CC BY
17
Кротинов Николай Борисович, канд. техн. наук, доц., ruslogos@gmail.com, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет
SERVICE LIFE EXTENSION OF GAS TURBINE ENGINES BLADES BY STRENGTHENING TREATMENT
N.B. Krotinov
The reasons for the destruction of gas-turbine engines blades and technology of recovery are studied. Emphasis on the methods of surface hardening treatment and their positive influence on life extension are placed. The results of field tests of turbine blades are shown. Considerable prolong their life time by thermoplastic hardening is observed.
Key words: gas turbine engines blades, thermoplastic strengthening, ultrasonic balls strengthening, fatigue strength.
Krotinov Nikolay Borisovich, candidate of technical science, docent, ruslo-gos@gmail. com, Russia, Samara, Samara state technical university
УДК 622.271.2
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ МАССИВА
КАРБОНАТНЫХ ПОРОД
В.П. Сафронов, Ю.В. Зайцев
Под рациональной структурой комплекса оборудования предлагается считать вариант, когда все основные звенья комплекса оборудования имеют относительную независимость и максимальную производительность при минимальных эксплуатационных затратах. Сочетаниями отдельных звеньев и способов взаимодействия между звеньями комплекса горного оборудования возможно обеспечивать выполнение необходимых объемов горных работ с высокой степенью надежности.
Ключевые слова: комплексная механизация, выемка, отдельности, массив карбонатных пород.
Технология выемки природных естественных блоков (отдельно-стей) из массива карбонатных пород на стадии добычи полезной массы реализуется комплексом машин (бульдозерно-рыхлительный агрегат (БРА), комбайн (К), погрузчик (П), экскаватор (ЭП)), выполняющих необходимые технологические процессы. Отдельные звенья комплекса оборудования влияют на готовность его к работе, производительность и требуемые для этого ресурсы. Сочетаниями отдельных звеньев и способов взаимодействия между звеньями комплекса оборудования возможно обеспечивать выполнение необходимых объемов горных работ с высокой степенью надежности.
Соответствие конструктивных параметров оборудования комплекса механизации технологическим параметрам горных работ определяет эффективность комплекса по производительности и экономическим показателям. Производительность комплекса при структурах с последовательным соединением оборудования определяется машиной с наименьшей эксплуатационной производительностью. Такой машиной в структуре комплекса: БРА ® К ® П, является комбайн.
Обоснование рациональной структуры комплекса оборудования заключается в том, чтобы все основные звенья комплекса оборудования имели относительную независимость и максимальную производительность при минимальных эксплуатационных затратах. При селективной разработке массива карбонатных пород комплексы оборудования с транспортными средствами механизации характеризуются относительной независимостью звеньев, выполняющих технологические процессы. БРА рыхлит (разрабатывает) породу и транспортирует ее по забою на откос уступа. Комбайн разрабатывает массив, извлекает блочный камень и частично транспортирует полезную массу из рабочей зоны комбайна. Погрузчик выполняет вы-емочно-погрузочные работы и транспортирует горную массу [1].
Степень относительной независимости оборудования в комплексе различна для разных технологических процессов и определяется в первую очередь технической возможностью и экономической целесообразностью создания резерва полезной массы, необходимой для бесперебойного выполнения следующего процесса. Так БРА разрабатывает верхние легко-рыхлимые слои уступа с опережением комбайна на уступе и создает резерв сырья для производства товарного щебня. Комбайн разрабатывает трудно-рыхлимые слои добычного уступа и наряду с полезной массой извлекает блоки и готовит фронт работ для БРА на нижележащем уступе.
Для выбора рациональной структуры комплекса оборудования из многовариантных комплексов оборудования применен хорошо себя зарекомендовавший метод вариантов. В соответствии с методом вариантов разработана расчетная технико-экономическая модель выбора рациональной структуры комплекса оборудования для селективной разработки массива карбонатных пород при комплексном освоении сырья. В основу расчетной модели положены конструктивные параметры машин, структурные и прочностные характеристики породного массива, заданная производительность по выходу товарной продукции и приведенные затраты.
Рассмотрены четыре варианта структур комплексной механизации селективной разработки массива карбонатных пород: 1) БРА ® ЭП; 2) БРА ® П; 3) К ® П; 4) К ® БРА ® П.
Технологии добычных работ и соответствующие им структуры комплексной механизации первых двух вариантов предусматривают выемку природных естественных блоков в процессе добычи полезной массы из массива карбонатных пород. Поэтому первые два варианта структур ком-
226
плексной механизации обеспечивают производительность карьера по полезной массе и готовят фронт добычных работ для выемки природных естественных блоков по технологической схеме включающей структуры комплексной механизации 3-го и 4-го вариантов.
По каждому варианту структуры комплексной механизации составлена программа расчета технико-экономических показателей.
Первый вариант структуры комплекса БРА ® ЭП включает следующие технологические процессы: БРА рыхлит выемочный слой, транспортирует и укладывает полезную массу в штабель на откос уступа. Экскаватор отгружает полезную массу из штабеля в автотранспорт. Данный вариант не требует значительных капитальных вложений, так как большинство карьеров имеют БРА. Вопрос заключается лишь в том, насколько БРА обладает тяговыми усилиями, позволяющими ему реализовывать технологию селективной разработки карбонатных пород и какое количество БРА требуется для выполнения производственной программы карьера по полезной массе. Структура комплексной механизации БРА ® ЭП может быть работоспособной, когда полезная толща представлена легкорыхли-мыми слоями.
Второй вариант структуры комплекса БРА ® П включает следующие технологические процессы: 1) БРА рыхлит выемочный слой и транспортирует и укладывает полезную массу в штабель на откос уступа, а погрузчик отгружает полезную массу из штабеля в автотранспорт; 2) БРА рыхлит выемочный слой и укладывает полезную массу в штабель на рабочей площадке, а погрузчик отгружает полезную массу из штабеля в автотранспорт; 3) БРА рыхлит выемочный слой, а следом погрузчик вынимает и транспортирует полезную массу до передвижной дробильно-сортировочной установки (ПДСУ) или отгружает ее в автотранспорт карьера.
Данная структура комплексной механизации БРА ® П, как и БРА ® ЭП может быть работоспособной только при сложении массива легко-рыхлимыми слоями.
Третий вариант структуры комплекса К ® П включает следующие технологические процессы: комбайн выполняет подготовку к выемке блочного камня и осуществляет выемку блочного камня; погрузчик отгружает полезную массу из забоя и из штабеля, формируемого погрузочным устройством комбайна. Структура К ® П позволяет разрабатывать труд-норыхлимые слои карбонатного массива и извлекать блочный камень [2].
Производительность комплекса К ® П зависит от производительности комбайна.
Четвертый вариант структуры комплекса К ® БРА ® П включает следующие технологические процессы: комбайн выполняет подготовку к выемке блочного камня и осуществляет выемку блочного камня; БРА раз-
рабатывает легкорыхлимые породные слои верхней или нижней части добычного уступа и перемещает полезную массу на откос уступа; погрузчик отгружает полезную массу с откоса уступа, из забоя комбайна и из штабеля, формируемого погрузочным устройством комбайна.
Данная структура комплекса К ® БРА ® П позволяет вести селективную разработку добычного уступа и наращивать производительность комплекса за счет увеличения количества единиц оборудования и увеличения активной площади забоя добычного уступа (для БРА забой уступа -это рабочая площадка уступа, для комбайна забоем является нормальный откос уступа).
На рисунке представлены графики зависимости между приведенными затратами и производительностью комплексов оборудования: К ® БРА ® П; БРА ® ЭП; БРА ® П; К ® П.
Графики зависимости между приведенными затратами и производительностью комплексов оборудования: К ®БРА ®П;
БРА ®ЭП; БРА ®П; К ®П
Из графиков (рисунок) следует, что структура комплекса БРА ® П имеет минимальные приведенные затраты, но область применения оборудования комплекса ограничена легкорыхлимыми породами карбонатного массива и выемка блочного камня не предусматривается.
Структуры комплексов: К ® П и К ® БРА ® П имеют сопоставимые приведенные затраты в интервале производительности карьера по полезной массе 100 - 400 тыс.тонн/год (в том числе по блочному камню). При производительности карьера по полезной массе более 400 тыс.тонн/год выгоднее использовать комплекс К ® Р ® П.
Структура комплекса БРА ® ЭП имеет максимальные приведенные затраты, которые стабилизируются при производительности карьера более 300 тыс.тонн/год. При этой структуре комплекса оборудования не возмож-
228
но прогнозировать выход блочной продукции на стадии добычи полезной массы из массива карбонатных пород без привлечения дополнительных технических средств и организации технологических процессов.
Наиболее рациональным комплексом оборудования для селективной разработки полезной толщи карбонатных пород с попутной выемкой природных естественных блоков является комплекс оборудования: комбайн, бульдозерно - рыхлительный агрегат и погрузчик.
Производительность, при которой данный комплекс оборудования будет эффективно эксплуатироваться, должна быть более 300 тыс.тонн в год. БРА, как показывает практика их эксплуатации на карбонатных карьерах с легкорыхлимыми породами, способны обеспечить данную производительность в карьере, а комбайн будет сдерживающим звеном в комплексе оборудования. Для повышения его производительности разработаны математическая модель установления рациональной схемы слоевой отработки добычного уступа с выемкой природных естественных блоков и программа ее реализация на ЭВМ.
Работа комплекса оборудования К ® БРА ® П может быть рациональной в случае получения максимального выхода готовой продукции, в том числе товарного блочного камня, при минимизации геометрических параметров рабочей зоны карьера.
Список литературы
1. Сафронов В.П., Сафронов В.В. Прогрессивные технологии и комплексы оборудования разработки месторождений карбонатных горных пород: монография. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. 242 с.
2. Зайцев Ю.В. Теоретическое обоснование технологических факторов, влияющих на эффективность работы карьера при переходе от БВР к выемке известняков комбайном // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. С. 240-245.
Сафронов Виктор Петрович, д-р техн. наук, проф., Safronov-vp@,list.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Зайцев Юрий Владимирович, канд. техн. наук, доц., yura.zaytsev. 1975@,list.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE FEASIBILITY REPORT ON STRUCTURE OF COMPLEX MECHANIZA TION OF DEVELOPMENT OF ARRA Y CARBONA TE OF ROCKS
V.P. Safronov, Y.V. Zaytsev 229
Under rational structure of a complex of the equipment it is offered to consider a version when the basic links of a complex of the equipment have all carry-menbHyw independence and the maximal productivity at the minimal operational expenses. With combinations of separate links and ways of interoperability between links of a complex of the mountain equipment probably to provide performance of necessary volumes of mountain works on a high degree of reliability.
Key words: comprehensive mechanization, seizure, separately, an array of carbonate
rocks.
Safronov Viktor Petrovich, doctor of technical science, professor, Safronov-vp@,list.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Zaytsev Yurii Vladimirovich, candidate of technical science, docent, yu-ra.zaytsev. 1975@list.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 623.451.4.082.6
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА С УЧЕТОМ ЕГО МИКРОСТРУКТУРЫ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ
А.А. Акимов, М.С. Воротилин
Предложена методика расчета термомеханических параметров материала с учетом его микроструктуры, позволяющая решать задачи динамического нагружения в двух и трехмерной постановках.
Ключевые слова: математическая модель, термомеханические параметры материала, микроструктура, динамическое нагружение.
В работе [1] приведена математическая модель высокоскоростного деформирования твердого тела, учитывающая влияние исходного размера зерна на свойства материала, а также предложены зависимости, аппроксимирующие имеющиеся экспериментальные данные. Для предложенных зависимостей с использованием метода Монте - Карло определены значения констант (материал медь М1). После чего выполнены расчеты динамического нагружения пластин из меди с различной микроструктурой в одномерной постановке. Сопоставление результатов этих расчетов с известными экспериментальными данными позволило сделать вывод, что приведенная математическая модель и предложенные зависимости могут быть использованы при исследованиях процессов, протекающих при динамическом нагружении материалов с различной микроструктурой.
230
