Обоснование рациональных параметров импульсных струй воды высокого давления и разработка метода расчета эффективности процесса резания ими горных пород

• Автор: Поляков, Андрей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 162 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 10 1Л. Анализ результатов исследований разрушения горных пород тонкими струями воды высокого давления
1.2. Анализ способов получения и средств формирования импульсных струй воды высокого давления для разрушения различных материалов
1.3. Анализ структуры импульсной высокоскоростной струи воды и существующих критериев оценки ее эффективности
(4 1-4. Анализ результатов исследований разрушения горных пород импульсными струями воды высокого давления

1.5. Цель и задачи исследований

2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ИМПУЛЬСНЫМИ СТРУЯМИ ВОДЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
2.1. Факторы и показатели, определяющие и характеризующие процесс резания горных пород импульсными высокоскоростными струями воды

(4 2.2. Общие положения методики

2.3. Стендовое оборудование

2.4. Гидроимпульсный инструмент, измерительная аппаратура и характеристика горных пород
Выводы
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОЙ СТРУИ ВОДЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД
3.1. Влияние частоты пульсации скорости струи воды на глубину нарезаемой щели

^ 3.2. Влияние гидравлических параметров импульсной струи воды на
глубину нарезаемой щели
3.3. Влияние расстояния от среза гидроимпульсного инструмента до поверхности разрушаемой породы на глубину нарезаемой щели
3.4. Обоснование и выбор способа получения и средств формирования гидроимпульсной струи высокого давления
3.5. Влияние прочности горных пород на глубину щели, нарезаемой импульсной струей воды
3.6. Определение рациональных параметров гидроимпульсной струи
ф при нарезании щелей в горных породах
Выводы
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА НАРЕЗАНИЯ ЩЕЛЕЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ ИМПУЛЬСНОЙ СТРУЕЙ ВОДЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
4.1. Влияние скорости перемещения гидроимпульсной струи высокого давления на показатели процесса щелеобразования
4.2. Анализ и обобщение экспериментальных данных и разработка метода расчета эффективности процесса нарезания щелей в горных поФ родах импульсной струей воды высокого давления
Выводы
5. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ГИДРОИМПУЛЬСНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
5.1. Общие положения
5.2. Расчет глубины щели при резании горных пород различной прочности импульсной струей воды высокого давления и геометрии гидроимпульсного инструмента для заданных параметров гидравлической мощности

* 5.3. Пример расчета глубины щели при резании горных пород импульсной струей воды высокого давления и геометрии гидроимпульсного инструмента для заданных параметров гидравлической мощности
5.4. Расчет гидравлической мощности, а также выбор источника воды высокого давления для заданной конструкции гидроимпульсного инструмента и глубины щели, нарезаемой в горных породах импульсной струей воды высокого давления
5.5. Пример расчета гидравлической мощности, а также выбора источника воды высокого давления для заданной конструкции гидроим-
% пульсного инструмента и глубины щели, нарезаемой импульсной
струей воды высокого давления
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Расчетная программа
Приложение 2. Расчетная программа
Приложение 3. Акт внедрения
горной породы со скоростью 9п гидроимпульсному инструменту, установленному на расстоянии /0 от нее. В гидроимпульсном инструменте вода, проходя через струеформирующую насадку с диаметром отверстии с10, определяющим ее расход, и коэффициентом расхода /л, разгоняется до скорости $0. Одновременно с этим происходит прерывание непрерывного потока воды с определенной частотой /и. Таким образом, на срезе гидроимпульсного инструмента формируется импульсная струя воды, которая, взаимодействуя с породой, обеспечивает прорезание щели глубиной к. Необходимо отметить, что для импульсной струи воды, полученной при помощи вращающегося диска (см. рис 2.1, а), под срезом гидроимпульсного инструмента следует понимать плоскость вращения диска, а расстояние /0 отсчитывается от этой плоскости. Для импульсной струи воды, полученной за счет внутреннего прерывания (см. рис. 2.1, б) под срезом инструмента понимается плоскость среза струеформирующей насадки, а расстояние /0 отсчитывается от нее.
Таким образом, процесс нарезания щели в породном массиве импульсной струей воды высокого давления определяется следующими основными факторами, которые можно условно разделить на группы (см. рис.2.1):
- гидравлические параметры импульсной струи воды высокого давления, включающие: давление воды перед струеформирующей насадкой Р0 (скорость истечения струи воды из струеформирующей насадки 90), диаметр отверстия струеформирующей насадки с10 и коэффициент расхода насадки ц;
- режимные параметры гидроимпульсной струи, куда входят: частота пульсации скорости струи /м, расстояние между срезом гидроимпульсного инструмента и поверхностью породы /0 и скорость перемещения импульсной струи воды над поверхностью породы 9п;
- прочностные свойства горной породы.
Поскольку импульсные струи воды высокого давления являются прерывистыми, параметры, управляющие их свойствами, намного сложнее, чем парамет-