Разработка и совершенствование методов расчета эрозии горных пород под действием гидроабразивной струи для горных машин

• Автор: Аверин, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Общие сведения о технологии гидроабразивного разрушения материалов
1.1.1. Оборудование для реализации гидроабразивных технологий
1.1.2. Гидроабразивные технологии в горном деле
1.2. Анализ результатов экспериментальных исследований в области гидроабразивного разрушения материалов
1.2.1. Анализ результатов экспериментальных исследования наиболее значимых аспектов технологии гидроабразивного разрушения материалов
1.2.2. Результаты экспериментальных исследований разрушения горных пород
1.3. Анализ теоретических исследований в области гидроабразивного разрушения материалов
1.4. Анализ методов расчета эрозии материалов под действием гидроабразивных струй
1.4.1. Методы расчета показателей эффективности разрушения гидроабразивными струями различных материалов
1.4.2. Методы расчета эрозии горных пород под действием гидроабразивных струй
1.5. Анализ результатов исследований по скалыванию межщелевых целиков
1.6. Цель и задачи исследований
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭРОЗИИ ГОРНЫХ ПОРОД ПОД ДЕЙСТВИЕМ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ СТРУИ
2.1. Уточнение факторов, определяющих процесс эрозии горных пород
2.2. Основные положения и допущения
2.3. Нахождение углов распространения трещин
2.4. Механизм взаимодействия абразивной частицы с горной породой
2.5. Разработка аналитического метода расчета эрозии горных пород на основе математического моделирования
2.6. Совершенствование полу эмпирического метода расчета резания горных пород гидроабразивной струей, основанного на энергетическом
принципе
Выводы
3. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Анализ аналитического метода расчета эрозии из соображений размерности
3.2. Сопоставительный анализ экспериментальных данных и расчетных значений по аналитическому и полуэмпирическому методам
3.3. Анализ влияния основных параметров эрозии горных пород на основе разработанного аналитического метода
3.3.1. Анализ влияния гидравлических и конструктивных параметров на эффективность эрозии горных пород
3.3.2. Анализ влияния режимных параметров на эффективность эрозии горных пород
3.3.3. Анализ прочностных свойств горных пород
Выводы
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Модифицированная методика и пример расчета основных параметров гидроабразивного резака
4.2. Методика определения показателей и основных параметров разрушения горного массива гидроабразивным резаком совместно со скалывающим инструментом

4.3. Модифицированная методика и пример расчета показателей и основных параметров фрезерования горных пород гидроабразивным ин-
струментом
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

удара, пропорционален АИ . Таким образом, скорость эрозии IV они получили через радиус частицы г, ее скорость т0 и постоянные Вейбулла т и сг
№ = (1.9)
где показатели степени а и Ъ задаются в следующем виде:
а = 3(т - 0,61)/(т - 2) - для круглых частиц;
а = 3,6(т - 0,67)/(т - 2) - для угловатых частиц; (1.10)
Ь = 2,4(/и - 0,67)/(т-2) - для частиц любой формы.
Для частиц намного более жестких, чем материал преграды, постоянная к{ определяется выражением
к Е0,«(т+1)/(т-2)р1,2{т-0,67)/(т-2) -2/(т-2) ^
где Е — модуль упругости материала преграды; р — плотность частицы.
В работе [128] показано, что взаимодействие между поперечными трещинами от соседних ударов мало, а количество унесенного материала составляет часть х от объема материала преграды, подверженного поперечному растрескиванию. Было получено соотношение для расчета скорости эрозии в предположении, что изменение х играет второстепенную роль. Таким
образом, объем V, занимаемый зоной поперечного растрескивания, равен
У~ж2к, ' (1.12)
где с - длина трещины; И - глубина проникания частицы в материал.
В общем случае для большой трещины и небольшой глубины проникания для длины трещины было получено следующее уравнение:
с = Л'(р,р, /К2С //3(г>;р3ррРУ3(^РрМр + -JmiPi ^ , (113)
где X - константа; р(, рр - константы упругости Ляме для преграды и частицы соответственно; Vр - скорость частицы; гр - радиус частицы; рр и р1 - плотность частицы и преграды соответственно; Кс - критический коэффициент интенсивности напряжений.