Научные основы создания гидромеханических исполнительных органов для очистных и проходческих комбайнов

• Автор: Мерзляков, Виктор Георгиевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 459 с. : ил.

С ОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Основные положения гидромеханического способа
разрушения горного массива
1.2. Состояние работ в области использования гидромеха-
нического разрушения горного массива в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов
1.2.1. Гидромеханические исполнительные органы очистных
комбайнов
1.2.2. Гидромеханические исполнительные органы проходческих комбайнов
1.3. Анализ результатов исследований процесса разрушения горного массива гидромеханическим спос обом
1.4. Цель и задачи исследований
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА И
СРЕДСТВ РАЗРУШЕНИЯ УГЛЯ И ГОРНЫХ ПОРОД ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
2.1. Выбор типа механических инструментов для гидромеханического разрушения угля и горных пород
2.2. Основные факторы, определяющие процесс гидроме-
ханического разрушения угля и горных пород, и критерии оценки его эффективности
2.3. Разработка схем комбинированного воздействия на
разрушаемый массив высокоскоростной струи воды и механического инструмента
2.4. Программа, методы и экспериментальная база для про-
ведения исследований процесса гидромеханического разрушения угля и горных пород
ВЫВОДЫ
3. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ И
МАЛОГАБАРИТНЫХ СРЕДСТВ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ СТРУЙ ВОДЫ
3.1. Создание источников воды высокого давления воды и
результаты их ресурсных испытаний
3.2. Установление рациональных параметров малогабаритных средств формирования высокоскоростных струй
воды

3.3. Методика определения рациональных параметров малогабаритных струеформирующих устройств
ВЫВОДЫ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СТРУИ И МЕХАНИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА С
УГОЛЬНЫМ МАССИВОМ И УСТАНОВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ
4.1. Основные закономерности процесса разрушения
угольного массива струей воды и резцовым инструментом
4.2. Исследование процессов взаимодействия струи воды и
дисковой шарошки с угольным массивом и установление рациональной схемы разрушения
4.3. Рациональные параметры и расчетные зависимости для
определения основных показателей процесса разрушения угля высокоскоростной струей воды совместно с дисковой шарошкой
4.3.1. Влияние физико-технических свойств угольного массива на силовые показатели процесса
4.3.2. Влияние параметров режима гидромеханического разрушения угля на силовые показатели процесса
4.3.3. Зависимость силовых показателей процесса гидро-
механического разрушения угля от геометрических параметров дисковой шарошки
4.3.4. Гранулометрический состав угля, разрушаемого
гидромеханическим способом, и удельное пыле-подавление
4.3.5. Энергозатраты при разрушении угля высокоскоростной
струей воды и дисковой шарошкой
4.3.6. Нагруженность дисковой шарошки при гидромеханическом разрушении угольного массива
4.4. Сравнение результатов экспериментальных исследований различных способов разрушения угля
4.5. Влияние технологических параметров воздействия
высокоскоростной струи воды на горный массив при гидромеханическом способе разрушения
ВЫВОДЫ

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД РЕЗЦОВЫМ
ИНСТРУМЕНТОМ
5.1. Бесщелевой способ разрушения горных пород высокоскоростной струей воды и резцовым инструментом.
Основные результаты его исследований
5.2. Экспериментальные исследования гидромеханического
способа разрушения горных пород и установление его основных закономерностей
5.2.1. Влияние опережения струи воды на формирование
силовых и энергетических показателей процесса
5.2.2. Зависимость нагрузок на резце и удельной энергоемко-
сти гидромеханического разрушения горных пород от режимных параметров
5.2.3. Влияние гидравлических параметров на формирование
основных показателей гидромеханического разрушения горных пород
5.3. Разработка механизма гидромеханического разрушения
горных пород резцовым инструментом
5.4. Методика определения сил резания и подачи на резцо-
вом инструменте при гидромеханическом разрушении горных пород
ВЫВОДЫ
6. МЕТОДЫ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ
РАБОТЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ
ОЧИСТНЫХ И ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ
6.1. Общие положения
6.2. Методика определения сил резания и подачи на резцо-
вом инструменте гидромеханической режущей коронки исполнительного органа проходческого комбайна
6.3. Определение рациональных параметров и режимов
работы гидромеханических исполнительных органов очистных комбайнов
6.3.1. Выбор рациональных параметров и расчет сил резания
при разрушении угля высокоскоростной струей воды и резцовым инструментом
6.3.2. Выбор рациональных параметров и расчет сил резания
при разрушении угля высокоскоростной струей воды и дисковой шарошкой

сматривать как некое повреждение, понижающие прочностные характеристики массива.
Математические модели, представленные в работах /60, 61/, не могут быть положены в основу расчетов процесса разрушения горного массива высокоскоростной струи воды, располагаемой впереди режущего инструмента в непосредственной близости от него, так как они, по нашему мнению, не раскрывают до конца физическую сущность процесса комбинированного разрушения и не учитывают многие влияющие факторы.
Известны теоретические исследования разрушения массива гидромеханическим инструментом с подачей воды высокого давления через резец, представленные в работах /8, 9, 62/. В результате этих исследований были разработаны математические модели, описывающие процесс взаимодействия гидромеханического инструмента с массивом. Анализ этих математических моделей выявил ряд существенных недостатков. Основной недостаток предлагаемых математических моделей заключается в попытке описать квазистатический рост трещины, оставаясь при этом в рамках модели сплошной среды, без использования методов механики разрушения, являющейся одним из разделов механики деформируемого тела. К существенным недостаткам упомянутых моделей следует также отнести замену дифференциальных уравнений равновесия интегральными соотношениями, что неизбежно привело к необходимости введения в математические модели произвольно задаваемых констант. Это отражается на достоверности получаемых результатов.
Наиболее полные и глубокие теоретические и экспериментальные исследования процесса разрушения горных пород гидромеханическим инструментом с подачей воды высокого давления через резец проведены Жабиным А.Б. /10/. Разработанная им математическая модель опирается на теорию резания горных пород Г.П. Черепанова и построена с использованием методов механики разрушения /63-67/.