Обоснование режимов работы гидроструйного инструмента для обработки горных пород

• Автор: Григорьев, Георгий Владимирович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 201 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ -

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Гидроструйный способ обработки горных пород и его

практическое использование

1.2. Анализ результатов исследований гидроструйной обработки 26 горных пород и прочных материалов

1.3. Анализ основных элементов технологии гидроструйной обработки 35 поверхностей

1.4. Цель и задачи исследований

2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Факторы и показатели, определяющие и характеризующие
процесс гидроструйной обработки горных пород
2.2. Общие положения методики
2.3. Стендовая база
2.4. Гидроструйный инструмент
2.5. Измерительная аппаратура
2.6. Характеристика горных пород
Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОСТРУЙНОГО ИНСТРУМЕНТА НА СТРУКТУРУ ВЫСОКОНАПОРНОЙ СТРУИ
3.1. Влияние гидравлических параметров инструмента на длину 75 активного участка струи высоконапорной воды
3.2. Влияние гидравлических параметров инструмента и расстояния до 83 обрабатываемой поверхности на ширину активного участка струи
Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ, 92 ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА НА ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА
ГИДРОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ
4.1. Влияние гидравлических параметров инструмента на показатели 92 процесса гидроструйной обработки при удалении незначительных
по толщине слоев
4.2. Влияние расстояния от среза струеформирующей насадки до 100 поверхности обрабатываемого материала на ширину гидроструйной обработки при удалении относительно толстых слоев
4.3. Влияние гидравлических !и режимных параметров гидроструйного 115 инструмента на показатели процесса гидроструйной обработки
при удалении значительных по толщине слоёв

в* 4.3.1. Влияние гидравлических и режимных параметров
■'■г инструмента на ширину гидроструйной обработки
4.3.2. Влияние давления высоконапорной ьсды на удельную 132 энергоёмкость процесса гидроструйной обработки
4.4. Анализ и обобщение экспериментальных данных и разработка 159 метода расчета режимов работы гидроструйного инструмента Выводы
5. МЕТОД РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ 167 ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ГОРНЫХ ПОРОД ГИДРОСТРУЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
5.1. Методика расчета режимов работы гидроструйного инструмента
камнеобрабатывающего станка и выбора высоконапорного оборудования для гидроструйной обработки горных пород
5.2. Комплект оборудования для реализации технологии
гидроструйной обработки горных пород
5.3. Пример расчета режимов работы гидроструйного инструмента
камнеобрабатывающего станка и выбора высоконапорного оборудования для гидроструйной обработки горных пород
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Одним из направлений развития горной техники является реализация гидротехнологий, основанных на использовании энергии высоконапорных струй воды. Применяемые в настоящее время традиционные способы обработки природного камня, в частности, механический, имеют ряд недостатков, существенно сдерживающих расширение области применения такого оборудования.
Известные результаты научных исследований определили целый ряд достоинств гидроструйной обработки горных пород и показали, что камнеобрабатывающие станки, в которых роль породоразрушающего инструмента выполняют тонкие высоконапорные струи, могут эффективно использоваться как для раскроя породных плит (гидрорезка), так и для обработки породных образцов с целью придания им определенной формы (гидрофрезерование), а также для удаления поверхностного слоя материала (гидроочистка). Универсальность струй как инструмента и их способность разрушать даже крепкие породы, высокая скорость резания, отсутствие пыли и реакции забоя на инструменте, эрозионный характер разрушения, при котором происходит удаление верхнего слоя обрабатываемого материала без нарушения его внутренней структуры, делает гидротехнологии весьма перспективными. Однако, если механизм гидрорезкй достаточно глубоко изучен, то для гидрофрезерования и гидроочистки закономерности процесса не установлены.
При участии автора разработан комплект оборудования для гидроструйной обработки. Оборудование позволяет осуществлять гидрофрезерование и гидроочистку не только горных пород, но и различных конструкционных и строительных материалов, однако, отсутствие исследований по определению влияния гидравлических, геометрических и ! режимных параметров инструмента на показатели процесса, а также отсутствие обоснованных методов выбора высоконапорного оборудования
Таким образом, с точки зрения реализации технологии гидроструйной очистки поверхностей и фрезерования горных пород необходимо дополнительное изучение структуры высоконапорных струй, а особенно активного участка струи как наиболее технологичного для процесса гидроструйной обработки.
1.3. Анализ основных элементов технологии гидроструйной обработки поверхностей
Оборудование для реализации технологии гидроструйной обработки поверхностей включает, как уже говорилось выше, источник воды высокого давления и гидроструйный инструмент, объединенные между собой гидравлическими магистралями.
В настоящее время существует два основных типа источников воды высокого давления:
- преобразователь давления на базе мультипликаторов с приводной насосной станцией (рис. 1.9) [15];
- насосная установка высокого давления типа НАММЕЬМАК (рис. 1.10) [
Преобразователь давления (см. рис. 1.9) предназначен для преобразования низкого давления воды на входе в высокое давление воды на выходе за счет использования гидравлической энергии масла, подаваемого от приводной насосной станции. Работа осуществляется следующим образом:
первоначально вода от внешнего источника через всасывающий клапан подается в штоковую полость гидромультипликатора (блока
гидромультипликаторов), затем в поршневую полость гидромультипликатора (блока гидромультипликаторов) подается масло от приводной насосной станции, поршень( перемещается и сжимает воду до конструктивно обусловленного давления. Высоконапорная вода поступает к потребителю