Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов




Скачать 24.83 Kb.
НазваниеПовышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов
страница2/2
Дата03.02.2016
Размер24.83 Kb.
ТипАвтореферат
1   2
2. При разрушении калийного массива шахматными симметричными перекрестными резами при соотношении параметров срезов средние нагрузки на резец снижаются на 34% по сравнению с шахматной схемой за счет рационального расположения зон ослаблений и наведенных трещиноватостей по нижнему контуру основания регулярных выступов, сформированных на поверхности массива.

Разрушение калийного массива резцами горных выемочных машин является сложным, развивающимся во времени, циклически повторяющимся процессом. Каждый цикл условно можно разбить на фазы: дробления, формирования ядра уплотнения, пластического деформирования породы и образования микротрещин, зарождения и роста магистральной трещины, осуществляющей отделение крупного скола руды от массива. Известно, что фаза распространения магистральной трещины характеризуется наименьшими энергозатратами. Протекание данной фазы сопровождается также минимальным пылеобразованием.

Микротрещины, образующиеся в зонах напряжённого состояния, создаваемых резцами при разрушении калийного массива, локализуются в областях пересечения вновь образованных поверхностей разрушения. Плотность распределения и длина наведенных трещин зависят, среди прочих факторов, от формы и геометрических параметров используемых резцов.

Известно, что наиболее выраженные области наведенных трещин образуются в приповерхностной зоне калийного массива при использовании резцов с плоской передней гранью и прямоугольной режущей кромкой. Резы, реализуемые резцами с указанными геометрическими параметрами и формирующие поверхность забоя, характеризуются наличием боковых и нижней поверхностей разрушения (рис. 6). Боковые поверхности реза имеют ярко выраженный изгиб и пересекаются с поверхностью плоскости резания под прямым углом, что обусловливается высокой вязкостью калийной руды. Наведенные трещины (см. поз. 5 рис. 6б), локализующиеся по краям резов, располагаются под углом 10-30° к плоскости резания. Расчёт длины наведенных трещин осуществляется по формуле, полученной доц. Харламовой Н.А.:

(5)

Параметр r определяется из выражения:

(6)

где H – твердость по Виккерсу; σдл – предел длительной прочности (для сильвинита σдл=11,1 МПа, отношение Hдл =3-4,5); K1c – вязкость разрушения (для сильвинита K1c = 3,5 МПа·м1/2); γ - угол заострения используемого резца, рад.

При использовании традиционных схем резания, характеризующихся односторонним направлением резов, отсутствует возможность использовать наведенные трещины в процессе дальнейшей отработки забоя. В тоже время, значительная энергия затрачивается на создание и ветвление микротрещин, что обусловливает увеличение силовых показателей процесса резания.

Рассмотрим схему формирования последовательных элементарных сколов, составляющих срез, при разрушении калийного массива перекрестными резами (рис. 6). Резец двигается поперек резов отработанного слоя массива и заглубляется относительно них на величину hз. Контуры устойчивых регулярных сколов образованы пересекающимися плоскостями резов, по краям которых локализуются наведенные трещины. Рациональный шаг перекрестных резов tрац.пер. определяется максимально возможной длиной устойчивого скола в направлении резания и шириной режущей кромки резца bp, рассчитывается по формуле:

(7)

где lск – максимальная длина элементарного скола в срезе при заданной толщине стружки и шаге перекрёстных резов, мм; Ω – угол скола крупного элемента, имеющего длину lск, град.; α – угол резания, град.

При разрушении калийного массива перекрестными резами с шагом резания tперtрац.пер отделение сформированного регулярного скола от массива осуществляется не только посредством образования и дальнейшего развития новых магистральных трещин. В области напряженного состояния, формируемой каждым резцом, создаются условия для развития трещин поперечного сдвига, что обусловливает реализацию имеющихся в массиве наведенных трещин, локализованных по контуру основания регулярных выступов, сформированных на поверхности забоя.

Значения критических напряжений в вершине плоской трещины, необходимых для её развития определяются из уравнений Вестергаарда:

(8)

где r – расстояние от вершины трещины до точки, где определяется напряжение, мм; θ – угол между осью Х, лежащей в плоскости распространения трещины, и радиус-вектором , град.; K – коэффициент интенсивности напряжений, Н/мм3/2. Значение коэффициента интенсивности напряжений K не зависит от координат r и θ, является функцией только напряжения и геометрии трещины:

(9)

где с – длина трещины, мм.

Скорость распространения трещины в разрушаемом материале определяется из выражения:

(10)

где E – модуль упругости, МПа; ρ – плотность материала, т/м3.



Рис. 6. Схема образования последовательных элементарных сколов в срезе при разрушении калийного массива перекрестными резами

а) поверхность забоя, разрушаемая перекрестными резами: 1- сформированный элементарный скол с устойчивыми значениями параметров; 2 – резец; 3 – пересекающиеся резы; 4 – зоны локализации наведенных трещиноватостей

б) схема формирования элементарных сколов при движении резца поперек резов отработанного слоя калийного массива: 1 – сформированный элементарный скол с устойчивыми значениями геометрических параметров; 2, 3, 4 – скол мелкого элемента; 5 – зоны локализации наведенных трещиноватостей и концентрации напряжений.

В результате теоретических исследований была сформулирована гипотеза: разрушение калийного массива перекрестными резами с реализацией наведенных трещин обусловливает снижение силовых параметров процесса резания за счет снижения удельных энергозатрат на образование и ветвление микротрещин и уменьшение пластического деформирования руды в предрезцовом пространстве.

Экспериментальная проверка гипотезы была осуществлена на лабораторном стенде (рис. 3) в ходе исследования процесса формирования последовательных элементарных сколов при разрушении блоков калийной руды полноразмерным резцом шахматными и шахматными перекрестными резами.



Рис. 7. Осциллограмма процесса разрушения калийного массива шахматными резами



Рис. 8. Осциллограмма процесса разрушения калийного массива шахматными перекрёстными резами

Методикой экспериментальных исследований предусматривалась запись силы резания, скорости движения и перемещения резца во времени. Параметры резания: hз=5 мм, t=35 мм, bp=10 мм. Полученные данные (рис.7 и 8) подтверждают снижение средних нагрузок на резце на 34% при разрушении блоков калийной соли шахматными перекрестными резами по сравнению с шахматными резами.

3. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что при шахматной симметричной перекрестной схеме резания калийного массива при соотношении параметров резания дисперсия нагрузок на резец, по сравнению с шахматной схемой резания, снижается в 1,41 раза, при этом реализуется устойчивая чередующаяся регулярность образования крупных сформированных сколов заданной формы, частота реализации которых прямо пропорциональна скорости резания и обратно пропорциональна шагу резания, и мелких промежуточных сколов, частота реализации которых прямо пропорциональна скорости резания и ширине режущей кромки резца и обратно пропорциональна величине заглубления резца в массив относительно поперечных резов.

Как указывалось выше, при использовании шахматной симметричной перекрестной схемы резания калийного массива с рациональными значениями параметров резания, формирование регулярных, устойчивых сколов осуществляется по наведенным трещинам и ослаблениям. При перемещении резца на шаг резания (см. рис. 6б) неминуемо произойдёт один скол крупного элемента (элементарного скола), то есть частота реализации крупных сколов при постоянной скорости движения резца может быть рассчитана по формуле:

, (11)

где T1 – время перемещения резца на расстояние равное tпер, сек.

Разрушение участков массива, расположенных между регулярными выступами, сформированными перекрёстными резами, осуществляется промежуточными сколами (см. поз. 2, 3 ,4 рис. 5б). Таких сколов может быть два или три, геометрические параметры промежуточных сколов случайны, формирование сопровождается дроблением и пластическим деформированием руды. Учитывая, что , частота реализации промежуточных сколов может быть рассчитана по формуле:

, (12)

где Т2 – время реализации промежуточных сколов, сек.; kз.з. – коэффициент взаимного обнажения забоя.

При значении параметров резания частота реализации крупных сколов f1=3...4 Гц, а частота формирования мелких сколов f2=7...9 Гц.

Теоретические выводы проверены экспериментально на лабораторном стенде (рис. 3). Исследован процесс формирования последовательных элементарных сколов при разрушении блоков калийной руды полноразмерным резцом шахматными и шахматными перекрёстными резами. Методикой экспериментальных исследований предусматривалась запись силы резания (рис. 7 и 8) и перемещения резца во времени. Параметры резания: hз=5 мм, t=35 мм, bp=10 мм.



Рис. 9. Спектральная плотность процесса разрушения калийного массива шахматными резами




Рис. 10. Спектральная плотность процесса разрушения калийного массива шахматными перекрёстными резами

Спектральный анализ полученных осциллограмм показывает, что при использовании шахматной схемы резания спектр явно выделяется на полосах частот 3 Гц, что характеризует частоту формирование крупных сколов (рис. 9). При анализе осциллограмм шахматных перекрестных резов спектр явно выделяется на полосах частот 3 Гц и 8 Гц (рис. 10), что характеризует частоты формирования устойчивых регулярных сколов и мелких сколов с случайными значениями параметров. Дисперсия нагрузок на резце при использовании шахматной симметричной перекрестной схемы резания меньше в 1,41 раза по сравнению с шахматной схемой резания при одинаковых параметрах резания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является самостоятельной законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной научно-технической задачи повышения эффективности отделения калийной руды от массива резцами исполнительных органов выемочных машин.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность формирования регулярных сколов с заданными значениями их геометрических параметров при использовании шахматной симметричной перекрестной схемы резания калийного массива, что позволяет активно влиять на гранулометрический состав отбитой руды.

2. Экспериментально доказано повышение эффективности отделения калийной руды от массива применением шахматной симметричной перекрестной схемы резания, обеспечивающей, по сравнению с шахматной схемой при параметрах резания , снижение удельных энергозатрат процесса разрушения калийного массива на 15% и уменьшение выхода мелких необогатимых классов руды в 2 раза.

3. Экспериментально подтверждено уменьшение средних значений силы резания на 34% и снижение неравномерности нагрузок на резец на 41% при разрушении калийного массива с использованием шахматной симметричной перекрестной схемы резания по сравнению с шахматной схемой, что достигается при соотношении параметров среза .

4. Установлены зависимости частоты последовательных элементарных сколов от параметров шахматной симметричной перекрестной схемы резания калийного массива. Даны рекомендации по выбору рациональных параметров шахматной симметричной перекрестной схемы резания.

5. Предложена конструкция исполнительного органа проходческо-очистного комбайна, реализующего шахматную симметричную перекрестную схему разрушения калийного массива.

6. Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке студентов по направлению 130400 – Горное дело. Опубликовано два методических указания к лабораторным работам, которые включены в расписание проведения занятий.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих наиболее значимых работах:

  1. Габов В.В., Чекмасов Н.В., Бурак А.Я., Шишлянников Д.И. Исследование процесса формирования элементарных сколов при разрушении калийных солей перекрестными резами // Горное оборудование и электромеханика. – № 8, 2011. – С. 42-43.

  2. Задков Д.А., Банников А.А., Шишлянников Д.И., Талеров К.П., Головин К.А. Способ отделения угля от массива при отработке трещиновато-слоистых угольных пластов // Горное оборудование и элекромеханика – №2, 2012. – С. 30-33.

  3. Габов В.В., Чекмасов Н.В., Шефнер А.Д., Шишлянников Д.И. Стенд для экспериментальных исследований процесса резания калийных руд одиночным резцом горных машин // Записки Горного института: РИЦ СПГГУ. – Т.195. – 2012. – С.245-248.

  4. Шишлянников Д. И., Чекмасов Н. В. Обоснование параметров и конструкции исполнительного органа проходческо-очистного комбайна с перекрестными резами // Освоение минеральных ресурсов Севера: Проблемы и решения. Труды 8-ой международной научно-практической конференции 7-9 апреля 2010 г, Т.3./ Филиал СПГГИ(ТУ) «Воркутинский горный институт». – Воркута, 2010. – С. 394-398.

  5. Патент RU 2375571 C1 «Способ разрушения массива перекрестными резами». Авторы: Чекмасов Н. В., Чистяков А.Н., Семёнов В. В., Шишлянников Д. И. Опубликован 10.12.2009.

1   2

Похожие:

Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconРазработка методических основ изучения геомеханического состояния анизотропного (по прочности) массива с системой выработок
Ости массива с системой выработок, включающая модель этого состояния, методы её компьютерной реализации, количественной оценки устойчивости...
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconКонцепция развития уральского отделения российской академии наук
Целевой вектор: повышение и закрепление высокого социального статуса научного работника Уральского отделения ран
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconПовышение эффективности сооружения подводных переходов и эксплуатации магистральных нефтепроводов
Повышение эффективности сооружения подводных переходов магистральных нефтепроводов путем совершенствования технологии их прокладки...
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов icon«Пути повышения эффективности педагогического воздействия на личность школьника через повышение мотивации учебно-воспитательного процесса и внедрение современных педагогических технологий»
Цель: «Повышение качества обучения для достижения учащимися уровня образованности, соответствующего их личностному потенциалу»
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconПрограмма «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Тюменской области» на 2010-2020 годы
Приложение к распоряжению Правительства Тюменской области от 26. 10. 2009 №1565-рп "Об утверждении комплексной программы "Энергосбережение...
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconПовышение финансовой эффективности компании "Аэрофлот" как способ привлечения дополнительных финансовых ресурсов
Понятие финансовой эффективности компании и критический обзор теоретических аспектов ее повышения 5
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconЦелевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на территории Раздорского сельского поселения на 2011-2013 годы» паспорт программы
Муниципальная долгосрочная целевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на территории Раздорского...
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconПроекта государственный программы города Москвы «Совершенствование государственного управления и повышение эффективности бюджетных расходов города Москвы» на 2012-2016 гг
Ма «Совершенствование государственного управления и повышение эффективности бюджетных расходов города Москвы на 2012-2014 гг.» занимает...
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconАнализ научно методической работы мобу сош №7 за 2011-2012 учебный год
Этот комплекс ориентирован, прежде всего, на повышение творческого потенциала педагогического коллектива в целом, и, в конечном счете...
Повышение эффективности отделения калийной руды от массива резцами добычных комбайнов iconГосударственная программа Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года»
Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года»
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница