CC BY
22
5. Farhutdinova M.H. Analiz vlijanija geologo-tehnologicheskih para-metrov skvazhin i processa gidravlicheskogo razryva plasta na ego jeffektiv-nost' [Jelektronnyj resurs] // Jelektronnyj nauchnyj zhurnal Neftegazovoe de-lo. 2014. № 3. S. 33-48. URL: http://www.ogbus.ru
6. Shakurova Al.F., Shakurova Aj.F. Modelirovanie gidravlicheskogo razryva plasta [Jelektronnyj resurs] // Jelektronnyj nauchnyj zhurnal Nefte-gazovoe delo. 2014. №2. S.33-47. URL: http://www.ogbus.ru.
7. Gerasimenko S.A., Strekalov A.V., Samojlov A.S. Matematicheskoe modelirovanie go-rizontal'noj skvazhiny s jellipticheskoj treshhinoj gidro-razryva [Jelektronnyj resurs] // Jelektronnyj nauchnyj zhurnal Neftegazovoe delo. 2012. № 4. S. 346-351. URL: http://www.ogbus.ru.
8. Redikul'cev S.A., Lipljanin A.V., Palij A.O. Ispol'zovanie metoda nejronnyh setej dlja prognoza parametrov raboty skvazhiny posle provedenija GRP // Trudy Rossijskogo gosudarstven-nogo universiteta nefti i gaza im. I.M. Gubkina. 2010. № 1. S. 33-37.
9. Osnovy tehnologii dobychi gaza/ A.H. Mirzadzhanzade, O.L. Kuznecov, K.S. Basniev, Z.S. Aliev // OAO «Izdatel'stvo Nedra», 2003. 880 s.
УДК 622.236.5:539.4
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОАБРАЗИВНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ
ПРИРОДНОГО КАМНЯ
А.Б. Жабин, Е.А. Аверин, А.В. Поляков
Дано математическое описание процесса гидроабразивного фрезерования природного камня. Приведены основные факторы, определяющие этот процесс, и сформулированы допущения математической модели. В качестве основного показателя процесса гидроабразивного фрезерования принята скорость эрозии, которая определяется, в том числе и с учетом поперечного растрескивания в результате воздействия на обрабатываемую поверхность абразивных частиц, а также возможного слияния трещин. Представлены результаты теоретических исследований и их сопоставление с экспериментальными данными.
Ключевые слова: гидроабразив, природный камень, крепкие породы, скорость эрозии
1. Введение
В последние годы использование натурального камня, особенно гранита и мрамора, во всем мире существенно возросло благодаря его высоким прочностным, стойкостным и декоративным качествам [1 - 3]. При этом все стадии работы с природным камнем являются весьма сложными процессами, требующими больших временных и финансовых затрат, а также наличия современного многофункционального оборудования. Традиционные способы и средства обработки природного камня оказывают либо механическое, либо термическое воздействие на материал, что приводит к нарушениям структуры камня и ухудшению его свойств [4-7].
Среди современных нетрадиционных технологий обработки материалов гидроабразивная технология в наибольшей степени отвечает требованиям экономичности, экологичности, безопасности процесса и обеспечению высокого качества конечного продукта [1, 8, 9]. Для наиболее эффективного ее применения необходимо иметь методы, позволяющие прогнозировать результативность
процесса обработки природного камня гидроабразивной струей (гидроабразивного фрезерования) [10].
2. Описание и моделирование процесса гидроабразивного фрезерования природного камня
Процесс гидроабразивного фрезерования природного камня с учётом присущих ему особенностей можно описать следующим образом (рис. 1).
Рис. 1. Схема гидроабразивного фрезерования горных пород: 1 - струеформирующая насадка; 2 - канал подвода абразива;
3 - смесительная камера; 4 - конфузор (фокусирующая труба);
5 - коллиматор; 6 - гидроабразивная струя; 7 - природный камень
Источник воды высокого давления формирует струю воды номинального давления Р0, которая подается к перемещающемуся относительно поверхности обрабатываемого природного камня со скоростью ип гидроабразивному инструменту, находящемуся на расстоянии 10 от его поверхности. Проходя через струеформирующую насадку 1 с диаметром отверстия d0 и коэффициентом расхода ¡и, вода со скоростью V истекает в смесительную камеру 3, куда через канал подвода 2 поступает и абразив с усредненными радиусом частиц Я и плотностью р в количестве, характеризуемом массовом расходом Qa. В смесительной камере происходит формирование гидроабразивной суспензии, которая далее проходит через конфузор 4 и коллиматор 5 с диаметром dk и длиной проточной части 4, где осуществляется второй, более интенсивный этап внедрения абразивных частиц в струю воды, и гидроабразивная струя 6 формируется окончательно. Полученная гидроабразивная струя воздействует на обрабатываемый природный камень 7, при этом разрушенный и унесенный объем материала варьируется в процессе фрезерования за счет изменения положения гидроабразивного инструмента по высоте, а также за счет изменения времени воз-
Р„,и
действия гидроабразивной струи на обрабатываемую породу, что достигается изменением скорости перемещения гидроабразивного инструмента.
Физическая суть процесса гидроабразивного фрезерования заключается в эрозионном характере механизма разрушения, то есть в отрыве и уносе из обрабатываемой области частиц материала скоростным потоком ударяющихся и скользящих по его поверхности твердых частиц. Таким образом, в результате воздействия гидроабразивной струи происходит разрушение и удаление только поверхностного слоя материала определенного объема без нарушения его внутренней структуры [11].
Известна модель гидроабразивного фрезерования крепких горных пород, описывающая эрозионный характер механизма разрушения [12]. Для оценки эффективности разрушения был выбран показатель скорости эрозии, то есть изменение уносимого объема разрушенного материала dW за изменение за промежуток времени dt, которая определялась следующей формулой:
• dW dn
W =-= w—, (1)
dt dt
где dn - количество частиц, ударившихся о поверхность массива; w - объем, уносимый при ударе одной абразивной частицы.
Раскроем величины, входящие в формулу (1), которые понадобятся в дальнейшем
w = А
2
dn 3р*ЛкО л 16рЯ3 '
'5)5 Л( — 1,2{{-*) ЕVе-5)!5+в)к.-2в»(3+в)„(8
3/2.
(2)
4
п5 (1-1))5 ^Ев55 кСС-2вЯ(3+ви5 +вв. (3)
V 4 У
3/2
где кС - вязкость разрушения природного камня, Н/мм ; Е - модуль Юнга природного камня, Па; V - коэффициент Пуассона природного камня; р* -плотность гидроабразивной жидкости, кг/м3; dk - диаметр коллиматора, м; V - скорость гидроабразивной струи, м/с; А и в - эмпирические константы, равные 51,8 и 0,39 соответственно.
Эта модель в данной работе взята за основу. Она построена на следующих допущениях. Процесс фрезерования рассматривался как результат бомбардировки упругого полупространства абсолютно твердыми частицами абразива сферической формы, обладающими одинаковыми радиусом и массой и находящимися на одинаковом расстоянии друг от друга. Частицы были разогнаны до некоторой равной для всех частиц скорости потоком воды (ее эрозионным действием пренебрегали) и падали на поверхность преграды нормально (под углом 90°). В единицу времени на единицу площади обрабатываемой поверхности попадало равное количество частиц. При этом скорость эрозии определялась суммированием уноса объема материала при отдельных ударах. Однако и это выражение, несмотря на присутствие в нем показателя вязкости разрушения, не учитывает такое важное для эрозии хрупких материалов явление как распространение трещин. По сути, модель в приближении теоретически описы-
вает унос массы разрушаемого материала, объем которого равен части объема частицы, внедрившейся в материал, а затем по результатам экспериментов производится учет трещиностойкости материала.
В работе [13] при той же системе допущений была получена система уравнений, описывающая распространение трещин
4 + 73 )2 = 4 -73 )2;
2 (1 +73); (4)
= 1,
2 2 2 2 2 2 71 cos а1 + 72 cos а2 + 73 cos 03
2 2 2 71 cos а1 + 72 cos а2 + 73 cos 03
2 2 2 cos а1 + cos а2 + cos а3
где а\, а2 и а3 - углы распространения трещины; а2 и а3 - главные напряжения напряженно-деформированного состояния горного массива при ударе частицы абразива.
В работе [14] приведено решение данной системы (4) уравнений
2 1 cos ал = .х = — 1 2
cos
а1 = ±45°; а2 = y = 0; «а2 =±90°;
а3 = ±45°.
(5)
2 1 cos а3 = z = —, 3 2
Полученный результат (5) предлагается трактовать следующим образом. Отрицательные значения а\ и а3 представляют собой направления роста поперечных трещин. Заметим, что именно они образуют кратер лунки выкола. Тот факт, что -а1 = -а3 говорит о том, что в основании лунки выкола лежит круг, а она сама является прямым круговым конусом (в такой пока еще сильно идеализированной картине механизма эрозии). Оба значения а2 - направления роста кольцевых трещин. Положительные значения а\ и а3 являются углами распространения поверхностей радиальных (конических) трещин.
Целесообразно объединить в один метод модели математического описания распространения трещин и внедрения абсолютно твердой сферической частицы в упругое полупространство. Такой подход приемлем, поскольку они построены в рамках одной научной школы на одинаковой системе допущений и предположений.
Объединение моделей [15, 16] позволило определить объем лунки выко-ла в результате одиночного удара абразивной частицы
/ о Л3
УЛв = 1,047
0,414 R +
5я-( - v2 )ру: 4 E
2 5
(6)
Хотя известно, что взаимодействие между трещинами, возникающими от соседних ударов частиц, пренебрежимо мало [17, 18], однако рассмотрим также вариант, при котором слияние поперечных трещин все же происходит. С
учетом высокой плотности абразивного потока и достаточно большого количества частиц, одновременно попадающих на поверхность, допустим, что соседние частицы производят удары в максимальной близости друг от друга как показано на рис. 2.
Рис. 2. Плотно падающие абразивные частицы. Слева - вид сверху, справа - вид сбоку
Тогда в среднем на каждую ударяющуюся частицу будет приходиться объем удаляемого с обрабатываемой поверхности материала, имеющий форму параллелепипеда со сторонами - 2Я, 2Я и 0,414Я+д. Его значение находится из выражения
2 ^
2
К,
ст
4Я
0,414 +
5П1
(1 -V2 )
4Е
5
(7)
Преобразовав выражение (3) с учетом выражений (6) и (7) поочередно, получим соответственные элементарные уносимые объемы
10,27 Я
3,39
w
лв
(,2 Е °,4 + 5П1
(1 -V2 )ри2 )
р°,39и°,78
(1 -V)0,39 к
1С
Е
w.
ст
51,8Я3,39 (,2Е 0,4 + 5п1 -V2 )ри2 )
'к 0л78 Е 0,01
р0,39и0,78
(8)
(9)
(1 -V кс
В целом, модифицированные модели готовы. Для определения скорости эрозии по ним нужно подставить выражения (8) или (9) и (2) в уравнение (1). Это мы проделаем в следующем разделе, поскольку уже сейчас можно и нужно сделать предварительные выводы по рассматриваемым моделям.
3. Анализ и обсуждение результатов моделирования
С целью предварительной оценки полученных формул сравним показатели степеней при Я и V с указанными в табл. 1 [19, с. 129].
Как следует из табл. 1, в целом разрабатываемые в данной работе модели по рассмотренным выше показателям не противоречат проведенным ранее исследованиям по эрозии хрупких материалов. Некоторое отклонение наблюдается в модели «слияния трещин» (9) по показателю степени скорости частицы. Однако оно не является достаточно веским основанием для того, чтобы пересмотреть указанную модель или отвергнуть ее на данном этапе.
Таблица 1
Сравнение показателей степени скорости и размера частиц в различных теориях эрозии хрупких материалов (Ж = кЯауЬ)
Теория (или модель) а В
Упругого контакта ~ 4 - 4,2 ~ 2,6 - 3
Упругопластического контакта 3,7 3,2
Упругопластического контакта 3,7 2,4
Лунки выкола 3,39 ~ 3,18
Слияния трещин* 3,39 ~ 1,58
Эксперимент 3 - 4 2 - 4
эти модели отсутствуют в оригинале, они получены в данной работе и приведены для наглядного сравнения
Подставив выражение (8) и (9) в (1), получим
°,4 + 5п( -и2 )ри2 }
Жлв =
Жст =
1,93Я °,39р*и1,78^ 2'
(1 -и)°,39 £°л78 Е °,81р°,61
9,7 Я °,39р*и1,78 а к2 (1,
2Е °,4 + 5п
(1 -И2 )ри2 )°,4
кТЛ Е ' р '
(1°)
(11)
(1 ^
Основным критерием адекватности теоретических результатов является их соответствие реальности. Оценить это возможно при помощи сопоставления расчетных значений эмпирическим данным с использованием математического аппарата статистики.
Исходные данные для расчета по этим зависимостям приведены в табл. 2, а в табл. 3 отражены результаты расчетов по формулам (1°) и (11) и исходной модели [12], а также опытные данные. Расчетные значения (см. табл. 3) соответствует исходным данным под соответствующим порядковым номером (2). Полностью методика проведения эксперимента описана в работе [11, С. 268 -277]. Во всех экспериментах инструмент устанавливался на расстоянии °,°°6 м от поверхности образца горной породы, в качестве которого применялись мраморы с пределом прочности на одноосное сжатие 27,7 (№№ 1 - 7 в таблицах 2 и 3), 68,6 (№№ 8 - 15) и 88,2 (№№ 16 - 23). Скорость перемещения инструмента принималась постоянной и равной 12,5 м/мин. В качестве абразива применялся кварцевый песок.
Входящие в зависимости, но не показанные в табл. 2 величины усредненных радиуса и плотности частицы Я и р считаются постоянными и имеют значения °,°°°15 м и 264° кг/м соответственно.
2
Таблица 2
Исходные данные для расчета скорости эрозии _
№ п/п р*, кг/м3 и, м/с 4-10-3, м Е-108, Па V к1С, Н/мм3/2
1 431,13 8,6 0,0035 2,2 0,19 19,7569
2 371,68 9,67 0,0035 2,2 0,19 19,7569
3 371,23 10,81 0,0035 2,2 0,19 19,7569
4 364,22 11,81 0,0035 2,2 0,19 19,7569
5 144,59 12,34 0,0055 2,2 0,19 19,7569
6 133,41 14,18 0,0055 2,2 0,19 19,7569
7 127,24 15,82 0,0055 2,2 0,19 19,7569
8 431,13 8,6 0,0035 4,1 0,2 42,1731
9 371,68 9,95 0,0035 4,1 0,2 42,1731
10 371,23 11,15 0,0035 4,1 0,2 42,1731
11 364,22 11,99 0,0035 4,1 0,2 42,1731
12 144,59 12,34 0,0055 4,1 0,2 42,1731
13 133,41 14,14 0,0055 4,1 0,2 42,1731
14 127,24 15,79 0,0055 4,1 0,2 42,1731
15 110,55 17,21 0,0055 4,1 0,2 42,1731
16 400,65 8,49 0,0035 4,7 0,218 65,0723
17 423,68 9,9 0,0035 4,7 0,218 65,0723
18 472,81 11,32 0,0035 4,7 0,218 65,0723
19 434,44 12,18 0,0035 4,7 0,218 65,0723
20 144,59 12,34 0,0055 4,7 0,218 65,0723
21 133,41 14,18 0,0055 4,7 0,218 65,0723
22 130,91 15,84 0,0055 4,7 0,218 65,0723
23 122,71 17,29 0,0055 4,7 0,218 65,0723
Из анализа экспериментальных данных и результатов вычислений по формулам (10) и (11) получаем следующее. Индекс корреляции - 0,99 для зависимости (10) и 0,96 для зависимости (11). Проведенный анализ свидетельствует о принципиально удовлетворительной сходимости экспериментальных и расчетных данных, как и лежащая в основе модель [12]. Очевидно, что поверхности после цикла воздействия гидроабразивной струи в каждом из этих случаев будут иметь различный рельеф. И как раз удовлетворительная сходимость для всех выражений (включая [12]) позволяет провозгласить «принцип тетриса» -восстановление ровной плоской поверхности после каждого цикла ударов. Под циклом воздействия струи подразумевается следующее. Происходит одна серия одинаковых (согласно сделанным выше допущениям) абразивных частиц; сами частицы, а также разрушенный материал сразу уносится водой по принципу тетриса, то есть таким образом, что разрушаемая поверхность вновь становится ровной плоскостью.
Таблица 3
Результаты расчета скорости эрозии, м3/с_
№ п/п Эксперимент Из [12] «Лунка выкола» «Слияние трещин»
1 4,95-10-07 1,58-10-06 3,86-10-08 4,15-10-07
2 1,1410-06 2,02-10-06 5,43-10-08 4,84-10-07
3 1,86-10-06 2,95-10-06 8,64-10-08 6,44-10-07
4 2,42-10-06 3,89-10-06 1,23-10-07 7,94-10-07
5 4,65-10-06 4,42-10-06 1,45-10-07 8,72-10-07
6 6,26-10-06 6,52-10-06 2,3 8-10-07 1,1510-06
7 8,65-10-06 8,98-10-06 3,59-10-07 1,46-10-06
8 2,11-Ю-07 6,79-10-07 1,29-10-08 1,93-10-07
9 4,44-10-07 1,1210-06 2,04-10-08 2,42-10-07
10 8,71-Ю-07 1,66-10-06 3,28-10-08 3,25-10-07
11 1,22-10-06 1,93-10-06 4,36-10-08 3,84-10-07
12 1,18-10-06 1,89-10-06 4,82-10-08 4,06-10-07
13 1,84-10-06 2,62-10-06 7,85-10-08 5,32-10-07
14 3,21-10-06 3,73-10-06 1,1910-07 6,75-10-07
15 3,98-10-06 4,46-10-06 1,48-10-07 7,32-10-07
16 2,04-10-07 4,06-10-07 7,19-10-09 1,1210-07
17 4-10-07 7,23-10-07 1,44-10-08 1,77-10-07
18 7,65-10-07 1,27-10-06 2,82-10-08 2,78-10-07
19 9,92-10-07 1,49-10-06 3,52-10-08 3,09-10-07
20 9,03-10-07 1,27-10-06 3,05-10-08 2,63-10-07
21 1,37-10-06 1,89-10-06 5,04-10-08 3,47-10-07
22 2,24-10-06 2,69-10-06 7,85-10-08 4,53-10-07
23 2,99-10-06 3,39-10-06 1,06-10-07 5,32-10-07
5. Заключение
Таким образом, зависимости (10) и (11) вполне применимы для практического использования в условиях, близких к показанному выше эксперименту. Однако их общими недостатками являются узкая область применения ввиду присутствия эмпирически полученных величин А и в, которые видны из формулы (3), и чрезмерно идеализированное представление о механизме эрозии в их основе. Вместе с тем, именно последнее обстоятельство позволило обосновать важное с точки зрения дальнейшего построения теоретической модели предположение о восстановлении ровной плоской поверхности после каждого цикла ударов, что позволило, например, разработать [20] простейший аналитический метод расчета эрозии крепких горных под действием гидроабразивной струи.
Список литературы
1. Aydin G., Karakurt I., Aydiner K. An investigation on surface roughness of granite machined by abrasive waterjet //Bulletin of materials science. 2011. Т. 34. №. 4. С. 985-992.
2. Tonshoff H. K., Hillmann-Apmann H., Asche J. Diamond tools in stone and civil engineering industry: cutting principles, wear and applications //Diamond and Related Materials. 2002. Т. 11. №. 3. С. 736-741.
3. Buyuksagis I. S., Goktan R. M. Investigation of marble machining performance using an instrumented block-cutter //Journal of Materials Processing Technology. 2005. Т. 169. №. 2. С. 258-262.
4. Turchetta S. Cutting force on a diamond grit in stone machining //The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2009. Т. 44. №. 9-10. С. 854-861.
5. Gyurika I. G. Optimal opportunities at stone machining processes done by diamond tool //Periodica Polytechnica. Engineering. Mechanical Engineering. 2011. Т. 55. №. 2. С. 85-89.
6. Sun Q. et al. Segment wear characteristics of diamond frame saw when cutting different granite types //Diamond and Related Materials. 2016. Т. 68. С. 143151.
7. Buyuksagis I. S. Effect of cutting mode on the sawability of granites using segmented circular diamond sawblade //Journal of Materials Processing Technology. 2007. Т. 183. №. 2. С. 399-406.
8. Singh S., Shan H. S., Kumar P. Experimental studies on mechanism of material removal in abrasive flow machining process //Materials and Manufacturing Processes. 2008. Т. 23. №. 7. С. 714-718.
9. Karakurt I., Aydin G., Aydiner K. An experimental study on the depth of cut of granite in abrasive waterjet cutting //Materials and Manufacturing Processes. 2012. Т. 27. №. 5. С. 538-544.
10. Averin E.A. Scientific challenges of the use of abrasive waterjet technology in mining //Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта. 2015. № 1. С. 18-21.
11. Совершенствование гидроструйных технологий в горном производстве / В.А.Бреннер, А.Б.Жабин, М.М.Щеголевский, Ал.В.Поляков, Ан.В.Поляков. М.: Изд-во «Горная книга», Изд-во МГГУ, 2010. 337 с.
12. Жабин А.Б., Лавит И.М., Поляков А.В. Механизм и закономерности процесса эрозионного разрушения горных пород под действием гидроабразивной струи //Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 1. С. 37 - 41.
13. Жабин А. Б., Лавит И. М., Аверин Е. А. Математическая модель процесса эрозии горных пород гидроабразивной струей //Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. №. 11-2. С. 302-312.
14. On the cracks propagation when influencing on rocks with abrasive water jet/Averin E.A., Zhabin A.B. //MINER'S WEEK-2015 Reports of the XXIII international scientific symposium. 2015. С. 81-87.
15. Аверин Е. А. Эрозия поверхности горных пород при одиночном ударе абразивной частицы с учетом образования лунки выкола //Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. № 5. С. 193-200.
16. Аверин Е.А., Жабин А.Б. Модель эрозионного разрушения крепких горных пород гидроабразивной струей //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. №10. С. 336341.
17. Faber K., Oweinah H. Influence of Process Parameters on Blasting Performance with the Abrasive Jet, 10th International Symposium on Jet Cutting Technology, Amsterdam, October, 1990. С. 365 - 384.
18. Evans A. G., Gulden M. E., Rosenblatt M. Impact damage in brittle materials in the elastic-plastic response regime //Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - The Royal Society, 1978. Т. 361. №. 1706. С. 343-365.
19. Эрозия / под ред. К. Прис. М.: Мир, 1982. 464 с.
20. Жабин А.Б., Аверин Е.А. Простейший аналитический метод расчета эрозии горных пород под действием гидроабразивной струи //Горное оборудование и электромеханика. 2015. № 5. С. 44 - 48.
Жабин Александр Борисович, д-р техн. наук, проф., zhabin.tula@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Аверин Евгений Анатольевич, канд. техн. наук, инженер-конструктор, [email protected], Россия, Тула, ООО «Скуратовский опытно-экспериментальный завод»,
Поляков Андрей Вячеславович, д-р техн. наук, проф., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MODELING OF THE NATURAL STONES PROCESSING WITH AWJ A.B. Zhabin, E.A. Averin, A.V. Polyakov
Processing of natural stones with AWJ is one most fast growing and promising technologies. It provides the work with economical and ecological benefits as well as the high quality of it. There is a modeling of the process with paying special attention to the jointing as well as to the possible joints merging in the article.
Key words: AWJ, natural stone, hard rock, wearing
Zhabin Aleksandr Borisovich, doctor of technical science, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Averin Evgeniy Anatolievich, candidate of technical science, engineer-designer, evgeniy.averin.90@mail. ru, Russia, Tula, LLC "Skyratovsky Experimental Plant",
Polyakov Andrey Vyacheslavovich, doctor of technical sciences, docent, Polyakoff-an@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
Reference
1. Aydin G., Karakurt I., Aydiner K. An investigation on surface roughness of granite machined by abrasive waterjet //Bulletin of materials science. 2011. T. 34. №. 4. S. 985-992. doi:10.1007/s12034-011-0226-x.
2. Tönshoff H. K., Hillmann-Apmann H., Asche J. Diamond tools in stone and civil engineering industry: cutting principles, wear and applications //Diamond and Related Materials. 2002. T. 11. №. 3. S. 736-741. doi:10.1016/S0925-9635(01)00561-1.
3. Buyuksagis I. S., Goktan R. M. Investigation of marble machining perfor-mance using an instrumented block-cutter //Journal of Materials Processing Technol-ogy. 2005. T. 169. №. 2. S. 258-262. doi:/10.1016/j.jmatprotec.2005.03.014.
4. Turchetta S. Cutting force on a diamond grit in stone machining //The In-ternational Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2009. T. 44. №. 9-10. S. 854-861. doi:10.1007/s00170-008-1905-7.
5. Gyurika I. G. Optimal opportunities at stone machining processes done by diamond tool //Periodica Polytechnica. Engineering. Mechanical Engineering. 2011. T. 55. №. 2. S. 85-89. doi:10.3311/pp.me.2011-2.04.
6. Sun Q. et al. Segment wear characteristics of diamond frame saw when cut-ting different granite types //Diamond and Related Materials. 2016. T. 68. S. 143-151. doi:10.1016/j.diamond.2016.06.018.
7. Buyuksagis I. S. Effect of cutting mode on the sawability of granites using segmented circular diamond sawblade //Journal of Materials Processing Technology. 2007. T. 183. №. 2. S. 399-406. doi:10.1016/j.jmatprotec.2006.10.034.
8. Singh S., Shan H. S., Kumar P. Experimental studies on mechanism of ma-terial removal in abrasive flow machining process //Materials and Manufacturing Processes. 2008. T. 23. №. 7. S. 714-718. doi:/10.1080/10426910802317110.
9. Karakurt I., Aydin G., Aydiner K. An experimental study on the depth of cut of granite in abrasive waterjet cutting //Materials and Manufacturing Processes. 2012. T. 27. №. 5. S. 538544. doi:10.1080/10426914.2011.593231.
10. Averin E.A. Scientific challenges of the use of abrasive waterjet technolo-gy in mining //Sovremennye innovacionnye tehnologii podgotovki inzhenernyh kadrov dlja gornoj promyshlen-nosti i transporta. 2015. № 1. S. 18-21.
11. Sovershenstvovanie gidrostrujnyh tehnologij v gornom proizvod-stve / Brenner V.A., Zhabin A.B., Shhegolevskij M.M., Poljakov Al.V., Poljakov An.V. - M.: Izd-vo «Gornaja kniga», Izd-vo MGGU, 2010. 337 s.
12. Zhabin A.B., Lavit I.M., Poljakov A.V. Mehanizm i zakonomernosti processa jerozi-onnogo razrushenija gornyh porod pod dejstviem gidroabraziv-noj strui //Gornoe oborudovanie i jelektromehanika. 2008. № 1. S. 37 - 41.
13. Zhabin A. B., Lavit I. M., Averin E. A. Matematicheskaja model' pro-cessa jerozii gornyh porod gidroabrazivnoj struej //Izvestija TulGU. Tehni-cheskie nauki. 2014. №. 11-2. S. 302312.
14. On the cracks propagation when influencing on rocks with abrasive water jet/Averin E.A., Zhabin A.B. //MINER'S WEEK-2015 Reports of the XXIII interna-tional scientific symposium. 2015. S. 81-87.
15. Averin E. A. Jerozija poverhnosti gornyh porod pri odinochnom uda-re abrazivnoj chasticy s uchetom obrazovanija lunki vykola //Izvestija TulGU. Tehnicheskie nauki. 2014. № 5. S. 193-200.
16. Averin E.A., Zhabin A.B. Model' jerozionnogo razrushenija krepkih gornyh porod gidroabrazivnoj struej //Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten' (nauchno-tehnicheskij zhur-nal). 2015. №10. S. 336-341.
17. Faber K., Oweinah H. Influence of Process Parameters on Blasting Per-formance with the Abrasive Jet, paper 25, 10th International Symposium on Jet Cut-ting Technology, Amsterdam, October, 1990. S. 365 - 384.
18. Evans A. G., Gulden M. E., Rosenblatt M. Impact damage in brittle mate-rials in the elastic-plastic response regime //Proceedings of the Royal Society of Lon-don A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - The Royal Society, 1978. T. 361. №. 1706. S. 343-365. doi.org/10.1098/rspa.1978.0106..
19. Jerozija / Pod red. K. Pris. M.: Mir, 1982. 464 s.
20. Zhabin A.B., Averin E.A. Prostejshij analiticheskij metod rascheta jerozii gornyh porod pod dejstviem gidroabrazivnoj strui //Gornoe oborudo-vanie i jelektromehanika. 2015. № 5. S. 44 - 48.
УДК 622271:684(571.17)
ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АВТОТРАНСПОРТА НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ АО «ХК «СДС - УГОЛЬ»
Л.В. Рыбак, С.В. Бурцев, В.И. Ефимов
Рассмотрены вопросы снижения себестоимости готовой продукции на предприятиях компании «СДС-Уголь» путем наращивания унифицированных боковых бортов грузовой платформы автосамосвалов БелАЗ до объемов, позволяющих загружать автосамосвалы до номинальной грузоподъемности, что ведет к увеличению годовой производительности автосамосвала и снижению себестоимости.
Ключевые слова: добыча угля, повышение производительности, снижение себестоимости, изменение конструкции, наращивание бортов, номинальная грузоподъемность.
В условиях постоянного падения цен на уголь на мировых рынках, первоочередной задачей любого горно-добывающего предприятия является снижение себестоимости готовой продукции. Существует несколько способов достижения этой цели [1], основным из которых является повышение производительности оборудования и, тем самым, снижение доли условно-постоянных затрат в структуре себестоимости единицы готовой продукции [2].
Значительной составляющей в затратах при добыче угля является перемещение вскрышных пород в отвалы. На большинстве предприятий угольной отрасли на перемещении горной массы из забоя применяется автомобильный транспорт [3].
Основным поставщиком большегрузных автосамосвалов в Россию является ОАО «БелАЗ». Автосамосвалы этого завода поставляются с унифицированными размерами грузовых платформ, при разработке конструктива кузова не учитываются характеристики перевозимых пород конкретного месторождения. Тогда как на объем и вес горной массы, перевозимой в кузове автосамосвала, влияет большое количество факторов. В частности на разрезах АО «ХК «СДС - Уголь» объемный вес пород колеблется от 2,44 до 2,65 т/м3, а объемный вес угля от 1,31 до 1,56 т/м3. Также немаловажным фактором является ко-
