Аэродинамическое позиционирование бойка пневмоперфоратора со сдвоенным ударником повышенной эффективности

• Автор: Непран, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДИК РАСЧЕТА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ БУРИЛЬНЫХ ГОЛОВОК
1.1 Анализ перспектив использования бурильных головок в горнодобывающей промышленности

1.2 Направления совершенствования пневматических бурильных головок

1.3 Анализ направлений создания новых конструкций пневмоперфораторов

1.4 Анализ методик выбора оптимальных параметров и режимов работы буровой техники

1.4.1 Определение производительности буровых машин

1.4.2 Анализ методик расчета ударной системы буровых машин

1.4.3 Методы определения КПД передачи удара
1.5 Постановка задач исследования
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ В СТВОЛЕ ПЕРФОРАТОРА ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ БОЙКА В УДАРНОЙ СИСТЕМЕ «ПОРШЕНЬ - БОЕК - ИНСТРУМЕНТ»
2.1 Ударная система «поршень - боек - инструмент»
2.2 Предварительное исследование скоростных характеристик бойка
2.3 Определение величины ударного импульса
2.4 Модель сдвоенного поршня - ударника
2.5 Позиционирование бойка в ударной системе «поршень - боек - инструмент» за счет выбора режимов воздушного потока, проходящего через ствол перфоратора
Выводы по главе
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДАРНЫХ СИСТЕМ
3.1 Лабораторные и стендовые исследования ударных систем и устройств
3.2 Стендовые исследования ударного импульса ударной системы «поршень - боек - инструмент».
3.3 Промышленные испытания перфоратора ПП-
Выводы по главе
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПЕРФОРАТОРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ

4.1. Обоснование конструкции пневматических модернизированных перфораторов со сдвоенным ударником
4.2 Разработанные конструкции пневматических перфораторов и вспомогательных устройств.
4.3 Предполагаемый экономический эффект от внедрения пневматических перфораторов с ударной системой «поршень - боек - инструмент»
4.3.1 Составление карты технического уровня для модернизированного пневматического перфоратора /7/7-63С2 и его аналогов
4.3.2 Расчет себестоимости бурения шпуров на проходке восстающих выработок
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ!
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Горно-добывающие предприятия с высоким уровнем экономической обеспеченности, например, такие, как ОАО «Апатит», при наращивании объемов производства в последние годы находят возможность покупать лучшие образцы зарубежной горной техники и в том числе буровой, цена которых значительно превосходит цены отечественных аналогов. Это создает условия восстановления производства отечественных образцов буровой техники. С этой целью необходимо проводить исследования для создания новых буровых технологий и образцов отечественной буровой техники, эффективность которых обоснована теоретически и подтверждается экспериментально. Так, например, в настоящее время совершенствование конструкций переносных перфораторов (1111-54, ПП-63 и др.), позволяет повысить производительность бурения в сравнении с образцами традиционной компоновки, снизить уровень шума и вибрации, что сделает их конкурентоспособными с западными образцами, например, пневматическими бурильными головками шведских производителей (BBD 94-DSI фирмы Atlas Copco).
В настоящее время некоторые иностранные производители продолжают совершенствовать процесс бурения, используя пневматические буровые головки и погружные пневмоударники, малогабаритные передвижные компрессоры с повышенным рабочим давлением (2,5 МПа и более). Для перехода на указанную выше технологию отечественных производителей горных машин необходимо проведение теоретических, экспериментальных и опытно-конструкторских работ по модернизации существующих и созданию новых образцов буровой техники.
Значительный вклад в теорию и практику разработки и исследований ударных систем внесли Иванов К.И., Алимов О.Д., Асатур К.Г., Загривный Э.А., Кантович Л.И., Красников Ю.Д., Кривцов А.М., Нагаев Р.Ф., ПодэрниР.Ю., Соколинский В.Б., Ушаков JI.C., Шелковников И.Г. и др.
Модернизированные перфораторы со сдвоенной ударной системой, базирующиеся на унифицированных узлах, имеют повышенную скорость

эффективность бурения. Более подробно указанная гипотеза рассмотрена в работах В.А. Пивнева [52-55].
Гипотеза 3. В процессе дребезга бойка происходит повышение передачи ударного импульса, демпфирование бойком отраженных волн обратно в забой и отбрасывание бойком поршня при их «слипании» в конце хода поршня.
В циклической (непрерывной) работе перфоратора со сдвоенным ударником скорее всего происходя процессы подтверждающие и вторую и третью гипотезы.
В нашей работе будем предполагать, что ударное взаимодействие между поршнем и штангой носит не абсолютно упругий характер (Я > 0). При этом коэффициент Я весьма мал. Первоначальное соударение происходит в некоторый момент времени, когда величина пневматической (гидравлической) силы положительна, то есть она направлена в сторону сближения штанги и поршня. В этом случае в последующем происходит дребезг, получивший название квазипластический удар [40]. Речь идет о последовательности повторных все учащающихся соударений убывающей до нуля интенсивности, которая за конечное время завершается «слипанием» поршня - ударника со штангой.
Основными условиями для протекания процесса дребезга в рассматриваемой ударной системе «поршень - боек - инструмент» является:
масса промежуточного элемента (бойка) намного меньше массы поршня -поршня - ударника;
боек, перед первым ударом по нему поршнем - ударником, находится на заданном расстоянии 1 -5 мм от бурового инструмента;
установлено явление прижатие бойка к воздушной трубке и обеспечение предварительного зазора между бойком и штангой (1-5 мм) за счет аэродинамического позиционирования бойка путем выполнения его внутреннего сечения в виде диффузора;
в процессе дребезга исключается вращение бойка вокруг его продольной

буровой инструмент всегда прижат к груди забоя.