CC BY
16
3. ГОСТ H НСО'МЭК. ТО 15241-2002 Государственный craiuapi РФ. Информанкоииаа гехно-лопи. Рушводегео по применению. М.: Госстандарт России. 2002.78 с.
4. Минне в Ю. Я Эисргоауакт. Модерн и-к шш ко млрсссорво-воздушного хозяйствапромышленных предприятий. Екатеринбург: НПО «Радикал», 2006.1Я с
УДК 622.243
К ОБОСНОВАНИЮ РАЦИОНАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ УДАРА К ГОРНОЙ ПОРОДЕ ПРИ БУРЕНИИ
Л. П. Комиссаров. Г. В. Прокчшопич
В статье рассмотрены особенности ударных систем при бурении. Выполнен анализ основных факп>-ров. о предел я ю 1 w i fx степень использования энергии улара А'•иочепые глина: пуренне, энергия удара, горная порода.
in the article some characteristics of percussion systems when drilling are considered. Some analyses have been made of main factor*, determining the degree of impact power application. Key unnb\ drilling, impact power, rock.
Ударный способ бурения яатяется основным способом разрушения крепких и особо крепких пород.
Эффективностьударного бурения определяется. прежде всего, степенью использования энергии удара. В отличие от статического воздействия, при когором потери энергии минимальны и определяются в основном величиной зрения качения и скольжения, при ударном нагруженин потери энергии резко возрастают ввиду зависимости энергосиловых параметров от вида ударной системы.
На рис. I представлены структурные схемы ударных систем при выносном (перфораторное бурение) и погружном ударниках.
Форма ударного импульса и КПД удара определяются 1сомстрмческнми параметрами соударяющихся гел: в случае равных поперечных сечений в плоскости контакта при соударении возникают прямоугольные импульсы напряжений, которые распространяются при отсутствш! Внутреннего трения без искажения, и при этом отсутствуют отраженные волны.
КПД улара определяется в зависимости от соотношения масс ударника т^ и б>ровопо инструмента (коронка, буровой став, хвостовик) т |1}:
о* -
_ Лип _(1ч-*)Г,"у.|",ин Пуд - . ~
УД ^"'ул * '"ив >
|де Лт. - соответственно кинетическая энергия системы до удара и энергия ударяемого тела (инструмента) после удара; Je -
Рис. I. Схемы удариых систем при nuunennu и пп1ру*гм"ч {б) уаарюпеаь
/ -ударник; 2 - хёостовик; 3 - ôiровой став: 4 - коронка
□ а
\ 3
коэффициент »^становления скорости, равный отношению относительных скоростей 1ел (ударника и инструмента) после и до улара.
Проанализируем зависимость коэффициент передачи энергии удара от соотношения масс ударника и инструмента.
Заменив т л на х. получил»
(\+k)2mV3x
Пуд<*> = ~-ТГ
(луд+аг)
Дифференцируя дважды по с. получим
, (U*): муа(муд -х) Пуд , -2 •
К» +*Г
'УД
(Шуи +Х)Л
Приравнивая первую производную к нулю, получим оптимальное значение массы инструмент. при котором достигается максимум т^г
*вит = т\и<мп ~ туа-
Следовательно, максимальное значение коэффициента передачи энерпш удара
Пуд.|ш* = 0,25(1 +А)2.
При абсолютно упругих соударяомых телах к = I и л1:1Я1И = I.
Расчеты [2] показывают чго потери энергии при соударении ударника с инструментом составляют 3-5 %
Отсюда следует, что при бурении с погружным ударником обеспечиваются опти-мальные условия для передачи энергии удара инструменту. 11ри перфораторном бурении с увеличением шубины скважины масса инстру-игнтп возрастает, что приводит к уменынс-пию КПД удара (рис. 2).
КПД ударной системы п общем случае
где - коэффициент, учитывающий потери энергии на трение бурового става о стенки зеважниы; п. коэффициент, учитывающий потери в местах соединения ппанг и штанги с Соринкой; п, —коэффициент передачи удара от инструмента ь породе.
Коэффициент передачи энерпш удара от инструмента к породе определяется отношением силы /^(^.действующей на поверхности
Рис. 2. Зависимость КПД улара oí соотношения масс ударника и инструмента
контакта инструмент с породой, к амплитуде импульса Fmí />, действующего на инструменте
F„(t)
где Г-а(()
Пз =
2ML
«со
; ZJf), Zn(t) дина-
мическое сопротивление породы внедрению инструменте и сопротивление инструмента перемещению ударника соответственно«
В общем случае динамическое сопротивление стержня (инструмента нлн породы) 2= ЛЯ.
где К = ри волновое сопротивление стержня; р - плотность материала стержня, а скорость распределения продольной упругой волны в стержне; £ площадь поперечного сечения стержня
Для породы 5 Л', - площадь контакта инструмента ¡породоразрушающих элементов -лезвий, штырей) с породой
После, преобразований выражение (I) примет вид
2Рп<»Л
Рип^нп^ии
На рис. 3 показана зависимость коэф-фищ!еита передачи энергии ел инструмент а к породе от площади контакта инструмента с породой. Характер зависимости оггредсляется типом армнровкн: для лезвийных коронок
ШшУ гпуЛ
5*i 50
Рис. 3. Зависимость коэффициента передом энергии от инструмент к породе сп площади контакта инструмента с породой:
- - ариир<>нка н ttuóe клчнояисных п частиц (лезвий):
• - а/тировка л лиЛс ци чь'Ндрических »ставок (штырей)
зависимость имеет линейный характер, для штыревых коронок коэффициент передали энергии удара является постоянной величиной И определяется динамическими характеристиками породы.
Следовательно, конструкция ннсгрумсн :а и тип армнровки существенно влияют на величину КПД ударной системы.
Известно (3), что плавным физическим критерием при ударном воздействии является удельная (отнесенная к плошали контакта инструмента с породой) энергия удара, определяющая напряженно-деформированное состояние породы,
Так как площадь контакта инструмента с породой зависит oí типа армнровки, степени износа и других факторов, то опенка данного критерия для различного бурового оборудования (перфораторов, станков типа СБУ и других) затруднена
Приближенная оценка удельной эиерт ни удара может быть выполнена при сравнении относительной (отнесенной к площади сечения скважины или шпура) энергии удара для различного бурового оборудования при допущении, что конструкции инструмента подобны.
В таблице приведены значения относительной энергии удара для бурового оборудования отечественного и зарубежного производства.
Из таблицы следует, что относительная шергия достшает максимальных значений при перфораторном бурении
В станках тина СБУ величина относительной энергии существенно меньше. В этом случае увеличение удельной эиерпш удара и повышение эффекгнвности процесса бурения достигается за счет использования лезвийных коронок, отличающихся малой площадью контакта инструмента с породой.
IIupuMci ры 6> рово! t oóopv ижамим
Пфимгф ЬП-100 СЬУ-160 гор из: Aibj Copeo ПК-60Л ШУ-W
Энергия удара. Д* | 91 28С 233 95 147
Диаметр СХНИЖНШ.1 (шнура). м 0.105 0.16 0.0.15-0,051 0,044), 065 0,065-0.075
Ошоапслышя мтергня. кН.М 10.5 14 242-114 7S-J3 44-33
Выводы
Ы1ШЮГРЛФ11ЧЕСКИЙ С) 1ИСОК
1. Степень использования энергии удара зависит от структуры ударной системы, конструкции инструмента и типа армировки.
2. Выбор нородоразрушающего инструмента состоит н нахождении такой комбинация параметров, которая обеспечивала бы увеличение КПД ударной системы и повышение удельной энергии удара.
I. Александрой Е. В.. Сокол и некий В Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем М Наука. 1969.
2 Войков В U Результаты машинных экеяе-риментоя iro определению эффективности удар* о-Поворотного бурения шпуров I/ Горные машин« и ¡штоматика. 2004. № 7.
Ъ.ЛяимовО.Д,. МаижосовВ. К, ЕремьницВ.З. Удар. Распространение волн деформации н ударных системах. М.: Наука, 1985.
УДК 622.44
ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ В КРУГОВОЙ РЕШЕТКЕ ПРОФИЛЕЙ С ВИХРЕИСТОЧНИКОМ В КРИТИЧЕСКИХ ТОЧКАХ
Н. В. Макаров
С использованием метода конформной» отображения и результатов исследований преобразовать полигональных тел получено п каноническом виде уравнение комплексной скорости течения на профилях круговой решетки при налички в их угловых точках вихренсгочника. Установлено, что интегрированный вихренсточннк в угловой точке профиля устраняет ветвление потока, то есть обеспечивает ее плавное обтекание. Указанное позволяет существенно повысить аэродинамическую натруженное! ь и регулируемость шахтных иетробежных вентиляторов, что «вдастся весьма актуальным с точки зрения повышения экономической эффективности горных предприятий.
Ключевые c^uttij. аэродинамика, центробежные вентиляторы, аэродинамическая на! ружей носи., анхренсгочннк. круговая решетка профилей, метод конформного отображения.
Using a method of confonnal display and results of investigations ol polygonal bodies Hans formations an equation has been received in canonical style of the complicated flow velocity on profiles of circular grid if eddy «ource in angle points is Available. It is established that integrated eddy source in angle point of a profile eliminates the stream branching, i.e. provides its gradual flow. ГЬс mentioned fact allows to increase greatly -lerodynomic loading and controllability of mine centrifugal ventilators, being actual from the point of view of increasing of economic efficiency of mining enterprises.
Key words', aerodynamics, centrifugal ventilators aerodynamic loading, eddy vouree, circular gnd of profile, method of conlhrmal transformation.
Существенный интерес как с позиции теории, так и прикладной аэродинамика представляет собой задача исследования течения во вращающейся круговой решетке с нпхревыми камерами, расположенными в угловых гочках се профилей Практическая значимость решения указанной ЗДДачЯ обусловлена потребностью установления
обпшх закономерностей ДЛЯ рассматриваемого класса течений, при которых в реальных условиях возможно обеспечение тайного обтекания острых узлов лонвтэк рабочих колес вентиляторов, что позволяет решить актуальную задачу повышения жоно-млческоИ эффективности шазстпш вентшшто-ров путем разработки технического устройства
