования бурильной машины мехатронного класса на адекватность

Выводы по главе 4

5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ, СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

МЕХАТРОННОЙ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО

ВЫБОРУ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ

БУРЕНИЯ ШПУРОВ

5.1 Разработка алгоритма управления режимными параметрами бурения шпуров мехатронной бурильной машиной

5.2 Разработка и обоснование структурной схемы мехатронной бурильной машины реализующей предложенный алгоритм управления режимными параметрами бурения

5.3 Разработка рекомендаций по выбору бурового инструмента и режимных параметров бурения шпуров серийными машинами

Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Литература

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод расчета и поддержания рациональных режимных параметров бурильной машины мехатронного класса»

Введение

Актуальность работы. В соответствии с Энергетической стратегией России на период до 2030 года отечественная горная промышленность должна достигнуть принципиально нового уровня развития. Для достижения поставленных целей необходимо решить ряд актуальных проблем. К числу таких проблем в угольной промышленности относят недостаточный инновационный потенциал, слабое развитие российского угольного машиностроения и вызванная этим усиливающаяся зависимость отрасли от импорта технологий и оборудования^].

Последовательное решение указанных проблем приведет к улучшению экономических показателей крупных угледобывающих районов Российской Федерации, среди которых выгодно выделяется Восточный Донбасс своим географическим положением и качеством добываемого угля. Восточный Донбасс является основной угольной базой европейской части России. Запасы угля, пригодные к разработке, здесь составляют около 5500 млн. тонн [2]. Монопольное положение на юге России, близость к рынкам сбыта определяет Восточный Донбасс как один из важных источников энергетических ресурсов региона. К 2030 году добычу угля на шахтах Восточного Донбасса планируется увеличить до 13 млн. тонн/год. Характерной особенностью угольной промышленности Восточного Донбасса является то, что пласты угля имеют незначительную мощность (1,2 - 1,6 м.). Это обуславливает повышенный удельный объем проходческих работ в целом, а в смешанных забоях (порода-уголь) в основном по породе. Крепость породы зачастую велика, что предопределяет применение только буровзрывной технологии проведения горных выработок. Достижение поставленной цели не возможно без использования современной техники и технологий добычи. Техническое перевооружение горного производства включает в себя не только внедрение нового высокопроизводительного технологического оборудования, но и

привязку его к конкретным условиям с целью достижения максимальной эффективности эксплуатации [3,4]. Создание технологических машин мехатронного класса в настоящее время является ключевым звеном научно технического прогресса в горнодобывающей отрасли. В значительной степени это относится к бурильным установкам, так как повышение эффективности их применения возможно за счет уменьшения затрат времени на бурение шпуров на основе выбора и поддержания на рациональном уровне режимов бурения. Однако существующее оборудование для бурения шпуров из-за технического несовершенства невозможно настраивать на рациональные режимы бурения. Поэтому решение задач по разработке алгоритмов выбора и поддержания рациональных режимных параметров бурения шпуров и создание соответствующих технических средств на основе мехатронных модулей движения, являются весьма актуальными.

Цель работы. Разработка метода расчета и поддержания рациональных режимных параметров бурильной машины мехатронного класса, что обеспечит повышение эффективности бурения шпуров.

Идея работы. Периодическая корректировка частоты вращения бурового резца за период его стойкости или в течение времени бурения шпура позволяет достигать снижения удельного износа инструмента, а наложение импульсов осевого усилия и крутящего момента - повышения теоретической скорости бурения что, в совокупности позволит повысить техническую скорость бурения.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. В качестве критерия управления режимными параметрами бурения шпуров, а именно частоты вращения инструмента и частоты наложения на него импульсов осевого усилия и крутящего момента, следует принимать величину технической скорости бурения, учитывая тем самым затраты времени на непроизводительные операции, обусловленные интенсивностью износа резцов в зависимости от режимных параметров.

2. На основе впервые установленных закономерностей совместного влияния на теоретическую скорость бурения частот вращения, импульсов осевого усилия и импульсов крутящего момента предлагается интенсифицировать процесс бурения в условиях меняющихся прочностных и абразивных свойств буримых пород путем подбора рациональных режимных параметров непосредственно в процессе бурения.

3. Математическая модель, увязывающая параметры вращательного бурения с параметрами импульсов осевого усилия и крутящего момента, дополнительно прикладываемых к резцу, с прочностными параметрами пород забоя, позволяющая по критерию максимума технической скорости устанавливать способ бурения и его рациональные режимы применительно к изменяющимся условиям внешней среды.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В качестве критерия управления режимными параметрами бурения шпуров впервые используется величина технической скорости бурения и на его основе предложен способ выбора рациональных режимных параметров, заключающийся в подборе частоты вращения штанги и частоты импульсов осевого усилия и крутящего момента, а также алгоритм управления режимными параметрами вращательного бурения и бурения с наложением импульсов осевого усилия и крутящего момента, позволяющий корректировать режимные параметры бурения по мере износа инструмента.

2. Установлены закономерности для определения теоретической скорости бурения, впервые учитывающие влияние параметров импульсов осевого усилия и крутящего момента, совместно накладываемых на вращающийся инструмент с учетом прочностных и абразивных свойств буримых пород. При этом наибольший эффект повышения скорости бурения проявляется при пониженных частотах вращения инструмента и снижается по мере увеличения частоты вращения при условии сохранения удельного количества прикладываемых импульсов на один оборот.

3. Разработан метод расчета и поддержания режимных параметров бурения шпуров, отличающийся от известных тем, что помимо параметров вращательного бурения учитываются параметры импульсов осевого усилия и крутящего момента, накладываемых на инструмент.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждается: корректностью постановки задач исследований; использованием апробированных методик расчета режимных параметров бурения шпуров; достаточным объемом лабораторных экспериментальных исследований выполненных с применением известных методик планирования эксперимента и математической статистики; результатами хронометражных наблюдений за работой шахтной бурильной установки.

Научное значение работы:

Совершенствование теории функционирования бурильных машин вращательного и вращательно-ударного действия.

Практическое значение работы:

- разработана конструкция стенда, защищенная патентом на изобретение, обеспечивающая исследование режимов бурения с наложением на буровой резец не только импульсов осевого усилия, но и импульсов крутящего момента;

- разработана программа расчета и корректировки режимных параметров бурения по критерию достижения максимальной технической скорости;

- разработана структурная схема бурильной машины мехатронного класса позволяющая реализовывать программный поиск режимных параметров бурения по критерию достижения максимальной технической производительности непосредственно в процессе ее работы;

- разработан алгоритм управления бурильной машиной мехатронного класса, обеспечивающий поддержание рациональных режимных параметров бурения по мере износа инструмента и изменения прочностных и абразивных свойств буримой породы;

- разработаны рекомендации по выбору типа бурового резца и режимов бурения применительно к существующим бурильным установкам с ограниченными возможностями регулирования режимных параметров.

Реализация результатов работы:

Диссертационная работа выполнена в рамках плана научно-исследовательских работ ЮРГПУ (НПИ) по направлению «Теория и принципы создания робототехнических и мехатронных систем и комплексов» и инициативной научно-исследовательской работы по теме № ПЗ-892 «Создание высокоэффективных породоразрушающих инструментов горных машин и буровых установок, техническая диагностика и мониторинг машин и оборудования горной и нефтегазовой отраслей».

Результаты исследований нашли частичное практическое применение в ОАО «Шахтоуправление «Обуховская».

Материалы диссертационной работы внедрены в учебные курсы для студентов, обучающихся по специальности «Горное дело» (специализация «Горные машины и оборудование»). Пакеты прикладных программ используются при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение: на научно-технических конференциях ЮРГПУ (НПИ) (2010-2014 гг.); на международных научных симпозиумах «Неделя горняка» в Московском государственном горном университете (2012 и 2013 гг.); на I Международной научно-практической конференции «Горная электромеханика - 2014» в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (г. Пермь); на XII международной научно - практической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» в Уральском государственном горном университете (г. Екатеринбург).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России и 8 статей в других изданиях. Получен патент на изобретение.

Структурно работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 102 наименований и 5 приложений; изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 11 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. Н.И. Сысоеву, к.т.н., доц. С.Г. Мирному и к.т.н., доц. H.H. Буренкову, а также всему коллективу кафедры «Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование» ЮРГПУ(НПИ) за оказанную поддержку и методические советы на различных этапах исследований и оформления работы.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Способы бурения шпуров и их основные особенности

Шпур - это искусственное цилиндрическое углубление в горной породе диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м. В горном деле шпуры используются при проведении проходческих работ буровзрывным способом и для сооружения анкерной крепи.

Для сооружения шпуров различного технологического назначения широкое применение нашли механические способы бурения. Их особенностью, в отличие от немеханических (термический, ультразвуковой, плазменный и др.), является непосредственное воздействие на породу породоразрушающего инструмента. Именно механический способ разрушения горных пород при бурении шпуров в промышленном объеме до настоящего времени остается единственным.

По характеру работы инструмента на забое и приложению силовых нагрузок механическое бурение можно разделить на следующие способы (рисунок 1.1):

— вращательное;

— вращательно-ударное;

— ударно-вращательное;

— ударно-поворотное или ударное;

При вращательном бурении разрушение породы на забое скважины происходит благодаря движению инструмента, имеющего форму резца, по винтовой линии. Такое движение является результатом сочетания вращательного и поступательного движений. Вращательно-поступателыюе движение инструмента на забое шпура осуществляется за счет приложения к буровому инструменту значительного крутящего момента и больших осевых усилий. Ударные нагрузки при этом отсутствуют.

Рисунок 1.1 - Виды механического бурения шпуров и скважин

При вращательном бурении действующие силы на перо бурового резца можно представить в виде схемы, изображенной на рисунке 1.2. Со стороны машины на перо бурового резца действует пара сил: Ру - осевое усилие и Р2 -усилие резания. Совместно они действуют на разрушаемый массив как результирующая сила Р. В свою очередь со стороны породы на инструмент действует сила Яу, которая характеризует сопротивление породы внедрению инструмента и характеризующая сопротивление породы резанию. Результирующая сил, действующих со стороны породного массива на

Рисунок 1.2. - Схема действующих сил при

вращательном бурении Ру - осевое усилие; Рг - усилие резания; Р -результирующее усилие инструмента; -сопротивление породы внедрению; -сопротивление породы резанию; К -результирующее сопротивление породы; о, т - предельные напряжения разрушения

инструмент обозначена как Я. При достижении напряжений в разрушаемой породе

критического уровня

произойдет скол перед передней гранью режущего инструмента. Затем инструмент повернется на некоторый угол вокруг своей оси, упрется в недавно образованный сколом уступ и процесс повторится.

При вращательно-

ударном бурении режущая часть инструмента внедряется в породу под действием осевого усилия Ру и осевого импульса Руд.1 с одновременным

вращением инструмента (рисунок 1.3). Наложение на буровой резец дополнительного осевого импульса позволяет обеспечить внедрение и объемное разрушение разбуриваемого массива, что распространяет область применения данного способа бурения на породы с крепостью выше, чем при вращательном способе. При вращательно-ударном бурении мощность, затрачиваемая на вращение значительно больше мощности, потребляемой ударным механизмом.

Ударно-вращательное бурение имеет такой же механизм воздействия на инструмент, что и вращательно-ударное за исключением того, что мощность, потребляемая ударным механизмом превышает мощность, потребляемую механизмом вращения. Такое соотношение прикладываемых к инструменту энергий позволяет распространить ударно-вращательный способ бурения на более крепкие породы, чем для вращательно-ударного способа.

Ударно-поворотный или ударный способ бурения характеризуется тем, что инструмент, заточенный в виде клина, внедряется в породу только под действием кратковременного осевого импульса, направленного вдоль его оси. При этом осевое усилие, необходимое для того, чтобы инструмент находился в постоянном контакте с забоем, практически отсутствует.

Инструмент после совершения удара отскакивает от забоя и поворачивается на некоторый угол для нанесения удара по новому

Рисунок 1.3. - Схема действующих сил при вращательно-ударном бурении Ру - осевое усилие; Р2 - усилие резания; Р - результирующее усилие инструмента;

Руд ) - осевой импульс; Яу -сопротивление породы внедрению; Я2 -сопротивление породы резанию; Я. -

результирующее сопротивление породы; месту. Крутящий момент, т _ предельные напряжения разрушения

необходимый для поворота породы

инструмента, имеет незначительную величину.

При вращательном, вращательно-ударном и ударно-вращательном бурении на эффективность разрушения породы на забое значительное влияние оказывает величина и направление равнодействующей нагрузки Р. Величина и направление вектора Р зависит от многих факторов, а именно от соотношения силовых воздействий накладываемых на инструмент со стороны машины, от прочностных свойств разбуриваемой породы, от типа и состояния инструмента, а также от случайных воздействий (трещины, твердые включения и др.). Очевидно, что для каждого конкретного случая бурения существует такое направление и такая величина вектора Р, которая будет обеспечивать наибольшую эффективность разрушения породы. Управляя направлением вектора Р можно определить рациональное направление результирующей

нагрузки на инструменте (рисунок 1.4.). Наложение осевого импульса на инструмент с различной частотой и амплитудой, при постоянном крутящем моменте, позволяет увеличивать вертикальную силовую составляющую, т.е. осуществлять изменение направления и величины результирующей нагрузки на инструменте Р, а, следовательно, реализовывать управление равнодействующей нагрузкой. Такой способ управления равнодействующей нагрузкой позволяет увеличивать угол приложения результирующей нагрузки на инструменте т. Для изменения угла т в другом направлении, а именно его уменьшении необходимо совместно с импульсами осевого усилия Риоу накладывать на инструмент импульсы крутящего момента Рикм.

Рисунок 1.4. - Схема действующих сил при вращательном бурении с

наложением импульсов осевого усилия и крутящего момента Ру - осевое усилие; Р2 - усилие резания; Р - результирующее усилие инструмента; Риоу - осевой импульс; Рикм -импульс крутящего момента; Яг -сопротивление породы внедрению; Яг - сопротивление породы резанию; Я -результирующее сопротивление породы; т - возможная область изменения

направления равнодействующей Р

Появление и применение четырех описанных способов бурения шпуров обусловлено необходимостью проводить работы по породам с различными физико-механическими свойствами. Основным показателями, которые применяют для отражения физико-механических свойств породы, являются крепость породы по шкале проф. М.М. Протодьяконова (/) и абразивность {а). Абразивность горной породы (а) - это способность горных пород изнашивать контактирующий с ними породоразрушающий инструмент. В зависимости от крепости породы {/) скорость бурения (Уб) для различных способов бурения при одинаковых удельных затратах энергии приблизительно изменяется по зависимостям, представленным на рисунке 1.5.[4]

Рисунок 1.5 - Зависимости влияния крепости породы на скорость бурения при различных способах 1 - вращательный; 2 - вращательно-ударный;

3 - ударно-поворотный

Из рисунка 1.5 видно, что для пород крепостью / до 8 ед. рекомендуется применять вращательный способ бурения, для пород крепостью / от 8 до 14 ед. вращательно-ударный, а для пород крепостью / свыше 14 ед. ударно-поворотный способ. Однако данный график носит условный характер и однозначного разделения областей применения различных способов бурения в

настоящее время не существует. Наибольшие сложности с выбором способа бурения и его параметров возникают в областях «перехлеста» кривых, а именно на породах с крепостью /=5-10 и /=12-16.

Принимая во внимание описанные выше схемы действующих сил на перо бурового резца при различных способах бурения и неоднозначность выбора способа бурения некоторых пород можно сделать вывод, что требуется установление закономерностей, обеспечивающих выбор наиболее целесообразного способа бурения, а также определение и поддержание на рациональном уровне рациональных параметров выбранного способа бурения.

1.2. Модели взаимодействия режущих инструментов с разрушаемым массивом при вращательном буреиии

Первое представление о процессе резания хрупких металлов как о двухфазном процессе разрушения (дробление и скалывание) высказал профессор Петербургского института корпуса горных инженеров Тиме Иван Августович в 80-х годах XIX века. Немного позднее, в начале XX века, были сделаны первые попытки описания механизма разрушения горных пород при резании-строгании и при вращательном бурении Гуськовым В.А. Однако данное описание основывалось на большом числе допущений и поэтому его можно рассматривать лишь как первое приближение.

Следующие крупные исследования были проведены лишь спустя 50 лет проф. М.И. Слободкиным [5]. В своей работе автор представил аналитическое описание процесса резания угля. Разрушаемый массив угля был принят как изотропное тело, соответственно подчинявшееся законам упругости. Эта работа вызвала большую дискуссию в среде исследователей, так как исходные положения были автором идеализированы. Однако именно споры вокруг этой работы в последующем привели к бурному развитию теории резания угля и пород.

Значительный вклад в исследование процессов, протекающих при вращательном бурении (сверлении) горных пород, внесли научные школы, руководимые профессорами: В.Г. Михайловым [6], О.Д. Алимовым и Л.Т. Дворниковым, М.Г.Крапивиным, Н.И. Сысоевым, а также работы Н.Г. Покровского, И.А. Остроушко, В.В. Царицына, Л.А. Шрейнера, Е.Ф. Эпштейна, Э.В. Рылева и др.

Е.Ф. Эпштейн [7] рассматривал процесс разрушения породы буровым резцом следующим образом: к буровому резцу прикладывается сила резания 2, обеспечивающая создание крутящего момента Мщ, и осевая нагрузка, обеспечивающая усилие подачи Ру, при этом порода оказывает сопротивление разрушению. Для оценки сопротивляемости породы разрушению были введены специальные параметры Я2 и Яу , называемые критическими напряжениями при внедрении и скалывании соответственно. Значения этих параметров предлагалось определять экспериментально с учетом конструктивных параметров инструмента. Значение угла скола породы принимали постоянной величиной, равной 20°, не зависимо от параметров Я2 и Яу. Значение сил, необходимых для разрушения предлагалось рассчитывать по зависимостям:

Ру = }11-1ё8-(г~гр) • Я2;

2 = 2,75 • (г-гр) -1г -Яу + Ру-ц,

где к - толщина срезаемой стружки; 3 - угол заострениярежущей кромки; г и гр - радиус резца и рассечки; // - коэффициент трения резца о породу.

Л.А. Шрейнер [8] заменил предложенные Е.Ф. Эпштейном значения Я2 и Яу на более универсальный параметр рш - твёрдость породы на вдавливание штампа, и представил процесс разрушения горной породы в виде многократного скачкообразного углубление режущей кромки инструмента в породу с совпадающим по фазе скачкообразным изменением нагрузки. Параметр рш является более универсальным так как для его определение не связано с необходимостью учитывать геометрические параметры инструмента. При анализе процесса разрушения Л.А. Шрейнер учитывает угол уклона линии

резания, вводит понятие шага скалывания, а угол скола породы предлагает считать равным 30-35°.

Г.Н. Покровский [9] считал невозможным достаточно полно учесть такие сложные явления как проявление фактора времени и масштабного фактора, действия на резец двух пар сил, вызванных равнодействующей сил трения, приложенной в разных точках лезвия. И поэтому им было предложено, что основные закономерности бурения должны быть описаны эмпирическими зависимостями. Им были сделаны следующие выводы:

- элементы скалывания стабильно повторяются в направлении, как вдоль линии резания, так и по радиусу шпура;

- образование элементов скалывания иногда происходит одновременно по всей длине режущей кромки;

отдельные элементы могут скалываться ниже плоскости резания; угол скалывания составляет 18-25°.

Значительный вклад в исследование работы резцов при вращательном бурении внесли ученные под руководством профессора В.Г. Михайлова. Так в работе [10] был рассмотрен процесс разрушения породы резцом с учетом влияния неравномерности износа лезвия по длине и переднего угла. Было принято, что скалывание породы происходит одновременно по всей длине кромки резца и угол скалывания составляет 25°. Все указанные параметры были учтены в расчётных зависимостях Ру и Мкр.

Исследования О.Д. Алимова и А.Т. Дворникова [11] подтвердили периодичность как внедрения резца в породу, так и сколообразование пород передней гранью. Ими установлено:

- важным элементом в изучении процесса разрушения породы при вращательном бурении является представление о начале каждого разрушения как о классическом деформировании и уплотнении породы перед резцом;

- периодичность скола породы приводит к колебанию величины крутящих моментов и осевых усилий, причём амплитуда колебаний момента тем больше, чем больше толщина стружки и выше крепость породы;

- скалывание породы происходит не одновременно и не всегда по всей длине режущей кромки;

неодновременность скалывания на разных лезвиях приводит к миграции мгновенной оси вращения резца, что приводит к нарушению цилиндрической формы шпура.

М.Г. Крапивин [12] сделал вывод, что при удельных подачах 2...3 мм/об пылевидное ядро не образуется вообще или его роль в процессе разрушения не существенна. В расчётных зависимостях по определению значений усилия подачи и крутящего момента на резце данный вывод не нашел отражения, так же как и влияние величины угла наклона линии резания, а свойства горных пород оценивались экспериментально определяемой характеристикой - сопротивление породы дроблению.

В.В. Ленченко [13] предложил схему разрушения породы при резании, позволяющую, по мнению автора, определить основные параметры процесса разрушения - объём породы, дробимой резцом по известным характеристикам породы и заданной толщине стружки, высоту контакта резца с породой, размеры и количество стружек скола. Автором так же было отмечено, что динамичность процесса разрушения при резании более высокая, чем при бурении. Для объяснения этого явления им была рассмотрена детерминированная схема процесса разрушения породы режущей кромкой при бурении. На основании сделанных допущений: скалывание элементов происходит по концентрическим траекториям с шириной равной ширине скола крупного элемента, в пределах этой полосы процесс разрушения происходит циклически с определенной длиной пути цикла. Им получены детерминированные уравнения динамики процесса бурения, в результате анализа которых был сделан вывод о том, что при бурении существенное влияние на величину средних значений силовых параметров оказывает величина площадки затупления Езат. Амплитуды мгновенных значений нагрузки зависят: от геометрии режущей кромки, изменяющейся в процессе

затупления, числа оборотов резца и величины подачи на оборот, характер последней определяется способом подачи.

H.H. Буренков [14] отмечает, что на процесс разрушения забоя режущей кромкой резца существенно влияют динамические параметры бурильной машины и буровой штанги - продольные и крутильные колебания. Поэтому толщина стружки, срезаемая режущей кромкой, есть величина переменная, определяемая как разность между текущим положением точек забоя и предшествующим. В установившемся режиме точки поверхности забоя как бы колеблются относительно условной средней поверхности резания с различной частотой и амплитудой. Участки дробления и скола формируются согласно [13], а толщина стружки, влияющая на их размеры, определяется только в момент скола крупного элемента.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гринько, Дмитрий Александрович, 2015 год

Литература

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13.09.2009 №1715-р, Энергетическая стратегия России на период до 2030 года.

2. Постановление правительства Ростовской области от 05.07.2012 №599, Об утверждении Концепции развития угольной промышленности Ростовской области на период до 2030 года.

3. Р. А. Сажин, Автоматизация технологических процессов горного производства: учебное пособие, Пермь: Пермского государственного технического университета, 2009.

4. Н. И. Сысоев, С. Г. Мирный, Основы теории функционирвоания бурильных машин вращательного действия, Новочеркасск: ЮжноРоссийский государственный технический университет (НПИ), 2006.

5. М.И. Слободкин. Основы аналитической теории резания углей. Углетехиздат., 1947.-163 с.

6. Н.И. Сысоев. Вклад В.Г. Михайлова, его учеников и последователей в развитие научных основ создания рабочих инструментов горных машин. Механизация и автоматизация горных работ: Сб. науч. тр./ Юж.- Рос. гос. техн. ун-т. Ново-черкасск: ЮРГТУ (НПИ), 1999.- С.6-9.

7. Е.Ф. Эпштейн. Теория бурения - резания горных пород твердыми сплавами. Л., ГОНТИ, 1939.-180 с.

8. Л.А. Шрейнер. Физические основы механики горных пород. М. - Л., Гостоптехиздат, 1950. -212 с.

9. Г.Н. Покровский. Основные закономерности при вращательном бурении шпуров с постоянным усилием подачи. Труды ЗСФ АН СССР, вып. 19, г. Новосибирск, с. 219-258.

10. В.Г. Михайлов, Э.В. Рылёв. Основы теории работы резцов с передним отрицательным углом Новочеркасск: НПИ, 1957. - Т.40/54.

И.О. Д. Алимов, Л. Т. Дворников, Бурильные машины, Москва: "Машиностроение", 1976.-295 с.

12. M.Г. Крапивин. Горные инструменты. М.: Недра, 1979. - 263 с.

13. В.В. Ленченко. Обоснование выбора и поддержание рациональных режимов сверления шпуров автоматизированными бурильными машинами: Дис. канд. техн. наук . Новочеркасск: НПИ, 1975. - 172 с.

14. Н.Н. Буренков. Совершенствование инструмента и разработка устройства по его замене с целью повышения производительности самоходных бурильных установок: Дис. канд. техн. наук.-Новочеркасск: НПИ, 1986.-289с.

15. С.Г. Мирный. Обоснование и выбор рациональной частоты вращения штанги машин для сверления шпуров в породах повышенной крепости и абразивности: Дис. канд. техн. наук. - Новочеркасск: НПИ, 2005. -142с.

16. М.Г. Крапивин, И.Я. Раков, Н.И. Сысоев. Горные инструменты. -М.: Недра, 1990.-256с

17. В. Т. Загородшок. Автоматизация самоходных бурильных установок, Издательство Ростовского университета, 1975. - 208 с.

18. В.Т. Загородшок, В.А. Яцкевич. Автоматизация бурения шпуров. Автоматическое регулирование режимов бурения. Учебное пособие. Новочеркасск, изд. НПИ, 1981. - 88 с.

19. Jennet E.W. «Rotary-Percussive Drill Studies Explain New Drilling», Teaching and Mining Journal, August, 1956.

20. Lacabanne W.D. and Pfleider E.P. «Rotary-Percussion Blasthde Machine May Revolutionze Drilling», Mining Engineering, Sept, 1955 Vel. 7.

21. Makoto Jhara «Studies on the Rotary - Percussive Drilling rock. « Met. Fac. Engn. Kyushu.» №2, 1963.

22. Б.З. Израелит, А.И. Мелекесцев. Зависимость скорости вращателыю-ударного бурения от числа ударов на оборот бура. - «Горный журнал», 1960, №9, 70 с.

23.0. Д. Алимов, Л. Т. Дворников, Закономерности вращателыю-ударного бурения шпуров. Фрунзе: "Илим", 1974. - 56 с.

24. B.K. Бубок. Механическое разрушение горных пород с элементами научных исследований и использованием ЭВМ. ЛГИ, 1987 г. - 167 с.

25. И.Ф. Медведев, А.И. Пуляев. Вращательно-ударное бурение шпуров и скважин. -М.: Госгортехиздат, 1962. -210 с.

26. A.A. Иванов, В.В. Ленченко, Н.И. Сысоев, Л.В. Астахова. Методические указания по исследованию и расчету режимных параметров при вращательном бурении шпуров с помощью ЭВМ. Новочеркасск, изд. НПИ, 1982. - С. 20

27. А. Я. Некрасов, В. Симченко, А. И. Осипов. Машина для бурения шпуров и скважин, а.с. 173175 от 10.06.1963

28. Г.М. Водяник, Э.В. Рылёв, Н.И. Самодуров, Н.В. Демченко. Саморегулирующееся электросверло ЭБС.//Уголь Украины. — 1970.-№ 10.

29. И.И. Кулишенко, B.C. Жуков, В.Ф. Васильченко. Бурильная машина. / а.с. № 424967 от 18.10.1972 г.

30. Н.В. Демченко. Исследование элементов управления буровых машин с двухдифференциальным приводом. Дне. канд. техн. наук. — Новочеркасск: НПИ, 1971. - 178 с.

31.А.Д. Имас, И.С. Горелин. Регулятор усилия зажатия пружины фрикциона колонкового электросверла: а.с. № 108650 от 25.9.1954 г.

32. В.Т. Загородшок, В.А. Яцкевич. Классификация бурильных машин вращательного действия по способу автоматизации и пути их совершенствования. Труды НПИ 1971. - Т.236.

33. С.А. Белосветов. Автоматическое регулирование параметров колонкового электросверла. // Уголь Украины. 1957. - № 8.

34. М.Б. Волжский. Автоматическое сверло с принудительной подачей для бурения шпуров и скважин при проходке горных выработок. Известия ВУЗ. // Горный Журнал. 1959. -№11.

35. И.П. Бабаев и др. Автоматизация бурения мелких шпуров . Труды -ВНИИзолото и редких металлов.- 1966.-Т.25

36. В.Т. Загородшок, В.А. Яцкевич. Исследование различных систем регулирования режимов работы бурильных машин вращательного действия. Известия ВУЗ // Горный журнал. 1973. - № 7.

37. К.П. Поминов, М.Г. Рахутин Обоснование рациональных соотношений усилия подачи и мощности привода исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия. // Горное оборудование и электромеханика. - 2008. - № 6. - С. 14 -17.

38. И.Я. Раков, М.Г. Крапивин, H.H. Буренков, С.Г. Мирный, Н.Г. Петров. Устройство для вращательно-ударного бурения: а.с. № 1652530 от 12.01.1989 г.

39. И.Я. Раков, М.Г. Крапивин, H.H. Буренков, С.Г. Мирный, Н.Г. Петров. Устройство для вращательно-ударного бурения: а.с. № 1652529 от 12.01.1989 г.

40. П.А. Лыхин. Тоннелестроение и бурение шпуров и скважин в XIX и XX вв, Российская академия наук, Уральское отд-ние, Горный ин-т, 2002.-226 с.

41. Д.А. Юнгмейстер, Л.К. Горшков, В.А. Пивнев, Ю.В. Судьенков. Модернизация ударных буровых механизмов //СПб.: Политехника-сервис, 2012. - 149с.

42. В.А. Пивнев, Д.А. Юнгмейстер, С.А. Лавриненко, А.Э. Сабитов. Модернизация конструкции перфоратора ПП-54 для условий рудников ОАО «Апатит». // Научно-технический журнал «Горная промышленность», 2012, №5, с. 75-82.

43. Meier J. Entwiklungsstand des hydraulischen Bohrens und seine Möglichkeiten zur Verbesserung der Bohrarbeit (Teil 1). // Erzmetall, 1976, v.29, N 4. - S. 156- 158.

44. Merlo J. Le développement de le perforation hydraulique dons les mines S.M.M. Penorroyo. // Ind.miner.Ser.mine, 1975, N 4. - P. 422 - 426.

45. Б.С. Амурский. Технология сооружения горных выработок за рубежом. М.:ЦНИИЭ и НТИ угольной промышленности (ЦНИИЭуголь). 1981 г., вып.1. - 34 с.

46. Hydraulic Drills Speed the Way. // Tunnels and Tunnelling, 1975, v.7, N 6. - P. 34 - 36.

47. B.K. Вороненко, A.A. Калашников. Бурение шпуров и скважин электромагнитным перфоратором. // Сб. научных трудов "Ресурсосберегающая техника и технология на подземных и открытых горных работах". Усть-Каменогорск: Мин. цвет. мет. СССР, научно-техн. управление ВНИИЦветМет, 1984. - С. 62 - 67.

48. Каталог ООО «Кузнецкий машиностроительный завод» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://kuzmash.com/catalog/engineering/ (Дата обращения: 15.01.2015)

49. Сайт ОДО "Машиностроительный завод "БУРАН" » [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://buran.dn.ua/ (Дата обращения: 12.01.2015)

50. Сайт «Atlas Copeo Россия» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.atlascopco.ru/ruru/ products/ (Дата обращения: 22.12.2014)

51. Atlas Copeo Rig Control System [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://wmv.atlasconco.corn/rcs/whatsrcs/ (Дата обращения: 22.12.2014)

52. Atlas Copeo Rocket Boomer L2 С Инструкции для оператора. 2011. -99 с.

53. А.Н. Дровников. Адаптивные структуры механизмов и машин. Издательство РГУ, 1984.- 128 с.

54. Г.М. Водяник, Э.В. Рылев. Новые бурильные машины вращательного действия. / К.: Техника, 1979. - 126 с.

55. В.Т. Загороднюк, В.А. Яцкевич. Некоторые способы построения системы автоматической настройки сверл на оптимальный режим: Сб./ Буровые машины. - Фрунзе, 1969.

56. В.А. Яцкевич. Экспериментальные исследования системы автоматической настройки сверла на оптимальный режим. В. кн.: Новочеркасский политехнический институт. Науч. тр., т. 176. Автоматизация проходческих машин. - Новочеркасск, 1968, с. 27-28.

57. Л.И. Барон, Л.Б. Глатман. Контактная прочность горных пород. - М.: Недра, 1966.-268 с.

58. Г.Е. Званский. Исследование работы вращателя при бурении взрывных шпуров (на примере вращательно-ударной машины типа БУ-1). Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. (МГИ) - М., 1969. -28 с.

59. A.A. Волков, В.Ф. Шостак. Экстремальное регулирование буровыми машинами вращательного действия, - Изв. ВУЗов. Горный ж-л, 1963, № 1, с.85-87.

60. A.A. Волков. Перспективы создания буровых установок с самонастраивающимися системами управления. - Изв. ВУЗов. Горный журнал, 1963, № 1, с. 150-157.

61. М.Г. Водяник. Разработка и исследование системы автоматического регулирования бурильными машинами с двухдифференциальным приводом переменного тока: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Новочеркасский политехнический ин-т им. С. Орджоникидзе. - Новочеркасск, 1979. - 18 с.

62. Г.М. Маслюк, А.Б. Пащевский. Автоматизация регулирования скорости подачи шпинделя электрических колонковых сверл. - Горные машины и автоматика, 1967, № 1, с. 12-13.

63. Г.М. Маслюк, И.П. Кулишенко, С.П. Прилепский. Пневматическая буровая машина с автоматическим регулированием осевого усилия. -Горные машины и автоматика, 1967, № 7, с.103-105.

64. С.Ф. Воротников. Определение рационального режима вращательного бурения шпуров по износу резцов. - В кн.: Передовой опыт в строительстве и эксплуатации шахт. Вып. 4. М.: Недра, 1967, с.41-42.

65. А.И. Талько. Стоимостной метод выбора буровых резцов и режимов при вращательном бурении. - Изв. ВУЗов, Горный журнал, 1968, Ш 8, с.51-56.

66. Ю.И. Епифанцев. Стоимостной метод определения оптимального режима вращательного бурения шпуров. - Проектирование и строительство угольных предприятий, 1966, № 6, с.47-50.

67. Н.Г. Петров, М.М. Авербух. Расчет времени работы бурильных установок. - В кн.: ИГД им. А. А. Скочинского. Научн. сообщ. вып. 190. Научные и технические проблемы проведения горных выработок. М., 1980, с.41-44.

68. Н.Г. Петров, М.М. Авербух. Перспективные направления и пути создания систем автоматического управления процессом бурения шпуров. - В кн.: НИПИГОРМАШ. Тр. ин-та. Вып. 112. Станки и оборудование для бурения скважин и шпуров. Свердловск, 1978, с. 138142.

69. Л.И. Барон. О познавательной ценности экспериментально статистического метода в науке о механическом разрушении горных пород. - ИГД им. Скочинского / Научн. сооб . вып. 113, 1973.

70. A.B. Докукин и др. Динамические процессы горных машин. — М.: Наука, 1972.

71. В.Н. Мамонтов. Исследование работы инструмента по крепким породам при повышенных режимах сверления шпуров: Дне. канд. техн. наук. —Новочеркасск: НПИ, 1972. — 183с.

72. В.Г. Михайлов. Сверление шпуров. М.: Металлургиздат., 1947.

73. В.И. Павленко. Исследование и разработка инструмента, армируемого малокобольтовыми твердыми сплавами для сверления крепких пород: Дис. канд. техн. наук. Новочеркасск: НПИ , 1972. - 193с.

74. В.Г. Михайлов. Горный инструмент. М.: Углетехиздат, 1959. — 298с.

75. Статистические методы в инженерных исследованиях./ Учебное пособие (лабораторный практикум) . М.: Высшая школа, 1983. — 216с.

76. М.М. Протодьяконов. Методика рационального планирования экспериментов. М., изд. Ин-та горного дела им. A.A. Скочинского, 1962.

77. Ю.В. Завадский. Планирование эксперимента в задачах автомобильного транспорта.: Учебное почобие. М.: МАДИ, 1978, -156 с.

78. Л.И. Барон, Л.Б. Глатман. Методика испытаний горных пород на контактную прочность: ИГД им. Скочинского , 1961. — 245с.

79. Л.Т. Дворников, Ю.А. Прядко. Стенд для исследования процессов бурения горных пород. Патент РФ на изобретение № 2005879 Заявл. 30.03.1992, опубл. 15.01.1994 , бюл. №28

80. Л.Н. Федоров и др. Устройство для бесконтактного измерения температуры забоя скважины в процессе бурения. Патент РФ на изобретение № 2326240. Заявл. 15.05.2006, опубл. 10.06.2008.

81.М.Г. Крапивин, Н.Г. Петров, С.Г. Мирный. Стенд для испытаний инструмента вращательного бурения. Ас. № 1687760. Заявл. 13.01.1989, опубл. 01.10.1991, бюл. №40.

82. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Стенд для исследования режимных параметров бурения горных пород // Студенческая научная весна - 2012 : материалы регион, науч.-техн. конф. (конкурса науч.-техн. работ) студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Рост, обл., 24-25 мая 2012 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск : ЛИК,2012.-С. 111-112.

83. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Стенд для исследования режимов бурения горных пород. Патент РФ на изобретение № 2516042. Заявл. 03.12.2012, опубл. 20.05.2014, бюл №14.

84. Свидетельство об утверждении типа средств измерений. [Электронный ресурс] - Режим доступа: httn://www.lcard.rn/image/ser-ltr.ipa

85. P.A. Макаров. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. М., «Машиностроение», 1975. - 288 с.

86. A.B. Гарманов. Крейтовая система LTR. Руководство пользователя. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.1card.ru/down1oad/ltr.pdf

87. П.М. Алабужев, В.Б. Геронимус, JI.M. Минкевич, Б.А. Шеховцев. Теория подобия и размерностей. Моделирование. М., «Высшая школа», 1968.-340 с.

88. В.Ф. Замышляев, A.A. Грабский, Д.А. Кузиев, H.A. Абдуазизов. Сравнительный анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований момента сопротивления вращению шнекофрезерного рабочего органа карьерного комбайна. // Горный информационно-аналитический бюллетень, выпуск 11. - М.: Изд-во МГГУ, 2007, с. 15-23.

89. Л.И. Кантович, A.A. Грабский. Влияние конструктивных, технологических и виброреологических параметров на производительность карьерного комбайна со шнекофрезерным рабочим органом // Горное оборудование и элеткромеханнка №1, ООО «Издательство «Новые технологии», 2009, с. 5 - 11.

90. П. Мюллер и др. Таблицы по математической статистике. / П. Мюллер, П. Нойман, Р. Шторм; Пер. с нем. и предисл. В.М. Ивановой. - М.: Финансы и статистика, 1982. - 278 с.

91. Гринько Д.А. Физическое моделирование режимных параметров бурения шпуров с наложением на инструмент осевых и моментных импульсов // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 1; URL: www.science-education.ru/115-12263 (дата обращения: 12.11.2014).

92. H.A. Малевич. Горно-проходческие машины и комплексы. Учебник для вызов. 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1980. - 384 с.

93. Л.И. Кантович, В.Н. Гетопанов. Горные машины: Учеб. для техникумов. - М.: Недра, 1989 г. - 304 с.

94. Н.И. Сысоев, Ю.Ф. Литкевич, С.Г. Мирный. Выбор и обоснование параметров скоростного бурения шпуров. Известия высших учебных за-ведений. Северо-Кавказский ре-гион. Технические науки. 1998. №3.-с.89-92.

95. Н.И. Сысоев, Д.А. Гринько, A.A. Гринько. Обоснование критерия управления частотой вращения резцов для сверления шпуров. Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования: материалы I Междунар. науч.-практ. конф. «Горная электромеханика-2014», 27-30 окт. 2014 г., Пермь / Перм. нац. исслед. политехи, ун-т. -Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехи, ун-та, 2014, - с. 71-75

96. С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Исследование влияния частоты вращения бурового резца на техническую скорость бурения. Студенческая научная весна - 2011: материалы регион, науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2011. - С. 288-290

97. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Мехатронная бурильная машина для угольных шахт Восточного Донбасса. Горное оборудование и электромеханика. - 2013. - №4. - С. 17-19.

98. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Обоснование структуры и рациональных режимных параметров мехатронной бурильной машины // Горное оборудование и электромеханика № 9, ООО «Издательство «Новые технологии», 2011, с. 24 - 28.

99. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Алгоритм управления движением бурового резца мехатронной бурильной машины. Результаты исследований - 2012. материалы 61-й науч. конф. профессорско-преподават. состава, науч. работников, аспирантов и студентов / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. - с. 73-76.

100. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Мехатронное управление режимными параметрами бурения. Академические и фундаментальные исследования молодых ученых России и Германии в условиях глобального мира и новой культуры научных публикаций: материалы Междунар. молодеж. конф., г. Новочеркасск, 4-5 окт. 2012 г./ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: Лик, 2012. - с. 260263.

101. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, H.H. Буренков, Д.А.Гринько. Повышение скорости бурения шпуров путем наложения на инструмент импульсов осевого усилия и крутящего момента // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: Сб. тр. XII междунар. науч. - практ. конф. «Чтения памяти В.Р. Кубачека», 24-25 апр. 2014 г. / Оргкомитет: Ю.А. Лагунова, Н.М. Суслов; Уральский гос. горный ун-т. - Екатеринбург: Урал. гос. горный ун-т, 2014. - С. 120 — 123.

102. Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько. Бурильная машина с моментно-импульсным механизмом воздействия на инструмент // Результаты исследований - 2011 : материалы 60-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) -Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2011. - С. 75-79.

Листинг программы для расчета рациональных режимных параметров

бурения

unit Unitl;

{$mode objfpc} {$H+}

interface

uses

Classes, SysUtils, FileUtil, TAGraph, TARadialSeries, TASeries, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls, ExtDlgs, Math; type {TForml }

TForml = class(TForm) Button 1: TButton; Button2: TButton; Button3: TButton; Button4: TButton; Button5: TButton; Chart 1: TChart; Chart2: TChart; Edit24: TEdit; Label24: TLabel; SerVi: TLineSeries; Edit 18: TEdit; Edit 19: TEdit; Edit20: TEdit; Edit21: TEdit; Edit22: TEdit; Edit23: TEdit; Label 18: TLabel; Label 19: TLabel; Label20: TLabel; Label21: TLabel; Label22: TLabel; Label23: TLabel; SerLt: TLineSeries; SerVtx: TLineSeries; SerNo: TLineSeries; Editl: TEdit; Edit 10: TEdit;

Editl 1: TEdit; Edit 12: TEdit; Editl3: TEdit; Edit 14: TEdit; Editl 5: TEdit; Editl6: TEdit; Editl 7: TEdit; Edit2: TEdit; Edit3: TEdit; Edit4: TEdit; Edit5: TEdit; Edit6: TEdit; Edit7: TEdit; Edit8: TEdit; Edit9: TEdit;

GroupBoxl: TGroupBox; GroupBox2: TGroupBox; GroupBox3: TGroupBox; Label 1: TLabel; Label 10: TLabel; Labelll: TLabel; Label 12: TLabel; Label 13: TLabel; Label 14: TLabel; Label 15: TLabel; Label 16: TLabel; Label 17: TLabel; Label2: TLabel; Label3: TLabel; Label4: TLabel; Label5: TLabel; Label6: TLabel; Label7: TLabel; Label8: TLabel; Label9: TLabel; ListBoxl: TListBox;

procedure ButtonlClick(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure Button3Click(Sender: TObject); procedure Button4Click(Sender: TObject); procedure Button5Click(Sender: TObject); procedure Editl7Change(Sender: TObject); procedure Editl8Change(Sender: TObject); procedure FormCreate(Sender: TObject);

private

{private declarations} public

{public declarations } end; var

Forml: TForml; implementation const gr=57.29; var

ntek,nitek,c0,m,r,rp,Fz0,pk,PC0,PCmax,PCmin,nt,ny,nm,nmin,c4,l,nmax,tau,ga

m,mul,ksk,kfp,kfi,c5,c6,kd,fi,Sopt,deln,nO,Vtxvmax,nopt,no,Sl,Vtpv,kr,ko

:real;

N,Vox,Tz,r3,Fzpr,w,a,c7,bet,del,c8,cl,c2,di,tb,dtb,Fzt,dy5Lst,Vtxv,Tn,Tzb,Lw, mkr,kfm,N 1 ,Hwbv,Vtxvimax,nimin,nimax,dni,Vtpvi,S2, Vtxvi,nopti :real; Lt,VtxI,Hwbrv,VtxvO,VtxiO,rc,c3,Smax,Skr,S,Tkr,h,vj,vl,v2,cal,alf,kb,b4,xO,al ,z,dl,b3,d2,d3,d4,d5,nTm,Q,lamr,kft,lamp,ap :real; k,Lb,Lbt,Vsr,nv 1 ,nv2,Lstt,Vtex,dn,nO 1 ,nin,nik,delni,Vi,ni,b,c :real; tip,i,j -.integer; ($R *.lfm} {TForml } procedure vivod; begin

Forml.SerNo.AddXY (nO,Vsr); Form 1 .SerVtx.AddXY (nO,Vtex); {Forml .SerLt.AddXY(tb,S 1*10);} end;

procedure vivod2; begin

Forml.SerVi. AddXY (ni,Vtpvi); end;

{function GetVtxmax (Lt,nO:real):real; begin

Sl:=(PC0/(0.127*pk*exp(0.4*ln(n0))-kd*Fz0)*c6); Vtpv:=Sl*nO;

{c7 :=sin((bet+del)/gr)/cos((bet+del)/gr);

c8:=sin(bet/gr)/cos(bet/gr);

cl:=(c7-c8)/(l+0.0875*c8);

di:=w*pk*a*c 1*0.1;

Fzt :=Fz0+(di* Lt* c2)/1E6;

dy:=0.016*a;}

c2:=m*(r*r-rp-rp)/(2*r3);

Lst:=((Sl)/(2*3.14*r3*w*pk*a))*((Fzpr)/(c2*(tan((bet+del)/gr)-tan(bet/gr)))-dy)* 10000;

Lw:=3;

Result:=kr*ko*N/(1 / (Vtpv*0.001)+1 /V ox+Tz/Lst+(Tn+Tzb)/Lw)* 1000; end;

function GetVtxImax (Fzt,nO,ni:real):real; begin

Vtpvi:=(-2.86E-6*nopt*nopt+1.95E-3*nopt+3.36E-5*ni-3.3E-5*ni+1.51E-7*nopt*ni-0.142)*4E3;

S2:=(PC0/(0.127*pk*exp(0.4*ln(nopt))-kd*Fz0)*c6);

c7.-sin((bet+del)/gr)/cos((bet+del)/gr);

c8 :=sin(bet/gr)/cos(bet/gr);

cl :=(c7-c8)/(l+0.0875*c8);

c2 :=in*(r*r-rp-rp)/(2 *r3);

di:=w*pk*a*cl *0.1;

Fzt:=FzO+(di*Lt*c2)/l E6;

dy:=0.016*a;

Lst:=((S2)/(2*3.14*r3 *w*pk*a))*((Fzpr)/(c2 *(tan((bet+del)/gr)-tan(bet/gr)))-dy)* 10000; Lw:=2.5;

Result:=kr*ko*N/(l/(Vtpvi*0.001)+l/Vox+Tz/Lst+(Tn+Tzb)/Lw)*1000; end;

function G etNopt(nmin,nmax,Ni: real) :real; begin n0:=nmin;

deln:=(nmax-nmin)/Ni;

Vtxvmax:=0;

nopt:=n0;

Vtxv:=0;

kr:=0.79;

ko:=l;

N:=l;

Vox:=13.2;

Tz:=3;

r3:=15;

Tn:=2;

Tzb:=l;

repeat

Lt:=Lt+2*3.14*r3*dtb*n0; Vtxv:=GetVtxmax (Lt,n0); if (Vtxvmax<Vtxv) and (Lst>0) then begin Vtxvmax:=Vtxv; nopt:=n0; end else exit;

e

Forml.ListBox 1 .Items. Add(,nO='+FloattoStr(round(nO))+'o6/MHH'+' Vtpv=,+FloattoStr(round(Vtpv))+,MM/MHH,+' Vtxv=M-FloattoStr(round(Vtxv))+'MM/MHHV Lst-+FloattoStrF(Lst,fffixed,8,2)+,mnM'); vivod;

nO:=nO+deln; tb:=tb+dtb; Result:=nopt; until nO>nmax; end;

function GetNopti(nopt,Ni:real):real; begin

Vtxvimax:=0; nimin:=10*nopt; nimax:=20*nopt; dni:=(nimax-nimin)/Ni; ni:=nmin; kr:=0.79; ko:=l; N:=l; Vox:=13.2; Tz:=2; r3:=15; Tn:=2; Tzb:=l; repeat

Lt:=Lt+2*3.14*r3*dtb*nopt; Vtxl: =Get VtxImax(Lt,nO,ni); if (VtxvImax<VtxI) and (Lst>0) then begin

VtxvImax:=VtxI; nopti:=ni; end else exit;

Forml .ListBox 1 .Items. Add('ni='+FloattoStr(round(ni))+,HMn/MHH,+' Vtpvi-+FloattoStr(round(Vtpvi))+,MM/MHH'+' Vtxi=,+FloattoStr(round(Vtxi))+,MM/MHH,+'

Lst-+FloattoStrF(Lst,fffixed,8,2)+'ninM'); ni:=ni+dni; tb:=tb+dtb; Result:=ni; until ni>nimax; end;}

procedure TForml .ButtonlClick(Sender: TObject); begin

tau :=StrToFloat(Edit7 .Text);

gam:=StrToFloat(Edit8.Text);

mul:=StrToFloat(Edit9.Text);

pk:=StrToFloat(Editl .Text);

m:=StrToFloat(Edit2 .Text);

r:=StrToFloat(Edit3 .Text);

rp:=StrToFloat(Edit4.Text);

Fzpr:=StrToFloat(Editl3.Text);

w:=StrToFloat(Edit 14.Text);

a:=StrToFloat(Editl5.Text);

bet:=StrToFloat(Edit 17.Text);

del:=StrToFloat(Editl6.Text);

PCmax:=StrToFloat(Edit5.Text);

l:=StrToFloat(Edit6.Text);

fi:=StrToFloat(EditlO.Text);

ksk:=StrToFloat(Editl2.Text);

kd:=StrToFloat(Editl l.Text);

{-----Приеовение начальных условий и расчет коэффициентов-----}

с0:=0.215;

с4:=48*2Е11 * 1.025Е-7;

c5:=2*sin(tau/gr)*sin((tau+gam)/gr);

k fp :=(cos (gam/gr)-mu 1 * s in (gam/gr))/c 5;

kfi:=sin(fi/gr);

Tkr:=650;

rc:=r+0.5;

c3:=sqrt(1.85*rc*rc-0.85*r*r); Q:=30; lamr:=0.112; kft:=0.81; lamp:=0.591E-3; ap:=0.83E-2;

{--------------Расчет начальных условий бурения---------------}

FzO:=m*(r-rp)*cO; nt:=4E5/pk;

ny:=300*sqrt(c4/(PCmax*l*l*l));

nm:=700-3.96*exp(0.67*ln(Pk))-(exp(0.9*ln(180/Fz0)))*Fz0;

{----------Определение граничных условий----------------------}

if nm<ny then nmin:=nm else nmin:=ny; if nmin>nt then nmin:=nt else nmin:=nmin; if (nm<ny) then nmax:=nm else nmax:=ny; if nmax<nt then nmax:=nt else nmax:=nmax; PCmin:=4*pk;

Sopt:=12.3*exp(-0.333*ln(pk/44));

Smax:=m*sin(tau/gr)*(c3-0.35*rc); Skr:=5*m;

if Sopt>Smax then S:=Smax else S:=Sopt; if S>Skr then S:=Skr else S:=S; PC0:=PCmax; h:=(l/m)*S*sin(fi/gr);

vj:=4E5*Q/(60.0*pi*exp(2.0*ln(2.0*rc)))+pi*r3*nmax/300.0;

v 1 :=exp(0.3 *ln( 1.2));

v2 :=exp(0.7 *ln(vj));

eal:=0.019;

alf:=cal*v2/vl;

kb:=(ksk/kd)*1.0/e5;

Ь4:=(0.016*a)/(del/gr)+(kb*h)/2.0;

x0:=0.2*alf/((del/gr)*lamr)*b4;

al:=mul*pk*r3*nmax*((0.016*a)+2.35*kb*h)*kft/10000.0;

z:=0.85*exp(0.68*ln(x0));

d 1 :=mul*pk*r*((0.016*a)+2.35*kb*h)*kft/10000.0;

b3:=sqrt((0.016*a))+sqrt(kb*h);

d2:=0.058*lamp*sqrt(r/ap)*b3;

d3:=alf7(pi*z)*((0.016*a)/(del/gr)+kb*h/2.0);

d4:=sqrt(d2!|td2+4*dl *d3/Tkr);

d5 :=Tkr*(d2+d4)/(2.0*d 1);

nTm:=d5*d5;

if nmax>nTm then nmax:=nTm else nmax:=nmax; //ListBox 1 .Items. Add('nr='+FloattoStr(round(nt))+'o6/MH»'); //ListBox 1 .Items. Add('ny='+FloattoStr(round(ny))+'o6/MHH'); //ListBox 1 .Items.Add('nm-+FloattoStr(round(nm))+'o6/MHH'); //ListBox 1.Items. Add('nTm-+FloattoStr(round(nTm))+'o6/MHH'); //ListBoxl.Items.Add('nmax-+FloattoStr(round(nmax))+,oб/мин,); //ListBoxl.Items.Add('nmin-+FloattoStr(round(nmin))+,o6/MiiH'); {ListBox 1.Items. Add('Sopt= ,+FloattoStrF(Sopt,fffixed,8,2)+,MM/o6'); ListBox 1 .Items. Add('Smax= ,+FloattoStrF(Smax,ffflxed,8,2)+,мм/oб,); ListBox 1.Items. Add('Skr= ,+FloattoStrF(Skr,fffixed,8,2)+,MM/o6');} //ListBox 1 .Items. Add('S= ,+FloattoStrF(S,fffixed,8,2)+,MM/o6'); //ListBox 1.Items. Add('PC = ,+FloattoStr(round(PC0))+,H'); k:=StrtoFloat(Edit22.Text);//кoлIIчecтвo шпуров L\v:=StrtoFloat(Edit23.Text); //глубина шпура Lb:=k*Lw; //общая глубина бурения nv 1 :=StrtoFloat(Edit20.Text); nv2:=StrtoFloat(Edit21 .Text); deln:=StrtoFloat(Edit 19.Text); n0:=nvl-deln; tb:=0.01;

dtb:=StrtoFloat(Editl 8.Text);

c7:=sin((bet+del)/gr)/cos((bet+del)/gr);

c8 :=sin(bet/gr)/cos(bet/gr);

cl :=(c7-c8)/(l+0.0875*c8);

di:=w*pk*a*c 1 *0.1;

r3:=15;

Lt:=0;

c2: =m* (r * r-rp -rp)/(2 * r3);

Lbt:=0;

kr:=0.8;

ko:=l;

N:=l;

Vox:=13;

Tz:=2;

Tn:=2;

Tzb:=2;

repeat

nO:=nO+deln;

ListBoxl.Items. Add('n = '+FloattoStr(roimd(nO))); i:=0;

{n01:=n0;} repeat

{n01:=n01-0.06;} Lt:=Lt+2*3.14*r3 *dtb*n0; Fzt:=FzO+(di*Lt*c2)/l E6; {if Fzt>Fzpr then begin if i=0 then Lstt:=Lbt;

ListBoxl.Items. Add('------------Замена резца по затуплению------------');

ListBoxl.Items. Add(' Текущая стойкость Lst = M-FloatToStr(Lstt)); i:=i+l; Fzt.=0; Lt:=0; end;} b:=0.45; c:=0.4;

c6:=l/(-0.81*ksk*kfp*kfi*exp(b*ln(n0))*(r-rp)); S1 :=(PC0/(0.127*pk*exp(c*ln(nO)))-kd*Fzt)*c6; if Sl>5*m then begin

//ListBoxl.Items.Add('------------Большая подача------------');

Sl:=5*m; end; Vtpv:=Sl*nO; Lbt:=Lbt+Vtpv*dtb;

//ListBoxl. Items. Add(,V-+FloatToStr(round(Vtpv))+' S

'+FloatToStrf(S 1 ,fffixed,8,2)+' n ='+FloatToStrf(nO,fffixed,8,3)+'

Lbt-+FloatToStrf(Lbt,fffixed,8,2)+' tb='+FloatToStrf(tb,fffixed,8,2)+' Fz= '+FloatToStrf(Fzt,fffixed,8,2)); tb:=tb+dtb; if Vtpv<=200 then begin if i=0 then Lstt:=Lbt;

ListBoxl.Items. Add('------------Замена резца по скорости------------');

ListBoxl.Items.Add(' Текущая стойкость Lst = '+FloatToStr(Lstt)); i:=i+l; Fzt:=0; Lt:=0; end; until Lbt>=Lb; Vsr:=Lb/(tb-dtb); if i=0 then begin

Vtex:=((kr*ko*N)/((l/(Vsr*0.001))+(l/Vox)+((Tn+Tz)/(Lw*0.001))))*1000; ListBoxl.Items. Add(' Vsr = 4-FloatToStrF(Vsr,fffixed,8,2)+' Lb = '+FloatToStr(Lbt)+' tb = 4-FloattoStrf(tb-dtb,fffixed,8,2));

ListBoxl.Items.Add(' Vtex = 4-FloatToStrF(Vtex,fffixed,8,2)); ListBoxl.Items.Add('—Количество замен инструмента = '+InttoStr(i)); ListBoxl.Items. Add('');

ListBoxl .Items.Add('---------------Новая частота--------------');

Lbt:=0; tb:=0.01; Lt:=0; Fzt:=0; end; if i=l then begin

Vtex:=((kr*ko*N)/((l/(Vsr*0.001))+((l^ n+Tz)/(Lw*0.001 ))))* 1000;

ListBoxl.Items. Add(' Vsr = ,+FloatToStrF(Vsr,fffixed,8,2)+' Lb = '+FloatToStr(Lbt)^-, tb = '+FloattoStrf(tb-dtb,fffixed,8,2));

ListBoxl.Items. Add(' Vtex = ,+FloatToStrF(Vtex,fffixed,8,2)); ListBoxl. Items. Add('—Количество замен инструмента = MTnttoStr(i)); ListBoxl.Items.Add('');

ListBoxl .Items.Add('---------------Новая частота--------------');

Lbt:=0; tb:=0.01; Lt:=0; Fzt.-O;

end;

ifi>l then begin

Vtex:=((kr*ko*N)/((l/(Vsr*0.001))+(( 1 A^ox)*i)+((Tz*i)/(Lstt*0.001 ))+((Tn+T z)/(Lw*0.001))))*1000;

ListBoxl.Items.AddC Vsr = '+FloatToStrF(Vsr,fffixed,8,2)+-' Lb = '+FloatToStr(Lbt)+' tb = '+FloattoStrf(tb-dtb,fffixed,8,2));

ListBoxl.Items. Add(' Vtex = '+FloatToStrF(Vtex,fffixed,8,2)); ListBoxl.Items.Add('—Количество замен инструмента = '+InttoStr(i)); ListBoxl.Items. Add('');

ListBoxl .Items.Add('---------------Новая частота--------------');

Lbt:=0; tb:=0.01; Lt:=0; Fzt:=0; end; vivod;

until nO>nv2-deln; end;

{-----------Иммитация работы машины--------------}

{tb:=0;

SerNo.Clear;

Lt:=0;

Dtb:=0.1; //Интервал приращения времени

Ntek:=GetNopt(nmin,nmax, 15);// Определение оптимальной частоты вращения

Nitek:=GetNopti(Ntek, 15);

VtxvO:=GetVtxmax(Lt,Ntek); //идеальная скорость в этих условиях VtxiO:=GetVtxImax(Lt,Ntek,Nitek); //идеальная скорость с импульсами {if VtxvO>=VtxiO then tip:=l else tip:=0;//Bbi6op способа бурения} repeat

Lt:=Lt+2*3.14*r3*dtb*Ntek; Vtxv:=GetVtxmax(Lt,Ntek); Vtxi:=GetVtxImax(Lt,Ntek,Nitek); if (Vtxv<Vtxv0*0.8) and (tip=l) then begin

Ntek:=GetNopt(nmin,nmax,15);// Определение оптимальной частоты вращения

Nitek:=GetNopti(Ntek, 15);

VtxvO:=GetVtxmax(Lt,Ntek); //идеальная скорость в этих условиях VtxiO:=GetVtxImax(Lt,Ntek,Nitek); //идеальная скорость с импульсами if VtxvO>=VtxiO then tip:=l else tip:=0;//Bbi6op способа бурения end;

if (Vtxi<Vtxi0*0.8) and (tip=0) then begin

Ntek:=GetNopt(nmin,nmax,15);// Определение оптимальной частоты вращения

Nitek:=GetNopti(Ntek, 15);

VtxvO:=GetVtxmax(Lt,Ntek); //идеальная скорость в этих условиях VtxiO:=GetVtxImax(Lt,Ntek,Nitek); //идеальная скорость с импульсами if VtxvO>=VtxiO then tip:=l else tip:=0;//Bbi6op способа бурения end;

vivod;// вывод графиков tb:=tb+Dtb until tb>10;

kfm:=(sin(gam/gr)+mul*cos(gam/gr))/c5;

mkr:=0.071*pk*r!,!exp(0.3*ln(nopt))*(kd*Fz0+0.96*ksk*Sopt*(r-rp)*kfm)/1000;

N1 :=(mkr*nopt)/9750+(PC0*Sopt*nopt)/61200000;

ListBoxl.Items. Add('MKp = *+FloattoStr(round(mkr))+' Н*м;'+' N1= '+FloatToStr(N 1)+' кВт'); Hwbv:=0.37*Nl/Vtpv;

ListBoxl.Items.Add('Hwbv = ,+FloattoStr(Hwbv)+' квт*ч/шпм;'); Vtpi:=-2.86E-6*nopt*nopt+1.95E-3*nopt+3.36*10E-5*noi-3.3E-5*nmi+l .51*10E-7*nopt*nmi-0.142; procedure TForml.Button2Click(Sender: TObject); begin

Forml.ListBoxl.Clear; end;

procedure TForml.Button3Click(Sender: TObject); begin SerNo.Clear; SerVtx.Clear; SerLt.Clear; SerVi.Clear; end;

procedure TForml.Button4Click(Sender: TObject); begin

Chartl.SaveToBitmapFile(,pk-+FloattoStr(pk)+';'+'a=,+FloattoStr(a)+';'+,.bmp' );

end;

procedure TForml.Button5CHck(Sender: TObject); begin

nopt:=StrToFloat(Edit24.Text);

nin:=nopt*10;

nik:=nopt*45;

delni:=100;

ni:=nin-delni; repeat

ni:=ni+delni;

Vtpvi :=(-2. 86E-6*nopt*nopt+1.95 E-3 *nopt+3.3 6E-5 *ni-3.3 E-5 *ni+1.51E-7 *nopt*ni-0.142)*4E3;

ListBoxl.Items.Add(' Vi = '+FloatToStrF(Vtpvi,fffixed,8,2)+' ni = '+FloatToStr(ni)); vivod2; until ni>=nik; end;

procedure TForml.Editl7Change(Sender: TObject);

begin

end;

procedure TForml.Editl8Change(Sender: TObject);

begin

end;

procedure TForml.FormCreate(Sender: TObject);

begin

end;

end.

УТВЕРЖДАЮ:

Технический директор главный инженер

£)АО "Шахтоуправление уА "Обуховская"

Д.М. Дутов

/

цс^^т- 2014 г.

Протокол

г. Зверево, Ростовская обл.

«21» ноября 2014 г.

хронометражных наблюдений за процессом бурения шпуров в забое ВПШ-500 (запад) шахты ОАО «Шахтоуправление «Обуховская» и рекомендации по повышению эффективности бурения шпуров вращательным способом

Цель наблюдений - определить затраты времени на основные и вспомогательные операции процесса бурения шпуров самоходными бурильными установками, необходимые для оценки адекватности математической модели имитационного бурения шпуров.

Задачи наблюдений:

- установить затраты времени на замену бурового инструмента, наведение инструмента на шпур, забуривание резца в шпур, непосредственное бурение шпура, время обратного хода податчика;

- установить общие затраты времени на бурение каждого отдельно взятого шпура;

- установить затраты времени на бурение комплекта шпуров, пробуриваемых одним резцом по породе;

- установить характер и интенсивность износа резцов, применяемых для бурения шпуров.

Кроме того необходимо было отобрать образцы буримой породы для испытаний в лаборатории ЮРГПУ(НПИ) им. М.И. Платова на контактную прочность и абразивность;

Объект наблюдений: самоходная бурильная установка УБШ-313А

Способ и режимы бурения: способ - вращательный; величина осевого усилия - 18 кН; частота вращения штанги - 151 об/мин;

Условия бурения: глчбина шпура - 2.8 м; крепость породы по шкале проф. М.М. Протодьяконова 7-9: абразивность - 25-30 мг;

Тип используемого инструмента: РШ-140

Оборудование: секундомер C-1I-16.

Комиссия в составе:

Стампольский И.В. - зам. главного инженера по производству ОАО "Шахтоуправление "Обуховская",

Буренков H.H. - к.т.н., доцент кафедры «Нефтегаюпромысловые н горные машины и оборудование» ЮРГПУ (НГ1И) им. М.И. Платова.

Гринько Д.Д. - ассистент кафедры «Нефтегазонромысловые и горные машины и оборудование» ЮРГПУ (НИИ) им. М.И. Платова

провела хронометражные наблюдения за процессом б> рения шпуров в забое ВПШ-500 (запад) и получила результаты, указанные в таблице 1

Таблица 1 - Результаты хронометрзжных наблюдений

1 Время, с 2'

ГЗ Я 1 S"1 j i 1 _ Z)

и =! 1' 1 1 Замены инструмента Наведения на шп\р ( Забурива-ння J Б>рения j Обратно-| i о хода 1 \ о = л 2 S 2 ! Ь з с_ ; !

1 1 : 115 71 84 217 16 0.77 1

1 2 1 - 57 27 231 1 15 0.73 о

I 3 1 - 67 23 256 ! 15 0.66 з §

1 4 1 - 55 41 295 ! 16 0.57 = С. ZJ с

1 5 ' - 48 15 387 i 17 0.43 >1 1С !

1 6 1 - 61 22 475 16 0.35 !

Ср ; знач. 115,0 59.8 35.3 310,2 ' 15,8 0.59

Итого 115 359 212 1861 95

(4%) (14%) (8%) (70%) 1 (4%)

У = = 2642 (100%)

2 1 197 32 48 82 16 2.05 ..... О

~> 2 - 44 74 88 15 1.91 О с

! 2 3 - 75 35 75 16 2.24

1 2 4 , - 39 22 74 16 2,27 н. ^ >>

i 2 5 - i 45 1 39 72 15 2.33

2 ; 6

I 51 I 15 77 I 16 2.18 !

Ср.

197.0 47,7 1 38,8 , 78.0 1 15,7 2.16

знач.

Итого

197 286 , 233 468 : 94 (16%) (22%) { (18%) (37%) 1 (7%) I

Т= 1278(100%)

Для определения суммарных и средних затрат времени на бурение были выбраны характерные результаты бурения двумя резцами РШ-140 - одним по породе, другим по углю. При бурении по породе наибольшая доля времени приходится непосредственно на бурение (.70%). Поэтому для повышения эффективности процесса необходимо принимать меры направленные 11а снижение времени, затрачиваемого на данную операцию. Результаты б\ рения шпуров по углю свидетельствуют о значительном уменьшении доли времени на (прение (37%) и одновременном увеличении долей времени на вспомогательные операции. При бурении шпуров по породе наблюдается четкая закономерность снижения скорости бурения каждого последу ющего шпура. При бурении шпуров по углю такая закономерность отсутствует ввиду малой интенсивности износа инструмента и нестабильности усилия и свойств угольного массива.

1. Для бурения шпуров по углю и по породам в условиях забоя ВПШ-500 (запад) шахты ОЛО «Шахтоуправление «Обуховская» используются дорогостоящие резцы типа РШ-140 с вооружением из алмазно-твердосплавных пластин. Применение резцов типа РШ-140 позволяет досшчь средней скорости бурения по породе 0.59 м/мин, но углю - 2,16 м/мин. Однако анализ характера износа резца РШ-140 (рис. 1) показывает, что в процессе бурения происходит касание корпуса резца со стороны задней грани о забой, что ведет к существенному снижению скорости бу рения. Для устранения этого недостатка рекомендуется осуществлять снятие лишнего мстатла с корпуса путем заточки в соответствии с рисунком 2, используя при этом специально изготовленный шаблон для контроля геометрии обтачиваемых перьев резца.

2. В условиях забоя ВПШ-500 (запад) шахты ОАО «Шахтоуправление «Обуховская» возможно применение менее дорогостоящих резцов тина РП-42. армированных пластинами из вольфрамо-кобальтового твердого сплава. Для достижения резцами РП-42 соизмеримых показателей скорости с резцами РШ-140 необходимо в процессе бурения обеспечить максимальные значения осевого усилия, реализуемые бурильной установкой, а также снизить

Выводы и предложения:

Рисунок 2 -Схема заточки Р111-140

Рисунок 1 - Характер износа резца РШ-140

1 - зона касания корпуса резца о забой

частоту вращения бу ровой штанги до 80-100 об/мин применительно к породам данной прочности и абразивггости.

3. При бурении шпу ров по у глю наблюдается нестабильность изменения скорости бурения, вызванная непостоянством осевого усилия, так как. в отличие от бурения шпуров по породе, величина давления в гидросистеме устанавливалась произвольно ниже максимально возможной величины необходимой при бурении шпу ров по породе.

Для устранения этого недостатка следует применять на машине фиксированные положения регу лятора давления.

4. Для существенного повышения скорости бурения по породе резцами РП-42, армированными вольфрамо-кобальтовым твердым сплавом, необходимо при бурении шпуров корректировать частоту вращения, уменьшая ее значение в соответствии с результатами расчетов полученных на математической модели, разработанной в диссертационной работе Гринько Д.А., для чего бурильная машина должна иметь регулируемый привод.

5. Совмещение операций по замене инструмента с операциями по переходу от пробуренного шпура к следующему позволяет сократить время, затрачиваемое на непроизводительные операции, и тем самым повысить техническую скорость бурения на 10-15% при бурении по породе. Для этого следует оснастшь бурильную установку устройством для автоматической замены инструмента, разработанной в ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова.

Буренков Н.Н.

Гринько Д.А.

АКТ

о внедрении рекомендаций по диссертационной работе Гринько Дмитрия Александровича «Метод расчета и поддержания рацион&тьных режимных параметров б>рильной машины мехатрониого класса»

Настоящим актом подтверждается, что разработанные рекомендации по повышению эффективности бурения шпуров, а также конструктивные решения отдельных элементов и узлов бурильной установки 1гриняты к внедрению з ОАО «Шахтоуправление «Обуховская»

Технический директор - главный инжен< ОАО «Шахтоу правление «Обуховская»

Дутов Д.М.

утверждаю

Акт

О внедрении в учебный процесс

Новочеркасск

«<5» а 2015 г.

Комиссия в составе начальника учебно-методического управления ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова Кравченко Ж.В., декана факультета геологии, горного и нефтегазового дела доцента, к.т.н. Забабурина В.М., заведующего кафедрой нефтегазопромысловых и горных машин и оборудования (НГПиГМиО) профессора, д.т.н. Сысоева Н.И., ассистента кафедры НГПиГМиО Гринько Д.А., составила настоящий акт о том, что результаты научных исследований, полученные в ходе выполнения диссертационной работы Гринько Д.А., в виде пакета прикладных программ по имитационному моделированию функционирования бурильных машин мехатронного класса, разработанной автором на основе новых зависимостей, учитывающих совместное наложение на инструмент импульсов осевого усилия и крутящего момента, по критерию достижения максимальной технической производительности, внедрены в учебный процесс для студентов четвертого и пятого курсов специальности 130400 «Горное дело», специализации «Горные машины и оборудование» в курсовом и дипломном проектировании, при выполнении практических занятий по дисциплинам "Конструирование горных машин и оборудования". Кроме того, результаты исследований в виде уточненного описания механизма взаимодействия бурового резца с забоем, используются при чтении теоретического курса выше указанной дисциплины по теме: "Расчет и конструирование бурильных машин".