Разработка технологии разрушения горных пород с наложением на инструмент упругих колебаний

• Автор: Шустов, Денис Александрович
• Шифр специальности: 05.15.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 89 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка задач
исследования
§ 1 . Краткий анализ механических способов бурения
горных пород
§ 2 . Использование вибрации в породоразрушающих машинах и
механизмах
§ 3 . Влияние вибрации режущей кромки на процесс
разрушения и износостойкость инструмента
§ 4 . Средства для получения высокоэнергетических
упругих колебаний
Выводы и постановка задач исследования
Глава 2. Экспериментальные исследования влияния наложения
упругих колебаний на режущий инструмент и на показатели механического
разрушения
§1 . Исследование влияния высокочастотных
упругих колебаний на показатели разрушения
горных пород
§2 . Влияние упругих колебаний на износостойкость
режущего инструмента
Выводы
Глава 3. Исследование взаимосвязи параметров колебательного процесса с технологическими нагрузками при разрушении горных пород с наложением на инструмент
упругих колебаний
§ 1 . Зависимость параметров колебательного
процесса от статической нагрузки на систему

§ 2 . Анализ взаимосвязи технологических нагрузок
с параметрами колебательного процесса
§ 3 . Зависимость эффективности разрушения при наложении на инструмент упругих колебаний
от свойств горной породы
Выводы
Глава 4. Влияние кавитационных процессов на интенси
фикацию разрушения горных пород
§ 1 . Основы теории кавитации
12 . Факторы , влияющие на кавитацию
§3 . Теоретическое объяснение характера
наблюдаемых закономерностей процесса
ультразвукового разрушения
§ 4 . Экспериментальное исследование
процесса ультразвукового разрушения горных пород
§5 . Описание физических процессов , протекающих в рабочем зазоре между режущим инструментом
и забоем шпура
Выводы
Глава 5 . Технико - экономический анализ интенсификации вибро - вращательного бурения режущим инструментом с
наложением на него упругих колебаний
§ 1 . Основные вопросы технико - экономического
анализа интенсификации бурения шпуров
§2 . Определение экономического годового
эффекта от внедрения нового оборудования
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Одним из физических способов интенсификации различных процессов при разведке , добыче и переработке полезных ископаемых является использование упругих колебаний . Возможность эффективного применения упругих колебаний с использованием ультразвуковых генераторов (УЗГ) для интенсификации различных процессов , в том числе и механического разрушения горных пород , обусловлена их достоинствами в сравнении с другими способами . К таким достоинствам можно отнести :
1) возможность получения высокоэнергетических упругих колебаний практически любой частоты ;
2) возможность излучения колебаний в различных средах и достаточная интенсивность воздействия на них ;
3) независимость полей упругих колебаний от других полей и возможность , в связи с этим , совместного с ними воздействия на среды ;
4) возможность наложения колебаний различных видов на режущий инструмент при механическом разрушении горных пород
Анализ возможностей высокоэнергетических упругих колебаний и имеющиеся результаты исследований позволяют уже сегодня рекомендовать возможные области их применения для целей интенсификации различных процессов при разведке и добыче полезных ископаемых, а именно :
1) для процессов механического разрушения горных пород;
2) для процессов обогащения полезных ископаемых.
Целью настоящей работы является исследование механического разрушения горных пород с помощью наложения на инструмент высокоэнергетических упругих колебаний с частотой от 16 до 24 кгц и изучение основных факторов , влияющих на разрушение горных пород
С точки зрения механического разрушения горных пород упругие колебания могут быть отнесены к "вибрации" - более общему понятию, отражающему динамическое воздействие режущей грани в месте контакта инструмента с разрушаемой поверхностью , с учетом влияния кавитационных процессов на предразрушенный слой и с подбором охлаждающей жидкости , которая увеличивает процесс кавитации , тем самым , влияет на процесс разрушения горной породы , при этом не оказывая вредного воздействия на рабочий инструмет

Для измерения резонансной частоты и амшхитуды смещения в точке концентратора применялся магнитострикционный преобразователь ПМС-15А и частотомер . Результаты экспериментов приведены в таблице 8 , из которой видно , что при увеличении статической силы , приложенной по оси колебательной системы , снижается величина амплитуды колебаний выходного торца волновода и увеличивается резонансная частота колебаний системы. При этом , приложение статической силы к экспоненциальному концентратору приводит к более резкому изменению резонансной амплитуды и частоты колебаний , чем в случае цилиндрического волновода.
Наиболее резкое изменение наблюдается в первоначальный период нагружения. При дальнейшем увеличении силы , зависимость амплитуды и частоты колебаний от усилия прижима сильно не изменяется ( см. табл. 8 ) . При величине статической силы Рболыне 9000 н , волновод с усилением выигрыша в амплитуде практически не дает.
Приведенные здесь результаты экспериментальных исследований получены при отсутствии разрушения породы в зоне контакта выходного торца волновода с последней. При наложении колебаний на породоразрушающий инструмент с целью интенсификации процесса разрушения , режущий инструмент внедряется в горную породу , разрушая ее. Поэтому , количественно зависимости рассмотренных здесь параметров от усилия прижима несколько отличные, но характер их сохраняется
Таблица
Зависимость *"|Ч)т статической силы (л/э = 2,1 ква ).
Цилиндрический волновод
усилие прижима, н 10 гц 0

0 10 19,1
500 8,4 19,3 30,0 0
1000 7,8 19,4 25,8 0
2000 7,6 19,6 19,6 0
4000 7,0 20,0 16,0 0
6000 6,4 20,3 14,01 0
8000 5,8 20,5 12,2 0