Выбор рациональных параметров породоразрушающего инструмента при ударном бурении горных пород

• Автор: Прокопович, Григорий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА БУРОВЫХ МАШИН УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор и анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований рабочего процесса буровых машин ударного действия
1.2. Анализ конструкций породоразрушающего инструмента для ударного бурения
1.3. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА БУРОВЫХ МАШИН УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ КАК ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ
2.1. Общая характеристика импульсных систем
2.2. Особенности импульсных систем буровых машин ударного действия
2.3. Зависимости динамических характеристик породы от вида
породоразрушающего инструмента
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТА С ПОРОДОЙ
ПРИ УДАРНОМ БУРЕНИИ
3.1. Влияние параметров инструмента на показатели функционирования импульсной системы
3.2. Моделирование процесса взаимодействия инструмента
с породой
3.3. Определение показателей рабочего процесса с учетом

динамических параметров инструмента и породы
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. УСТАНОВЛЕНИЕ ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЕЙ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ ИНСТРУМЕНТА И ПОКАЗАТЕЛЯМИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ
4Л. Выбор рациональных параметров импульсной системы
4.2. Соотношения между показателями функционирования буровых машин ударного действия и параметрами
породоразрушающего инструмента
4.3. Обоснование рациональных параметров
породоразрушающего инструмента
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Методика расчета показателей рабочего процесса
буровых машин ударного действия
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программа расчета показателей рабочего процесса
буровых машин ударного действия
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Буровые машины ударного действия находят широкое применение в горнодобывающей промышленности. Практика горного производства показывает, что они обеспечивают высокую эффективность буровых работ, особенно при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом, ввиду реализации больших динамических нагрузок при малой массе машины.
Современные конструкции буровых машин ударного действия характеризуются повышенными энергосиловыми параметрами, применением различных типов породоразрушающего инструмента и его вооружения.
Основные показатели рабочего процесса машин - глубина внедрения инструмента, энергоемкость и скорость бурения - зависят от сопротивления породы внедрению инструмента, которое, в свою очередь, определяется как свойствами породы, так и конструктивными параметрами инструмента.
Ввиду распространения ударного возмущения в виде волн деформации в породу передается лишь часть энергии удара, а остальная часть отражается от породы. Количество энергии, переданной в породу, зависит как от физикомеханических свойств породы, так и от конструктивных параметров инструмента.
При разработке новых высокопроизводительных буровых машин ударного действия все большее значение приобретают вопросы энерго- и ресурсосбережения.
Без четкого представления о характере взаимодействия инструмента с породой, оценки влияния конструктивных и геометрических параметров породоразрушающего инструмента на энергоемкость, скорость бурения и другие показатели невозможно проводить научно обоснованное проектирование инструмента.
В связи с этим, работа, посвященная обоснованию рациональных конструктивных и геометрических параметров породоразрушающего

I этап
При ударе ударником по волноводу в нем формируется начальная волна деформации, которая характеризуется законом изменения деформаций или усилий во времени (єі(?), /' і(Ф), формой волны, максимальным значением усилий (амплитудой волны), временем действия усилий (длительностью волны) и энергией волны. Эти характеристики зависят от геометрии соударяющихся элементов, свойств их материалов и скорости соударения.
Рис. 2.4. Структура силовой импульсной системы буровой машины ударного действия с погружным ударным механизмом:
1 - гидравлический ударный механизм; 2 - ударник; 3 - породоразрушающий
инструмент
/■■„„п- сила ударного импульса; Рии- ударная сила, возникающая в инструменте под действием ударного импульса; Рк- сила в прошедшей в породу волне деформации