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

• Автор: Куклин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
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
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПУБЛИКАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ
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

3) удар наносится по нормали к поверхности.
Под мишенью в данном случае понимается среда из искусственного материала, по которой наносится удар.
Приведем здесь некоторые важные формулы из этой работы.
Определение ударной силы
—/ с (2-2)
Р = и 5—т V2 J5
где V - скорость ударника; п - постоянный коэффициент из формулы Герца (Р = па1,5, а - сближение центров), зависящий от упругих свойств и кривизны соударяющихся тел; ш - масса ударника.
А4Ё (2.3)

3п[кх + к2) где И - радиус сферического ударника;

К ” г ? К2 ~ гг 9 в
ЛЕ] лЕ2
Е и у - модуль Юнга, и коэффициент Пуассона соответственно, а индексы 1 и 2 относятся к ударнику и мишени.
Определение радиуса площадки контакта между плоской мишенью и сферическим ударником

V 4 п
Определение распределения поверхностных давлений в полярных координатах

_ Ъп (5т>гП! ПИ
I ~а)
(2.5)
Продолжительность удара ? = 2,94()
(2.6)