Бакалавр
Дипломные и курсовые на заказ

Обоснование рациональных форм твердосплавных вставок (инденторов) для бурения шпуров машинами ударного действия

Диссертация: Обоснование рациональных форм твердосплавных вставок (инденторов) для бурения шпуров машинами ударного действия
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Буровая коронка, оснащенная твердым сплавом, представляет собой основной элемент бура, разрушающего горную породу. Состоит она из корпуса и твердосплавной вставки или нескольких вставок, соединенных с корпусом паяным швом. Для состояния плоской деформации возможно изучение влияния близости жесткозакрепленных точек (стенок шпура) на характер взаимодействия и задание совместного действия нескольких… Читать ещё >

Содержание

  • 1. СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЕЗВИЙНОГО И БЕЗЛЕЗВИЙНОГО ИНСТРУМЕНТА НА ХРУПКИЕ СРЕДЫ
    • 1. 1. Известные теоретические исследования
    • 1. 2. Физическое моделирование взаимодействия лезвия и породы (метод фотоупругости)
    • 1. 3. Экспериментальные исследования
    • 1. 4. Постановка задачи
  • 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ К РЕШЕНИЮ КОНТАКТНЫХ ЗАДАЧ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНДЕНТОРОВ С ГОРНОЙ ПОРОДОЙ
    • 2. 1. Аналитические методы решения контактных задач применительно к взаимодействию инденторов с разрушаемой средой
    • 2. 2. Взаимодействие инденторов и породы как краевая задача в смещениях
      • 2. 2. 1. Исследование плоской деформации методом граничных элементов
      • 2. 2. 2. Исследование объемных осесимметричных задач на базе их решения в плоской постановке
      • 2. 2. 3. Решение осесимметричных контактных задач. Круговые, кольцевые граничные элементы
      • 2. 2. 4. Учет упругих свойств индентора
  • 3. АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СО СРЕДОЙ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ИНДЕНТОРОВ
    • 3. 1. Вводные замечания
    • 3. 2. Выбор критериев разрушения
    • 3. 3. «Острота» индентора, как критерий рациональности форм
    • 3. 4. Обоснование кривой «Верзьеры Аньези» в качестве образующей рациональной поверхности
  • 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
    • 4. 1. Вставка «ТОРОИД»
    • 4. 2. Взаимодействие сплошных сред с инденторами тороидальных форм, поиск рациональных соотношений
    • 4. 3. Крепление твердосплавных вставок

Обоснование рациональных форм твердосплавных вставок (инденторов) для бурения шпуров машинами ударного действия (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Известно, что в горнорудной промышленности страны при проведении горных выработок преобладающим, а для крепких пород единственным является буровзрывной способ. Причем, значительные объемы шпуров и скважин бурятся машинами ударного действия. Ежегодно на рудниках и шахтах страны пробуривается свыше 200 млн. м шпуров, при этом расходуется около 5 млн. буровых коронок [1].

Буровая коронка, оснащенная твердым сплавом, представляет собой основной элемент бура, разрушающего горную породу. Состоит она из корпуса и твердосплавной вставки или нескольких вставок, соединенных с корпусом паяным швом.

Корпус выполняет функцию матрицы для твердосплавной вставки и обеспечивает соединение коронки с буровой штангой. Часть корпуса с пазами под твердосплавные вставки принято называть головкой, головной частью, а часть с посадочным гнездом под штангу называют основанием корпуса.

Основную полезную функцию разрушения породы выполняет головная часть коронки, которая, начиная с конца 1940;х годов, армируется твердосплавными вставками и, кроме того, содержит промывочные или продувочные каналы и пазы для отвода шлама.

В зависимости от формы, числа, расположения вставок и связанного с этим расположения каналов и пазов существует большое количество вариантов головной части буровых коронок.

Геометрия головной части и конструкция всей бурильной машины в преобладающей степени определяется физико-механическими свойствами горной породы и твердосплавных вставок, в связи с этим исследователи постоянно изучают вопрос о механизме взаимодействия вставок различной формы с горной породой. В данном направлении проведено значительное количество работ учеными всего мира, тем не менее, принципы конструирования породоразрушающей части коронок не сложились пока в единую теорию, а потому часто являются случайными. Данная работа является продолжением изыскания в этом направлении, задачей ее является поиск некоторых оптимальных условий взаимодействия инструмента с горной породой путем варьирования форм инденторов, силовых воздействий, условий очистки забоя и т. п.

Заключение

.

В результате работы были разработаны общие научные подходы к оценке и обоснованию новых форм криволинейных инденторов. Для лучшей визуализации анализ исследований напряженного состояния среды представляется в форме аналогичной поляризационно-оптическому методу. Численный эксперимент в зависимости от условий задачи и компьютерного обеспечения требует от нескольких секунд, для исследования состояния плоской деформации, до 1−2 часов работы для многокадрового анализа осесимметричной деформации.

В результате эксперимента определяется:

1) распределение давлений под индентором;

2) напряжения и смещения в среде;

3) энергетические (силовые) характеристики взаимодействия;

4) зона и объем разрушений.

Для состояния плоской деформации возможно изучение влияния близости жесткозакрепленных точек (стенок шпура) на характер взаимодействия и задание совместного действия нескольких вставок.

Возможен учет влияния упругих свойств индентора.

Сопутствующим результатом явилось изобретение двух принципиально новых форм твердосплавных вставок и двух новых способов крепления твердосплавных вставок.

Дальнейшими исследованиями необходимо проведение анализа взаимодействия буровых коронок с горной породой с учетом реальных условий: произвольного расположения твердосплавных вставокхарактера силового импульса, подводимого к буровому инструментунеоднородности горной породы, ее трещиноватости и др.

Показать весь текст

Список литературы

  1. О.Д., Дворников J1.T. Бурильные машины.-М.: Машиностроение, 1976.-296с.
  2. Sparre J. Bemerhungen uber das Dimensionen, nie fer Bohrlocher-Berg und Huttenmashinen Zeitung, 1865, № 3,s.20−22.
  3. Dolezalek Der Tunnebau, 1869, Bd I, s.17−30.
  4. H.C. К вопросу о сопротивлении горных пород при ударном бурении.-Зап. Петербург, горного института, 1909, т.11, вып. 1, с.20−32.
  5. А.Ф. Буримость горных пород.-М.: Недра, 1972−240с.
  6. А.И. Буровзрывные работы.-М.: Госгортехиздат, 1963.-335с.
  7. H.A. К теории бурения шпуров. Изв. АН Каз.ССР, 1954, № 133.
  8. И.С. Теория ударного бурения. Горный журнал, 1949, № 12, с.10−14.
  9. Boussinesg J. Application des potentieles a l’etude de l’equilibre et du mouvements de solides elastiques Paris, 1885.
  10. Hertz H. Uber die Beruhrung fester elastischer Korper-Gesammelte Werke, Leipzig, 1895, Bd I, s. 179−195.
  11. Sadowsky M.A. Zweidimensionale Probleme Elastizitas -theorie- Zeitsch fur angew Mathung Mech, 1928, № 8, s5 15−518.
  12. Н.И. Решение основной смешанной задачи теории упругости для полуплоскости. ДАН СССР, 1935, т.8, № 2, с.51−52.
  13. Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости.-М.: Наука, 1966.
  14. JI.A. Контактные задачи теории упругости.-М.: Госгортехиздат, 1953.-264с.
  15. А.И. Теория упругости.-М.: Наука, 1970.-340с.
  16. Г. И. О некоторых контактных задачах теории упругости.-Тр. Тбилисск.матем. ин-та, 1946, т.XIV.
  17. И.Я. Обобщение теории Герца местных деформаций при сжатии упругих тел. ДАН СССР, т. XXIX, 1940, № 3, с.179−181.
  18. И.Я. Контактная задача теории упругости.-М.: Госгортехиздат, 1949.-270с.
  19. Snedden J.N. Boussinesq’s problem for a flamendet cylinder- Proccecdings of the Cambridge Philosophical Society, 1946, v42, Part 1, p.29−39.
  20. A.H. Удар и сжатие упругих тел.-Избр.тр. Киев: АН УССР, 1952, т.1−152с.
  21. Н.М. Местные напряжения при сжатии упругих тел. -В кн.: Инженерные сооружения и строительная механика. Л.: Путь, 1924, с.27−109.
  22. М.Я. К теории расчета упругих оснований. -Прикладная математика и механика., 1939, т. З, вып.2.
  23. В.В. Теория и расчет ударного бурения. -Горный журнал, 1948, № 8.
  24. Л.А. Твердость хрупких тел.-Изд. АН СССР, 1949.-144с.
  25. Л.А. Физические основы механики горных пород.-М.: Гостоптехиздат, 1950.-210с.
  26. Ляв А. Математическая теория упругости.-М.-Л.: Глав.ред. обществ, лит., 1935.-674с.
  27. P.M. К вопросу о напряжениях в забое от действия зубьев долота.-Тр. ВНИИБТ,-М.: Недра, 1964, вып.13, с.13−15.
  28. P.M. Разрушение горных пород при бурении. М.: Недра, 1971.-163с.
  29. Разрушение горных пород. Под ред. Эйгелеса Р. М.,-М.: Недра, 1968.-178с.
  30. .Н., Крюков Г. М. Гидродинамический метод определения зон разрушения при ударном бурении. Тр. физ. Моск. горн, ин-т, 1968, вып. 4, с.87−93.
  31. .Н. и др. Процесс динамического взаимодействия инструмента с породой:. /Кутузов Б.Н., Крюков Г. М., Тарасенко В.П.-М.: Изд. МГИ, 1969.-280с.
  32. Г. М. Определение объема разрушения при одиночном ударе. -Изв. вузов. Горн, журнал, 1969, № 3, с.75−79.
  33. Г. М. Сопротивление горных пород средней и выше средней крепости внедрению в них твердых инструментов. -Изв. вузов. Горн, журнал, 1975, № 8, с.44−51.
  34. Г. М. Закономерности силового взаимодействия внедряющихся инструментов с породой. -Изв. вузов. Горн, журнал, 1978, № 3, с.68−75.
  35. В.В. Исследование механизма разрушения пород при ударе. -Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1968, № 4, с.39−46.
  36. Н.М. и др. Механизм разрушения и псевдопластичные свойства горных пород при статическом вдавливании штампа /Филимонов Н.М., Вдовин К. И., Мавлютов М. Р. -Изв. вузов. Горн, журнал, 1969, № 1, с.9−11.
  37. Brady В.Т. Astatistical theory of brittle fracture for rock material. Part I. Int. J Rock Mech and Mining Sci and Geomech Abstrs., 1969,6, № 1, p.21−42.
  38. Brady B.T. The nonrlinear mechanical behavior of brittle rock. Part II. Int. J Rock Mech and Mining Sci and Geomech Abstrs., 1969,6, № 2, p.21 1−225.
  39. Currun DL, Seaman L., Rosenberg J.Т., Peterson C.F. Fragmentation of rock under dynamic loads, rock. Part II. Int. J Rock Mech and Mining Sci and Geomech Abstrs., 1974,11, № 8, p.303.
  40. Grady D.E., Kipp M.E. The micromechanics of impact fracture of rock. Int. J Rock Mech and Mining Sci and Geomech Abstrs., 1979,16, № 5, p.293−302.
  41. Ladanyi B. Rock failure under concentrated loading.-Basic and Rock Mech Proc. 10th bymp Rock Mech, Austin, Tex., 1968, New Jork, 1972, p.363−387.
  42. Singh D.P., Brettle fracture of rocks-I. Inst Eng (India), Mining and Met Div., 1970, 51, № 3, Part I, p 41−45.
  43. Swaing M.V., Lawn B.R., Indentation fracture in brittle rock and glasses. Int. J, Rock Mech and Mining Sci and Geomech Abstrs., 1976,13, № 11, p.311−319.
  44. И.С., Иванов К. И., Хесин Г. Л. Исследование взаимодействия бурового инструмента и породы методом фотоупругости. М.: Недра, 1969.
  45. Hartman HL. Basic studies of percussion drilling.- Vining Engineering, 1959, 11, 1.
  46. P.M. Ж. Новости нефтяной техники, 1956, № 6, с.10−15.
  47. Adams J.Т., Johnson J.F., Piret E.L. Energy- New surface relations in the crushing of solids. Application of Permeability Measurement to an investigation into the crushing of halite (rock crystals) Chem Enging Progr, 45 (11), p.655−660, 1949.
  48. О.Д. Исследование процессов разрушения горных пород при бурении шпуров. Изд-во Томского университета, 1960.
  49. Е.Ф. Энергетические закономерности при ударном бурении шпуров. -Изв. вузов. Горн, журнал, 1958, № 11.
  50. Charles R.J. High velocity impact in communition Min Enging, 1956, 8(10), 1028−1032.
  51. В.И., Кальницкий Я. Б., Берсенев B.C. Некоторые итоги исследований разрушения углей в массиве ударной нагрузкой. Сб. Вопросы разрушения и давления горных пород. Углетехиздат, 1955.
  52. А.Н. К вопросу разрушения подмосковных углей динамическим воздействием горной машины. Канд. дисс., МГИ, 1968.
  53. В.Г., Радченко Н. С. Метод определения твердости горных пород вдавливанием сферических инденторов и его практическое применение. -В кн.: Физика горных пород и процессов. -М.: 1971, с.53−54.
  54. И.Ф., Пуляев А. И. Вращательно-ударное бурение шпуров и скважин. -М. Госгортехиздат, 1962,-208с.
  55. В.Т., Чуносов В. В. Исследование процесса динамического разрушения породы инденторами со сферической головкой. Тр. Произв. и НИИ по инж. изысканиям в строительстве Госстроя СССР, 1974, Вып.28, с.127−138.
  56. Л.И. и др. Об эффекте совместности при разрушении горных пород групповым инструментом. /Барон Л.И., Глатман Л. Б., Козлов Ю. Н. -кн.: Физика горных пород и процессов. -М.: Недра, 1971, с.215−216.
  57. М.Р. и др. Исследование процесса разрушения горных пород при одновременном динамическом вдавливании нескольких штампов /Мавлютов М.Р., Сакаев P.M., Уразаев Р. Ш. и др.-В кн. Разрушение горных пород при бурении скважин. 1973, с.202−205.
  58. Г. В. Механофизические основы создания породоразрушающего инструмента. Новосибирск: Наука, 1985.-268с.
  59. В.И., Кальницкий Я. П., Берсенев B.C. Некоторые итоги исследований разрушения углей вмассиве ударной нагрузкой. Сб. Вопросы разрушения и давления горных пород. Углетехиздат, 1955.
  60. A.A. Разрушение углей и горных пород ударной нагрузкой. Сб. 2. Расчеты, конструирование и испытание горных машин. Углетехиздат, 1955.
  61. В.И., Борисов A.A. и др. Обобщение материалов по изучению физико-механических свойств горных пород и изучение их с точки зрения процесса разрушения ударом. Отчет Ленингр. горн, ин-та, 1952.
  62. Г. П. Механика разрушения горных пород в процессе бурения.-М.: Недра, 1987, 308с.
  63. Hertz H. Uber die Beruhrung fester elastisher Korper (On the contact of elastic solids).-J. reine und ungewandte Mathematik, 1882.
  64. А. Зукас, Теодор Николас, Хэллок Ф. Свифт, Лонгин Б. Грещук, Дональд Р. Курран. Динамика удара. -М.: Мир, 1985.
  65. Lord Rayleigh, Phil. Mag., 1 1, 283 (1906).
  66. H. M. Труды по теории упругости и пластичности. -М.: Гостехиздат, 1957.
  67. Boussinesq J. Application des Potentials a l’Etude l’Equilibre et du Mouvement des Solides Elasticues, Gauthier-Villars, Paris, 1885.
  68. A.И. Некоторые контактные задачи теории упругости ПММ, 1941, т.5, вып. 3.
  69. А.Я. Контактная задача теории упругости.-М.-Л.: ОНТИ, 1949.
  70. М.Я. Основы механики упругого тела. Фрунзе: Изд-во АН Киргизской ССР, 1963.
  71. К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989.
  72. Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984.
  73. С.П., Гудьер Дж. Теория упругости: Пер. с англ./Под ред. Г. С. Шапиро.-2-е изд.-М.: Наука, 1979, 560с.
  74. С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела: Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.
  75. В.М. Контактные задачи теории упругости. (Решение и моделирование на основе электростатической аналогии). -М.: Наука, 1975.
  76. Конструкционные материалы: Справочник /Б.Н.Арзамасов, В. А. Брострем, Н. А. Буше и др.- Под общей редакцией Б. Н. Арзамасова.-М.: Машиностроение, 1990,-688с.
  77. JI.A. и др. Механические и абразивные свойства горных пород. -М.: Гостоптехиздат, 1958, 201с.
  78. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие /М.М.Протодьяконов, Р. И. Тедер, Е. И. Ильницкая и др. М., Недра, 1981. 192с.
  79. А.Ф., Дворников Л. Т. К вопросу о сопротивлении горных пород динамическому внедрению инструмента. В кн.: Совершенствование буровых машин. Фрунзе: Илим, 1970. с.104−106.
  80. В.Б. Методы аналитического расчета параметров неупругого удара в волновых системах. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1970, 60с.
  81. П.А. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1987.
  82. И.В. и др. Пневмоударное бурение разведочных скважин. /Куликов И.В., Воронов В. Н., Николаев И.И.-М.: Недра, 1972,-196с.
  83. А.И. Механика горных пород. -М.: Недра, 1965,-192с.
  84. Е.В. и др. Исследование взаимодействия инструмента и горной породы при ударном разрушении. /Александров Е.В., Соколинский В. Б., Захариков Г. М. и др. ЛИГД им. A.A. Скочинского, 1967, 62с.
  85. В.Г., Радченко Н. С. Метод определения твердости горных пород вдавливанием сферических инденторов и его практическое применение. -В кн.: Физика горных пород и процессов. -М.: 1971, с.53−54.
  86. P.M. и др. Напряженное состояние массива породы при одновременном воздействии на него двух инденторов. Там же с.135−141.
  87. Л.И. и др. Экспериментальное исследование эффекта совместности на образцах различных горных пород. / Барон Л. И., Глатман Л. Б., Козлов Ю. Н. -кн.: Разрушение горных пород проходческими комбайнами. -М.: Наука, 1977, с.29−41.
  88. М.Р. Разрушение горных пород при бурении скважин. -М.: Недра, 1976,-215 с.
  89. Л.Т., Прядко Ю. А., Гудимов С. Н. Бурение шпуров без вращения инструмента с рациональным размещением твердосплавных вставок.-Изв.вузов. Горный журнал, 1987, № 11, с.65−68.1. Публикации
  90. Влияние конструкторско-технологических факторов на надежность бурового инструмента. Научно-практическая конференция, посвященная 60-летию института. Новокузнецк, 1990 г. (Соавтор Зайцев В.И.)
  91. Твердосплавная вставка для буровых коронок. Кемеровский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации, 1991 г.
  92. Влияние кривизны штампа на сопротивление внедрению. Второй семинар по угольному машиностроению Кузбасса. Тезисы докладов (Кемерово, 22−23 октября 1991 г.) -Кемерово, Институт угля СО АН СССР. (Соавтор Дворников Л.Т.)
  93. Аналитические основы решения контактных задач, применительно к взаимодействию инденторов с разрушаемой средой. Материалы третьей научно-практической конференции. Новокузнецк, 1993 г. (Соавтор Дворников Л.Т.)
  94. Буровая коронка с сепаратором. Механизация горных работ. Кузбасский государственный технический университет. Кемерово. 1997 г. (Соавтор Дворников Л.Т.)
  95. Исследование осесимметричных задач на базе их решения в плоской постановке. Материалы седьмой научно-практической конференции по проблемам машиностроения металлургических и горных машин. Под редакцией профессора Дворникова Л. Т. Новокузнецк, 1997 г.
  96. А.с.1 778 265 (СССР) Твердосплавная вставка для буровых коронок. (Соавтор Дворников Л.Т.)
  97. Патент Яи 2 039 192 С1 6 Е21 В 10/16. Твердосплавная вставка для буровых коронок. (Соавтор Дворников Л. Т., Береснев А.Н.)
  98. Патент Ыи 2 039 195 С1 6 Е21 В 10/36. Буровая коронка. (Соавтор Дворников Л.Т.)
  99. Патент 27П371 от 30.03.95 Буровая коронка. (Соавтор Дворников Л.Т.)
Заполнить форму текущей работой

Сдать сессию!