Метод расчета и поддержания рациональных режимных параметров бурильной машины мехатронного класса

• Автор: Гринько, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Содержание
Введение

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Способы бурения шпуров и их основные особенности

1.2. Модели взаимодействия режущих инструментов с разрушаемым массивом при вращательном бурении
1.3. Модели взаимодействия режущих инструментов с разрушаемым массивом при вращательно-ударном бурении

1.4. Анализ конструкций стендов для исследования процесса бурения

1.5. Анализ конструкций бурильных машин, обеспечивающих автоматизацию процесса бурения шпуров

1.6. Анализ критериев управления режимными параметрами бурения

Выводы по главе 1 и задачи исследований

2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Основные положения методики исследования
2.2. Выбор и обоснование методов планирования эксперимента
2.3. Выбор и характеристика горных пород для исследований
2.3. Разработка конструкции экспериментального стенда и подбор измерительной аппаратуры
Выводы по главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ ОСЕВОГО УСИЛИЯ И КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ СКОРОСТЬ БУРЕНИЯ
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований
3.2. Исследование влияния импульсов крутящего момента на теоретическую скорость бурения
3.3. Исследование влияния совместного наложения импульсов осевого усилия и крутящего момента на теоретическую скорость бурения
Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ МЕХАТРОННОГО КЛАССА

4.1 Выбор и обоснование критерия управления режимными параметрами бурения
4.2 Разработка алгоритма функционирования бурильной машины мехатронного класса
4.3 Математическая модель функционирования бурильной машины мехатронного класса
4.4 Проверка математической модели функционирования бурильной машины мехатронного класса на адекватность
Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ, СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
МЕХАТРОННОЙ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО
ВЫБОРУ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ
БУРЕНИЯ ШПУРОВ
5.1 Разработка алгоритма управления режимными параметрами бурения шпуров мехатронной бурильной машиной
5.2 Разработка и обоснование структурной схемы мехатронной бурильной машины реализующей предложенный алгоритм управления режимными параметрами бурения
5.3 Разработка рекомендаций по выбору бурового инструмента и режимных параметров бурения шпуров серийными машинами
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

Введение
Актуальность работы. В соответствии с Энергетической стратегией России на период до 2030 года отечественная горная промышленность должна достигнуть принципиально нового уровня развития. Для достижения поставленных целей необходимо решить ряд актуальных проблем. К числу таких проблем в угольной промышленности относят недостаточный инновационный потенциал, слабое развитие российского угольного машиностроения и вызванная этим усиливающаяся зависимость отрасли от импорта технологий и оборудования[1].
Последовательное решение указанных проблем приведет к улучшению экономических показателей крупных угледобывающих районов Российской Федерации, среди которых выгодно выделяется Восточный Донбасс своим географическим положением и качеством добываемого угля. Восточный Донбасс является основной угольной базой европейской части России. Запасы угля, пригодные к разработке, здесь составляют около 5500 млн. тонн [2]. Монопольное положение на юге России, близость к рынкам сбыта определяет Восточный Донбасс как один из важных источников энергетических ресурсов региона. К 2030 году добычу угля на шахтах Восточного Донбасса планируется увеличить до 13 млн. тонн/год. Характерной особенностью угольной промышленности Восточного Донбасса является то, что пласты угля имеют незначительную мощность (1,2 - 1,6 м.). Это обуславливает повышенный удельный объем проходческих работ в целом, а в смешанных забоях (порода-уголь) в основном по породе. Крепость породы зачастую велика, что предопределяет применение только буровзрывной технологии проведения горных выработок. Достижение поставленной цели не возможно без использования современной техники и технологий добычи. Техническое перевооружение горного производства включает в себя не только внедрение нового высокопроизводительного технологического оборудования, но и

Буровые стенды БВС-2 и БУС-1 позволяют исследовать режимы бурения во вращательном и вращательно-ударном режиме, однако в их конструкции не предусматривается наложение на инструмент импульсов крутящего момента.
Второй подход к проведению экспериментальных исследований заключается в физическом моделировании аналогичных явлений на моделях имеющих различный масштаб. В случае с бурением шпуров зачастую применяют физическое моделирование на моделях меньшего масштаба, а
именно бурение шпуров моделями стендов и проведения на них экспериментальных исследований с использованием второго подхода необходимо использовать основные положения теории подобия. Теория подобия позволяет получить значения коэффициентов перехода от модели к натуре.
Известна конструкция экспериментального стенда на базе вертикально-фрезерного станка (рис. 1.12) [11]. Стенд позволял бурить в режимах со свободной или принудительной подачей, имел возможность ступенчатого
изменения частоты вращения инструмента в диапазоне от 97 до 1360 об/мин и осевого усилия в диапазоне от 250 до 4500 Н. Промывка шпуров осуществлялась
буровых резцов. Для создания буровых
Рисунок 1.12- Буровой стенд на базе вертикально-фрезерного станка 1 - груз; 2 - мерительная линейка; 3 -инструмент; 4 - порода; 5 - шланг подачи воды