автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Разработка метода расчета эрозии при фрезеровании горных пород гидроабразивным инструментом

На правах рукописи

ГРИГОРЬЕВА Елена Николаевна

РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ЭРОЗИИ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ГОРНЫХ ПОРОД ГИДРОАБРАЗИВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула - 2005

Работа выполнена на кафедре геотехнологий и геотехники в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет».

Научный руководитель:

докт. техн. наук, проф. Жабин Александр Борисович Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. Ушаков Леонид Семенович канд. техн. наук, доц. Казак Юрий Николаевич

Ведущее предприятие - ООО «Скуратовский машиностроительный завод»

Защита состоится «с?6?» д(?/(ОкрЯ 2005 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, ауд. 6-311).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан «effi»M2f¿p$ 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета г.

кандидат технических наук ^ _ ^. , О.М. Пискунов

<#¿¿00

//W//

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ежегодно в России из недр извлекается более 650 тыс. тонн природного камня, высокие прочностные свойства и декоративные качества которого обеспечили его широкое применение во многих областях народного хозяйства. Для этого существуют как буровзрывные, так и безвзрывные технологии разработки и комплексной механизации выемки естественных блоков природного камня. Применение последних позволяет организовать в условиях карьера не только производство, например, щебня, но и товарных блоков облицовочного камня, включающее наряду с распиловкой еще и обработку их поверхности. К безвзрывным технологиям относится, например, технология комплексной механизации селективной разработки карбонатных месторождений с применением комбайнов со стреловидным рабочим органом. Но особенно перспективной является технология отрыва от массива крупных блоков при их оконтуривании и обработке высокочастотным магнитным полем с использованием электрофизического контактного инструмента, размещенного в щелях, которые нарезаются, например, гидроабразивным инструментом, реализующим энергию высокоскоростной струи воды, несущей в себе абразивные частицы, оказывающие разрушающее воздействие на горные породы. В настоящее время известно много способов (механический, термический, лазерный и др.) и средств (универсальные фрезерные и шлифовально-полировальные станки, термические и лазерные установки и др.) обработки горных пород. Для всех них характерен один главный недостаток, заключающийся в наличии механических повреждений на обрабатываемой поверхности и ее расслаивании, а также нарушении внутренней структуры обрабатываемого материала, зачастую влекущих за собой его последующее разрушение. Одним из наиболее эффективных и реальных путей исключения этого недостатка является применение способа обработки, основанного на эрозионном разрушении. При этом также целесообразно применять гидроабразивный инструмент, осуществляющий процесс гидроабразивного фрезерования. Гидроабразивное фрезерование (этот термин впервые применил М. Hashish) заключается в последовательном и непрерывном уносе объема (массы) материала при послойной его обработке на заданную глубину в единицу времени. В настоящее время существует разнообразное оборудование, позволяющее выполнять гидроабразивное разрушение горных пород, которое обеспечивает возможность работы практически в любых условиях. Однако, если процесс резания горных пород гидроабразивным инструментом (нарезание в породном массиве глубоких щелей с последующим скалыванием межщелевых целиков или отрывом крупных блоков) и его закономерности достаточно хорошо изучены и носят самостоятельный характер, то процесс гидроабразивного фрезерования практически не исследован. В связи с этим отсутствует его достаточно полное математическое описание, которое позво-

лило бы установить взаимосвязь между основными параметрами и показателями процесса эрозии горных пород при их фрезеровании гидроабразивным инструментом. Недостаточная изученность этого процесса не позволяет надежно оценивать эффективность гидроабразивного фрезерования, а следовательно, сдерживает его широкое практическое применение на камнедобы-вающих предприятиях и требует проведения дальнейших исследований в этом направлении, что и определяет актуальность работы.

Работа выполнялась в рамках международного гранта Европейского фонда ГЫТА8 (проект ЮТА Б 00-0268).

Цель работы. Разработка метода расчета эрозии горных пород на основе установленных закономерностей процесса их гидроабразивного фрезерования для обоснования и выбора параметров рабочего инструмента, обеспечивающего расширение области его эффективного применения.

Идея работы. Эффективность обработки горных пород достигается за счет использования гидроабразивного инструмента с учетом закономерностей гидроабразивного фрезерования, выявленных путем математического моделирования процесса эрозии хрупкого материала под действием гидроабразивной струи.

Метод исследования - комплексный, включающий научный анализ и обобщение опыта использования способов и средств обработки горных пород, результатов ранее выполненных работ по их гидравлическому и гидроабразивному разрушению и эрозии хрупких материалов; теоретические исследования с построением развернутой математической модели процесса эрозии горных пород с использованием методов теории подобия и размерностей, а также механики разрушения; экспериментальные исследования процесса гидроабразивного фрезерования горных пород в стендовых условиях; анализ и обработку экспериментальных данных с применением методов теории вероятностей и математической статистики; проверку адекватности разработанной математической модели фактическим данным путем сопоставления результатов экспериментальных и теоретических исследований.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

- разработана математическая модель процесса эрозии поверхности горных пород под действием гидроабразивной струи, получаемой по способу увлечения абразива, основанная на анализе качественных закономерностей взаимодействия высокоскоростной струи воды, несущей частицы абразива, и поверхности материала с использованием методов теории подобия и анализа размерностей и механики разрушения, учитывающая характеристики абразива (радиус и плотность частиц и их количество) и гидроабразивной струи (плотность и скорость), упругие и прочностные свойства разрушаемой преграды, а также геометрию инструмента и его гидравлические и режимные параметры и позволяющая раскрыть и описать механизм процесса гидроабра-

зивного фрезерования путем выявления закономерностей уноса объема материала в единицу времени при обработке горных пород;

- установлены закономерности формирования разрушаемого в единицу времени объема материала при гидроабразивном фрезеровании горных пород с учетом их механических свойств, а также характеристик абразива, гидроабразивной струи и инструмента, позволяющие обоснованно определять скорость эрозии;

- разработан метод расчета скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород, обеспечивающий возможность определения и выбора параметров гидроабразивных инструментов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки задач; корректным использованием апробированных методов подобия и размерностей, а также механики хрупкого разрушения при математическом моделировании; представительным объемом экспериментальных данных, полученных в стендовых условиях; корректным применением методов теории вероятностей и математической статистики при обработке и анализе экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью (в пределах 22 %) результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Научное значение работы заключается в разработке метода расчета скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород с учетом их механических свойств, а также характеристик абразива, гидроабразивной струи и инструмента, что позволяет целенаправленно управлять процессом, производить расчет и обоснованный выбор параметров гидроабразивных резаков, обеспечивающих расширение области их эффективного применения.

Практическое значение работы:

- получена расчетная зависимость для определения скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород;

- разработана конструкция экспериментального стенда, обеспечивающего исследование процесса гидроабразивного фрезерования горных пород в широком диапазоне изменения режимных и гидравлических параметров;

- разработан комплект оборудования для гидроабразивного фрезерования горных пород;

- разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, оснащенного гидроабразивными резаками.

Реализация результатов работы. Методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

Кроме того, результаты исследований внедрены в учебные курсы «Гидроабразивное резание горных пород» и «Гидроструйные технологии и оборудование» для студентов Тульского государственного университета, обучающихся по специальности 150402 «Горные машины и оборудование».

Апробация работы. Результаты проведенных исследований и основные материалы диссертационной работы докладывались на технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 20012005 г.г.); 5-ой научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Новомосковск, 2003 г.); 2-ой Всероссийской конференции студентов и молодых ученых «Георесурсы и геотехнологии» (г. Тула, 2004 г.); международном семинаре МНТЦ «Гидроструйные технологии - оборудование и опыт применения» (г. Москва, 2004 г.); научном симпозиуме «Неделя горняка» в МГГУ (г. Москва, 2005 г.); 3-ей межрегиональной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута - г. Сыктывкар - г. Ухта, 2005 г.); технических советах фирмы «НИТЕП» и ООО «Скуратовский машиностроительный завод» (г. Тула, 2001-2005 г.г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 109 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 9 таблиц, список использованной литературы из 138 наименований и 1 приложение.

Автор искренне признателен и выражает глубокую благодарность за научно-методические консультации и содействие в выполнении исследований профессорам, доктору физико-математических наук И.М. Лавиту и доктору технических наук В.А. Бреннеру.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ способов (механический, термический, лазерный, гидроабразивный и др.) и средств (универсальные фрезерные и шлифовально-полировальные станки, термическое и лазерное оборудование, а также гидроабразивные резаки и т.д.) обработки горных пород показывает, что наиболее перспективным и легко адаптируемым практически к любым условиям работы является гидроабразивный способ разрушения, изучению которого посвящены работы В.Е. Бафталовского, В.А. Бреннера, К.А. Головина, Ю.Э. Еру-химовича, А.Б. Жабина, И.А. Кузьмича, И.М. Лавита, В.Г. Мерзлякова, А.Е. Пушкарева, М.М. Щеголевского и других ученых. Одной из разновидностей гидроабразивного способа обработки горных пород является гидроабразивное фрезерование, заключающееся в последовательном и непрерывном уносе объема (массы) материала при послойной его обработке на заданную глубину в единицу времени и позволяющее получать на поверхности изделия

любой орнамент, изменяющийся как в плоскости, так и по высоте. Процесс гидроабразивного фрезерования носит эрозионный характер, обеспечивающий разрушение приповерхностных слоев материала без существенных механических повреждений и нарушения его внутренней структуры по сравнению с другими видами обработки. Большой вклад в изучение эрозионного разрушения различных материалов внесли A.G. Evans, К. Faber, I. Finnie, М. Hashish, М. Hessling, T.J. Kim, H. Oweinah, G.L. Sheldon, D.A. Summers, J. Zeng, P.A. Тихомиров и другие ученые, которые исследовали механизм хрупкого разрушения под воздействием твердых частиц, что позволило им на основе теории возникновения и роста трещин с учетом механики внедрения частиц, приводящих в совокупности к образованию изолированного от основного материала фрагмента и его последующему удалению, получить приблизительные соотношения для определения скорости эрозии. Однако применение этих зависимостей на практике затруднительно, поскольку каждая из них содержит параметры, процедуры определения которых или не указаны, или требуют проведения дополнительных трудоемких экспериментальных или сложных теоретических исследований по установлению закономерностей эрозионного разрушения хрупких материалов, что исключает возможность их использования в существующем виде при прогнозировании процесса гидроабразивного фрезерования горных пород.

Анализ опыта применения гидроабразивных струй в различных областях техники показывает, что применительно к воздействию на горные породы наиболее целесообразно использовать так называемый способ увлечения абразива, суть которого сводится к следующему. Твердые абразивные частицы, поступающие по каналу подвода абразива, увлекаются высокоскоростным потоком воды, истекающим из струеформирующей насадки, в смесительную камеру гидроабразивного инструмента. Образовавшаяся смесь направляется затем в коллиматор, где абразивные частицы получают необходимое ускорение от потока воды, в результате чего образуется высокоскоростная гидроабразивная струя. Однако на сегодняшний день использование гидроабразивного фрезерования горных пород существенно затруднено из-за отсутствия обоснованного метода расчета эрозии горных пород с использованием гидроабразивных резаков. Совместное влияние большого числа разнородных факторов на показатели процесса эрозии имеет сложный взаимозависимый характер с труднопрогнозируемым результатом. Все это вызывает необходимость разработки математической модели, которая связывала бы основные показатели и параметры процесса гидроабразивного фрезерования единой функциональной зависимостью, позволяющей целенаправленно управлять им и обоснованно прогнозировать его количественные результаты, а также являться основой инженерной методики расчета работы гидроабразивного инструмента при фрезеровании горных пород.

Большинство известных математических моделей, описывающих эрозионное разрушение, основано либо на аналитическом, либо на эмпириче-

ском методе. Как показывает анализ, наиболее целесообразен полуэмпирический метод построения математической модели, основывающийся на ряде базисных соотношений, соответствующих физической картине процесса, где некоторые параметры определяются экспериментально.

На основании изложенного, а также в соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

- установление основных факторов и показателей, определяющих и характеризующих процесс гидроабразивного фрезерования горных пород;

- разработка математической модели процесса эрозии горных пород под действием гидроабразивной струи;

- проведение экспериментальных исследований гидроабразивного фрезерования горных пород и определение эмпирических параметров математической модели;

- оценка адекватности разработанной математической модели реальному процессу гидроабразивного

фрезерования горных пород;

- разработка методики расчета основных параметров и показателей процесса фрезерования горных пород гидроабразивным инструментом.

Процесс эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород с учетом присущих ему особенностей (рис. 1) определяется следующими основными факторами: геометрическими параметрами инструмента, к которым относятся диаметр отверстия йк и длина 1к коллиматора; гидравлическими параметрами инструмента, включающими давление воды перед струе-формирующей насадкой р0, диаметр отверстия струеформирующей насадки и коэффициент расхода насадки /и, определяющими массовый расход воды в единицу времени б,; режимными параметрами процесса, куда входят массовый расход абразива в единицу времени Qll, скорость перемещения инструмента над поверхностью породы и„, рас-

Рис. 1. Схема гидроабразивного фрезерования горных пород:

1 - струеформирующая насадка; 2 -канал подвода абразива; 3 - камера смешивания; 4 - конфузор (фокусирующая труба); 5 - коллиматор; 6 -гидроабразивная струя; 7 - образец горной породы

стояние между срезом коллиматора и поверхностью породы /0; а также характеристиками используемого абразива и механическими свойствами горной породы.

В качестве основного критерия оценки эффективности процесса фрезерования горных пород при помощи гидроабразивного инструмента был принят показатель скорости эрозии IV, то есть скорости приращения объема удаляемого материала в единицу времени.

Построение математической модели процесса эрозии горных пород методами механики деформируемого твердого тела является очень сложной и к настоящему времени пока не решенной задачей.

Поэтому предлагаемая полуэмпирическая математическая модель базируется на использовании методов теории подобия и размерностей, механики хрупкого разрушения и основана на анализе качественных закономерностей взаимодействия высокоскоростной гидроабразивной струи с поверхностью материала, что позволяет раскрыть и описать механизм эрозии, а также определить закономерности уноса объема материала в единицу времени при обработке горных пород. При этом в соответствии с положением, проверенным рядом исследователей, принимается, что при эрозионной обработке горных пород гидроабразивной струей следует учитывать только эрозионное действие абразивных частиц, в то время как эрозионным действием воды можно пренебречь. В этом случае функция потока воды заключается в осуществлении ускорения частиц абразива, а также в обеспечении удаления частиц разрушаемой горной породы и отработанного абразива из обрабатываемой области.

Горные породы, подвергаемые эрозии, являются хрупкими (для них справедлив закон Гука вплоть до разрушения). Процесс эрозии при математическом моделировании рассматривается как результат бомбардировки упругого полупространства абсолютно твердыми частицами абразива.

При построении математической модели, как и в ряде других работ, было принято, что частицы абразива являются телами сферической формы, обладающими одинаковыми массой, радиусом и скоростью, а в единицу времени на единицу площади обрабатываемой горной породы попадает одинаковое количество абразивных частиц равноудаленных друг от друга (в такой идеализированной схеме не учитываются факторы, имеющие стохастическую природу).

Дальнейшая идеализация процесса основана на экспериментально установленном факте, что взаимодействие между трещинами, возникающими от соседних ударов частиц абразива, пренебрежимо мало. При этом скорость эрозии определяется просто суммированием уноса объема материала при отдельных ударах. Таким образом, задача определения скорости эрозии распадается на две: задачу определения объема отколовшегося куска при одиночном ударе абразивной частицы и задачу суммирования этих объемов по времени.

I

I

Объем материала, разрушаемый при ударе одной частицы и>, можно представить в виде

и» = (1)

где Л, р и о - радиус, плотность и скорость частицы абразива соответственно; е и V - модуль Юнга и коэффициент Пуассона соответственно, характеризующие упругие свойства горных пород, которые при построении математической модели принимаются изотропными и однородными; - критическое значение /- интеграла (интеграла Эшелби-Черепанова-Райса) - значение энергии, необходимой для увеличения площади поверхности трещины на единицу.

Анализ зависимости (1), приведенный в диссертации, позволил установить, что величины /?, р и и имеют независимые размерности. С учетом этого и на основании П-теоремы методов теории подобия и размерностей зависимость (1) примет следующий, более простой, вид:

м> X7

= /

у,

(2)

кро' Яри2,

Однако выражение (2) неудобно для анализа. Восстановление функции / требует обширной экспериментальной программы. Поэтому целесообразно его упростить при помощи некоторых гипотез.

Очевидно, что в зависимости от жесткости разрушаемого материала частицы абразива с одними и теми же характеристиками Л, р и о будут внедряться в него на разную глубину. Эта глубина определяется константами упругости горных пород е и V. Предположим, что разрушенный объем и> прямо пропорционален объему той части абразивной частицы -шарика радиусом Я, - которая внедрилась в материал. Объем части сферы, внедренной в массив (упругое полупространство) (рис. 2), с учетом того, что глубина внедре-

ния сферы мала — « 1

(I

можно опреде-

лить по формуле

м>.=яЯ<Уг, (3)

где 8 - максимальная глубина внедрения сферы.

На основании допущения о том, что соотношение между силой контакта р (см. рис. 2) и максимальной глубиной внедре-

Рис. 2. Внедрение абсолютно твердой сферической частицы в упругое полупространство (ц - контактное давление; а - радиус контактной площадки)

\

ния б остается при ударе таким же как и в статике было получено следующее выражение:

5 = Я

' 5я (/ - V*) ри'

Те

(4)

С учетом сделанных предположений и формул (3) и (4) соотношение (2) преобразуется к виду

-=/1 и>.

Яри'

(5)

Выражение (5) выгодно отличается от зависимости (2), так как является функцией только одной переменной. Его анализ показывает, что эта функция монотонно убывает (чем выше прочность материала - тем меньше разрушенный объем). При некотором критическом (пороговом) значении аргумента функция обращается в нуль - разрушения не происходит. В противоположном случае, когда аргумент стремится к нулю, разрушенный объем неограниченно растет - функция стремится к бесконечности.

Качественный характер зависимости (5) представлен на рис. 3, из которого следует предположение о том, что эта функция является степенной и имеет вид

-I

(6)

{Яри'

где а и р - константы, которые определяются экспериментально.

Необходимо отметить, что при хрупком разрушении вместо прочностной характеристики материала Зс можно использовать другую -вязкость разрушения к ,с, связанную с 3с формулой

{1-у')к>„

/ =

1/с

(7)

Таким образом, объем материала, унесенного при ударе одной абразивной частицы с учетом зависимостей (6), (4), (3) и (7), определяется по формуле

^/Кро2

Рис. 3. Зависимость разрушаемого объема от прочностных свойств материала

Для определения скорости эрозии поверхности горных пород под действием множества абразивных частиц процесс разрушения рассматривается как непрерывный. Это означает, что целочисленную переменную п (число частиц абразива) допустимо заменить действительной переменной, изменяющейся непрерывно. Поскольку ударяющихся частиц достаточно много, - предыдущее утверждение является справедливым.

Предполагается, что за промежуток времени Л о поверхность ударилось йп частиц. Очевидно, что разрушенный ими объем массива будет равен

</И/ = у>йп. (9)

Тогда скорость эрозии определится формулой

.¡. йIV йп ....

IV =-= у> —. (10)

ал

Величина и», входящая в правую часть, считается известной [см. формулу (8)], поэтому необходимо найти производную —. Предполагается, что

Л

скорость частиц абразива и в момент встречи с преградой равна скорости их вылета из коллиматора (см. рис. 1) и совпадает со скоростью гидроабразивной струи. Это допущение тем точнее, чем ближе срез коллиматора к поверхности, подвергаемой эрозии.

Далее принимается допущение, что поток частиц, вылетающих из коллиматора, является течением некоторой гипотетической жидкости плотностью р,. Тогда за время Л через коллиматор диаметром ¿„ пройдут частицы абразива массой

= оЛ. (11)

4

С другой стороны их масса равна

йт = р^яЛ'йп. (12)

После приравнивая зависимостей (11) и (12) было получено выражение

^ = (13)

Л 16 р Я3

Подстановка соотношения (13) в уравнение (10) позволила получить следующую формулу:

3 р. и:

Параметры р. и и, входящие в выражение (14), зависят от геометрических, гидравлических и режимных параметров гидроабразивного инструмента и определяются экспериментально.

Формула (14) представляет собой решение поставленной задачи - определение зависимости скорости эрозии поверхности горных пород от их механических характеристик и параметров гидроабразивной струи.

Для определения плотности гидроабразивной струи р, и скорости абразивных частиц и, а также численных значений эмпирических параметров/! и Р, входящих в уравнение (8), были проведены экспериментальные исследования по гидроабразивному фрезерованию горных пород. Опыты выполнялись на специально разработанной стендовой установке, состоящей из приводного насосного блока, водяного насосного блока низкого давления, преобразователя давления мультипликаторного типа, гидроабразивного инструмента с системой дозированной подачи абразива и системы крепления и перемещения породных образцов с заданной скоростью.

Экспериментальные исследования проводились при давлении воды р0, изменяющемся от 30 до 60 МПа. Диаметр отверстия струеформирующей насадки гидроабразивного инструмента составлял 0,4 и 0,8 мм, а диаметр отверстия коллиматора - 3,5 и 5,5 мм соответственно. Длина коллиматора во всех экспериментах равнялась 65 мм. Инструмент устанавливался на расстоянии /,= 6 мм от поверхности образца горной породы. Для получения необходимого расхода абразива использовался набор сменных дроссельных шайб с диаметром отверстия от 1,5 до 3,5 мм, которые менялись в зависимости от крупности используемого абразива. Скорость перемещения гидроабразивного инструмента относительно поверхности, подвергаемой эрозии, принималась постоянной и равной 12,5 м/мин. В качестве абразива в экспериментальных исследованиях использовались кварцевый, электрокорундовый и гранатовый пески. Плотность кварцевого песка р составляла 2640 кг/м3, а радиус его отдельных частиц Я равнялся 0,15 мм. Для электрокорундового песка эти показатели составили /з=3500 кг/м3 и /?=0,06 мм, а для гранатового -/7=4300 кг/м3 и /? =0,5 мм. Использование в качестве абразива кварцевого песка обусловлено тем, что применительно к гидроабразивному резанию горных пород по совокупности оценочных критериев (эрозионная прочность зерна, стоимость, доступность) кварцевый песок является самым предпочтительным материалом. Выбор для этих же целей электрокорундового и гранатового песков объясняется их целесообразным применением при точной обработке материалов.

Разрушению подвергались блоки мрамора правильной геометрической формы с размерами 200 х 100 х 50 мм и следующими механическими свойствами: вязкость разрушения к1С равнялась 19,76; 42,17 и 65,1 Н/мм3'2, модуль Юнга Е составлял 2,2-108; 4,МО8 и 4,7-108 Па, а коэффициент Пуассона у -

0,19; 0,2 и 0,218 соответственно Выбор мрамора в качестве объекта разрушения объясняется тем, что он является одним из основных материалов, используемых для изготовления облицовочной плитки, применяемой при отделке фасадов зданий, покрытии площадей и т.д.

Плотность гидроабразивной струи р, и скорость абразивных частиц и

[см. формулу (14)] определялись по формулам

„ AM. 4 AM 4 AV

р,=—; и =--=--, (15)

AV Л dip. At я dl At

где AV и AM - объем гидроабразивной жидкости, вытекающей из коллиматора (замерялся в ходе каждого опыта при помощи мерной емкости) за время At, и масса, содержащегося в ней абразива (рассчитывалась через плотность абразива и его объем, который замерялся в ходе каждого опыта) соответственно.

Кроме того, в каждом опыте замерялась скорость эрозии.

В результате обработки экспериментальных данных для применявшегося гидроабразивного инструмента были получены зависимости, позволяющие определять плотность гидроабразивной жидкости р. и скорость абразивных частиц и соответственно,

— = 2,39 ■ 10' + 0,0259 — + 220,8 ^Ц^ - 0,126 ; (16)

Р PR d. QÎ

— = 0,155 + 4,19 ■ 10 s - 0,0132— + 3,18 , (17) У. Р R d. Q:

где рш - плотность воды; ué - скорость истечения струи воды из струеформи-рующей насадки; Q,, Q, и Q - массовые расходы воды, абразива и воздуха соответственно.

Для удобства обработки экспериментальных данных и нахождения констант А и f} уравнение (6) путем логарифмирования было преобразовано в уравнение прямой

¡8

i \ w

= lgA-0lg\ J'

(18)

^Яри2)

Положение прямой определяется двумя параметрами А и ¡3, значения которых устанавливались в результате регрессионного анализа. Значение ко-

„М— . „пред,™, „,„„« пересечения „р,„„й с ось» » Г » ''

коэффициента р - значением тангенса угла наклона прямой к оси ( У

По экспериментальным значениям параметров р., о и скорости эрозии

IV определялся объем разрушенной породы при ударе одной частицы и> с использованием зависимости (14). С учетом этого, а также зависимостей (4), (3) и (7) полученное в результате регрессионного анализа уравнение прямой, показанное на рис. 4 и содержащее искомые величины, имеет следующий вид:

( г

18

и>

= -0,386 %

+ 1,71,

\Яро>)

из которого следует, что А = 51,8 = 1,71), а Р = 0,39.

(19)

Рис. 4. Зависимость разрушенного объема от прочностных свойств горных пород в логарифмических координатах

Коэффициент корреляции для зависимости (19) составил 0,83, а коэффициент вариации - 13 %. Вычисленное значение критерия Фишера Р = 157,01 при /■"„*„, = 3,88 указывает на значимость уравнения регрессии (19). Значения коэффициентов в уравнении (19) выдерживают проверку на значимость по критерию Стъюдента.

С учетом полученных значений коэффициентов А и Р выражение для определения объема материала, унесенного при ударе одной абразивной частицы (8), примет вид

и- = 51,78 Г-У -угУ'Е '"р' "к1С 'п 113"о'и. (20)

/

В выражении (20) значения показателей степени при /?, равном 3,39, и при V, равном 2,38, соответствуют экспериментальным значениям этих коэффициентов, полученным другими авторами, которые находятся в пределах 3 - 4 и 2 - 4 соответственно.

Таким образом, расчетное выражение для определения скорости эрозии (14) с учетом зависимости (20) примет следующий вид:

IV = 11,61 ¿{1-у'У" Е-0'" р°"к;с"Н°"и3-" р,й\. (21)

С целью оценки адекватности разработанной математической модели фактическим результатам, полученным при гидроабразивном фрезеровании горных пород, проведено сопоставление экспериментальных значений скорости эрозии с рассчитанными по уравнению (21) математической модели. Получена удовлетворительная сходимость экспериментальных и расчетных значений. Коэффициент корреляции для всей серии опытов составил 0,99, а коэффициент вариации - 22 %.

На основании результатов исследований разработана методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород для оборудования, оснащённого гидроабразивными резаками.

Методика позволяет производить:

- расчёт скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород различной прочности для заданных параметров гидравлической мощности и механизма подачи рабочего инструмента;

- расчёт гидравлической мощности, а также выбор источника воды высокого давления и механизма подачи рабочего инструмента для заданной его конструкции и скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород.

Методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является научной квалификационной работой, в которой на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований решена задача разработки метода расчета эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород, основанного на установленных закономерностях формирования разрушаемого в единицу времени объе-

ма материала под действием гидроабразивной струи, для обоснования и выбора параметров рабочего инструмента и оборудования, обеспечивающего расширение области их эффективного применения, что имеет существенное значение для горной промышленности.

Основные выводы, научные и практические результаты работы сводятся к следующему:

1. Выявлены основные факторы, определяющие процесс эрозии поверхности хрупкого материала, в частности горных пород, под ударами абразивных частиц, разгоняемых высокоскоростной струей воды. Анализ размерностей позволил найти параметры подобия процесса эрозии.

2. На основании физически обоснованных гипотез разработана полуэмпирическая математическая модель процесса эрозии поверхности горных пород под действием гидроабразивной струи, соотношения которой содержат две экспериментально определяемые константы.

3. Указаны экспериментальные процедуры для определения характеристик гидроабразивной струи. Установлено, что плотность р, и скорость и гидроабразивной струи зависят от геометрических, гидравлических и режимных параметров гидроабразивного инструмента. Для применявшегося при исследованиях гидроабразивного инструмента получены расчетные формулы для определения параметров р. и и.

4. В результате обработки экспериментальных исследований получена в безразмерных параметрах зависимость, устанавливающая связь разрушаемого объема материала с характеристиками абразива, гидроабразивной струи и горных пород, что позволило установить значения констант математической модели.

5. Установлена расчетная зависимость для определения скорости эрозии горных пород при гидроабразивном фрезеровании с учетом их механических свойств, а также характеристик абразива, гидроабразивной струи и инструмента.

6. Разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, оснащенного гидроабразивными резаками.

7. Методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Головин К.А., Григорьева (Алявдина) E.H. Состав и комплект оборудования для реализации технологии водоструйной очистки поверхности/Гидроструйные технологии в промышленности//Труды 1-й международной научно-практической конференции. - Тула, 2000. - С. 21-23.

2. Стойкость струеформирующего инструмента при реализации технологии гидроабразивного резания горных пород/Григорьева (Алявдина) E.H., Головин К.А., Григорьев Г.В. и др.//Проблемы и перспективы развития горнодобывающей промышленности Подмосковного бассейна: Труды 3-й международной научно-практической конференции. 26-27 ноября. - Тула, 2002. С. 37-39.

3. Критерии эффективности гидроструйной очистки/Головин К.А., Григорьев Г.В., Григорьева E.H. и др.//Тезисы докладов 5-й научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов - Новомосковск, 2003.-С. 9-10.

4. Григорьева E.H., Антоненко C.B. Эрозия поверхности горных пород при одиночном ударе абразивной частицы/Георесурсы и геотехнологии: Материалы 2-й всероссийской конференции студентов и молодых ученых. 22-23 декабря. - Тула, 2004. - С. 61-68.

5. Григорьева E.H., Антоненко C.B. Эрозия поверхности хрупких материалов при ударах многих частиц/Георесурсы и геотехнологии: Материалы 2-й всероссийской конференции студентов и молодых ученых. 22-23 декабря. -Тула, 2004.-С. 45-50.

6. Жабин А.Б., Лавит И.М., Григорьева E.H. Разработка метода расчета эрозии поверхности горных пород под действием гидроабразивной струи/Народное хозяйство Республики Коми: Материалы 3-ей межрегиональной научно-практической конференции: «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения». 13-15 апреля. - Воркута-Сыктывкар-Ухта, 2005.-С. 353-357.

7. Григорьева E.H. Общие положения моделирования процесса эрозии горных пород при гидроабразивном фрезеровании природного камня/Спец, выпуск «Вопросы горной электромеханики»//Известия ВУЗов: СевероКавказский регион. Технические науки. - Новочеркасск, 2005. - С. 43-50.

\

L

»23881

РНБ Русский фонд

2006-4 25200

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать^,¿¿.реформат бумаги 60x84 1/16- Бумага офсетная. Усл. печ. л. и. Уч.-изд. л. й9 Тираж {(¡О экз. Заказ Ь5

Тульский государственный университет.

300600, г. Тула, просп. Ленина, 92. С

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тул ул. Болдина, 151

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 10 1.1 Общие сведения о способах обработки природного камня и его промышленном применении.

1.2. Гидроструйный способ обработки горных пород и его практи ческое использование.:.

1.3. Анализ результатов исследований процесса гидроабразивного разрушения горных пород и других материалов.

1.4. Анализ результатов исследований процесса эрозионного разрушения горных пород и других материалов.

1.5. Обоснование и выбор метода построения математической модели процесса гидроабразивного фрезерования горных пород.

1.6. Цель и задачи исследований.

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ЭРОЗИИ ПОВЕРХНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПОД ДЕЙСТВИЕМ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ СТРУИ.

2.1. Факторы и показатели, определяющие и характеризующие процесс гидроабразивного фрезерования горных пород.

2.2. Основные положения математической модели.

2.3. Эрозия поверхности горных пород при ударе одной абразивной частицы.

2.4. Эрозия поверхности горных пород при ударах многих абразивных частиц.

Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭРОЗИИ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ГИДРОАБРАЗИВНОМ

ФРЕЗЕРОВАНИИ.

3.1. Общие положения методики.

3.2. Стендовое оборудование и измерительная аппаратура.

3.3. Гидроабразивный инструмент, применяемый абразив и характеристика горных пород.

3.4. Результаты экспериментальных исследований по определению скорости эрозии горных пород при гидроабразивном фрезеровании.

3.5. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по скорости эрозии. Оценка адекватности математической модели.

Выводы.

4. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ГИДРОАБРАЗИВНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД.'

4.1. Основные положения.

4.2. Расчет скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород различной прочности для заданных параметров гидравлической мощности и механизма подачи рабочего инструмента.

4.3. Пример расчета скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород при заданных параметрах гидравлической мощности и механизма подачи рабочего инструмента.

4.4. Расчет гидравлической мощности, а также выбор источника воды высокого давления и механизма подачи рабочего инструмента для заданной его конструкции и скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород.

4.5. Пример расчета гидравлической мощности, а также выбора источника воды высокого давления и механизма подачи рабочего инструмента при заданной его конструкции и скорости эрозии.

Выводы.

Ежегодно в России из недр извлекается более 650 тыс. тонн природного камня, высокие прочностные свойства и декоративные качества которого обеспечили его широкое применение во многих областях народного хозяйства. Для этого существуют как буровзрывные, так и безвзрывные технологии разработки и комплексной механизации выемки естественных блоков природного камня [1, 2]. Применение последних позволяет организовать в условиях карьера не только производство, например, щебня, но и товарных блоков облицовочного камня, включающее наряду с распиловкой еще и обработку их поверхности. К безвзрывным технологиям относится, например, технология комплексной механизации селективной разработки карбонатных месторождений с применением комбайнов со стреловидным рабочим органом [1,3]. Но особенно перспективной является технология отрыва от массива крупных блоков при их оконтуривании и обработке высокочастотным магнитным полем с использованием электрофизического контактного инструмента [4], размещенного в щелях, которые нарезаются, например, гидроабразивным инструментом, реализующим энергию высокоскоростной струи воды, несущей в себе абразивные частицы, оказывающие разрушающее воздействие на горные породы. В настоящее время известно много способов (механический, термический, лазерный и др.) и средств (универсальные фрезерные и шлифовально-полировальные станки, термические и лазерные установки и др.) обработки горных пород [5-13]. Для всех них характерен один главный недостаток, заключающийся в наличии механических повреждений на обрабатываемой поверхности и ее расслаивании, а также нарушении внутренней структуры обрабатываемого материала, зачастую влекущих за собой его последующее разрушение. Одним из наиболее эффективных и реальных путей исключения этого недостатка является применение способа обработки, основанного на эрозионном разрушении. При этом также целесообразно применять гидроабразивный инструмент, осуществляющий процесс гидроабразивного фрезерования. Гидроабразивное фрезерование (этот термин впервые применил М. Hashish) заключается в последовательном и непрерывном уносе объема (массы) материала при послойной его обработке на заданную глубину в единицу времени [14]. В настоящее время существует разнообразное оборудование, позволяющее выполнять гидроабразивное разрушение горных пород, которое обеспечивает возможность работы практически в любых условиях [15-22]. Однако, если процесс резания горных пород гидроабразивным инструментом (нарезание в породном массиве глубоких щелей с последующим скалыванием межщелевых целиков или отрывом крупных блоков) и его закономерности достаточно хорошо изучены и носят самостоятельный характер [23-26], то процесс гидроабразивного фрезерования практически не исследован. В связи с этим отсутствует его достаточно полное математическое описание, которое позволило бы установить взаимосвязь между основными параметрами и показателями процесса эрозии горных пород при их фрезеровании гидроабразивным инструментом. Недостаточная изученность этого процесса не позволяет надежно оценивать эффективность гидроабразивного фрезерования, а следовательно, сдерживает его широкое практическое применение на камнедобывающих предприятиях и требует проведения дальнейших исследований в этом направлении, что и определяет актуальность работы.

Работа выполнялась в рамках международного гранта Европейского фонда INTAS (проект INTAS 00-0268).

Цель работы. Разработка метода расчета эрозии горных пород на основе установленных закономерностей процесса их гидроабразивного фрезерования для обоснования и выбора параметров рабочего инструмента, обеспечивающего расширение области его эффективного применения.

Идея работы. Эффективность обработки горных пород достигается за счет использования гидроабразивного инструмента с учетом закономерностей гидроабразивного фрезерования, выявленных путем математического моделирования процесса эрозии хрупкого материала под действием гидроабразивной струи.

Метод исследования - комплексный, включающий научный анализ и обобщение опыта использования способов и средств обработки горных пород, результатов ранее выполненных работ по их гидравлическому и гидроабразивному разрушению и эрозии хрупких материалов; теоретические исследования с построением развернутой математической модели процесса эрозии горных пород с использованием методов теории подобия и размерностей, а также механики разрушения; экспериментальные исследования процесса гидроабразивного фрезерования горных пород в стендовых условиях; анализ и обработку экспериментальных данных с применением методов теории вероятностей и математической статистики; проверку адекватности разработанной математической модели фактическим данным путем сопоставления результатов экспериментальных и теоретических исследований.

Научные положения, разработанные лично соискателем, ш их новизна:

- разработана математическая модель процесса эрозии поверхности горных пород под действием гидроабразивной струи, получаемой по способу увлечения абразива, основанная на анализе качественных закономерностей взаимодействия высокоскоростной струи воды, несущей частицы абразива, и поверхности материала с использованием методов теории подобия и анализа размерностей и механики разрушения, учитывающая характеристики абразива (радиус и плотность частиц и их количество) и гидроабразивной струи (плотность и скорость), упругие и прочностные свойства разрушаемой преграды, а также геометрию инструмента и его гидравлические и режимные параметры и позволяющая раскрыть и описать механизм процесса гидроабразивного фрезерования путем выявления закономерностей уноса объема материала в единицу времени при обработке горных пород;

- установлены закономерности формирования разрушаемого в единицу времени объема материала при гидроабразивном фрезеровании горных пород с учетом их механических свойств, а также характеристик абразива, гидроабразивной струи и инструмента, позволяющие обоснованно определять скорость эрозии;

- разработан метод расчета скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород, обеспечивающий возможность определения и выбора параметров гидроабразивных инструментов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки задач; корректным использованием апробированных методов подобия и размерностей, а также механики хрупкого разрушения при математическом моделировании; представительным объемом экспериментальных данных, полученных в стендовых условиях; корректным применением методов теории вероятностей и математической статистики при обработке и анализе экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью (в пределах 22 %) результатов теоретических и экспериментальных исследований. \

Научное значение работы заключается в разработке метода расчета скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород с учетом их механических свойств, а также характеристик абразива, гидроабразивной струи и инструмента, что позволяет целенаправленно управлять процессом, производить расчет и обоснованный выбор параметров гидроабразивных резаков, обеспечивающих расширение области их эффективного применения.

Практическое значение работы:

- получена расчетная зависимость для определения скорости эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород;

- разработана конструкция экспериментального стенда, обеспечивающего исследование процесса гидроабразивного фрезерования горных пород в широком диапазоне изменения режимных и гидравлических параметров;

- разработан комплект оборудования для гидроабразивного фрезерования горных пород;

- разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, оснащенного гидроабразивными резаками.

Реализация результатов работы. Методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

Кроме того, результаты исследований внедрены в учебные курсы «Гидроабразивное резание горных пород» и «Гидроструйные технологии и оборудование» для студентов Тульского государственного университета, обучающихся по специальности 150402 «Горные машины и оборудование»:

Апробация работы. Результаты проведенных исследований и основные материалы диссертационной работы докладывались на технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 20012005 г.г.); 5-ой научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Новомосковск, 2003 г.); 2-ой Всероссийской конференции студентов и молодых ученых «Георесурсы и геотехнологии» (г. Тула, 2004 г.); международном семинаре МНТЦ «Гидроструйные технологии - оборудование и опыт применения» (г. Москва, 2004 г.); научном симпозиуме «Неделя горняка» в МГГУ (г. Москва, 2005 г.); 3-ей межрегиональной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута - г. Сыктывкар - г. Ухта, 2005 г.); технических советах фирмы «НИТЕП» и ООО «Скуратовский машиностроительный завод» (г. Тула, 2001-2005 г.г.).

Автор искренне признателен и выражает глубокую благодарность за научно-методические консультации и содействие в выполнении исследований профессорам, доктору физико-математических наук И.М. Лавиту и доктору технических наук В.А. Бреннеру.

Основные выводы, научные и практические результаты работы сводятся к следующему:

1. Выявлены основные факторы, определяющие процесс эрозии поверхности хрупкого материала, в частности горных пород, под ударами абразивных частиц, разгоняемых высокоскоростной струей воды. Анализ размерностей позволил найти параметры подобия процесса эрозии.

2. На основании физически обоснованных гипотез разработана полуэмпирическая математическая модель процесса эрозии поверхности горных пород под действием гидроабразивной струи, соотношения которой содержат две экспериментально определяемые константы.

3. Указаны экспериментальные процедуры для определения характеристик гидроабразивной струи. Установлено, что плотность р„ и скорость и гидроабразивной струи зависят от геометрических, гидравлических и режимных параметров гидроабразивного инструмента. Для применявшегося при исследованиях гидроабразивного инструмента получены расчетные формулы для определения параметров р, и и.

4. В результате обработки экспериментальных исследований получена в безразмерных параметрах зависимость, устанавливающая связь разрушаемого объема материала с характеристиками абразива, гидроабразивной струи и горных пород, что позволило установить значения констант математической модели.

5. Установлена расчетная зависимость для определения скорости эрозии горных пород при гидроабразивном фрезеровании с учетом их механических свойств, а также характеристик абразива, гидроабразивной струи и инструмента.

6. Разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, оснащенного гидроабразивными резаками.

7. Методика расчета основных параметров и показателей процесса гидроабразивного фрезерования горных пород и выбора оборудования, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является научной квалификационной работой, в которой на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований решена задача разработки метода расчета эрозии при гидроабразивном фрезеровании горных пород, основанного на установленных закономерностях формирования разрушаемого в единицу времени объема материала под действием гидроабразивной струи, для обоснования и выбора параметров рабочего инструмента и оборудования, обеспечивающего расширение области их эффективного применения, что имеет существенное значение для горной промышленности.

1. Сафронов В.П. Технология и комплексы оборудования выемки природных естественных отдельностей (блоков) из массива карбонатных пород: Автореф. дис. докт. техн. наук. - Тула, 2003. - 39 с.

2. Сафронов В.П., Захаров Е.И., Бреннер В.А. Новые технологии и средства механизации добычи известняка для производства строительных материалов / Материалы юбилейной научной сессии РАН по развитию новых направлений. -М., 1999. с. 35-40.

3. Обоснование параметров исполнительных органов комбайнов избирательного действия, оснащенными виброактивными исполнительными органами / Сафронов В.П., Бреннер В.А., Кавыршин И.П. и др. // Горные машины и автоматика. 2001 - № 6.

4. Захаров Ю.Н. Физико-технические основы высокочастотного контактного способа разрушения горных пород: Автореф. дис. докт. техн. наук. — Тула, 1993. — 36 с.

5. Орлов A.M. Добыча и обработка природного камня. М., Стройиздат, 1977. 349 с.

6. Берлин Ю.Я., Сычев Ю.И., Кипнис Л.Г. Материаловедение для камнеобработчиков: Учеб. Пособие для проф.-техн. училищ. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние. - 1990. - 272 е.: ил. ISBN 5-274-00886-0.

7. Мясников А.Е., Русаков К.И., Орос A.M. Опыт разрезки блоков облицовочного камня плоскими алмазными пилами. «Строительные материалы», 1967, № 3.

8. Мясников А.Е., Русаков К.И., Сычев Ю.И. Современное отечественное оборудование для камнеобрабатывающих предприятий. ЦНИИТЭСтром, 1967, № 7, серия «Промышленность нерудных и неметаллорудных материалов».

9. Варданян К.С. Современные камнеобрабатывающие станки и поточные линии. Ереван. Изд-во Ереванского госуниверситета, 1975.

10. Викторов И.В., Варламов С.И. Станочник фрезерного окантовочного станка. M.-JL, Стройиздат, 1972.

11. Ямщиков B.C., Носов В.Н., Шкуратник В.Л. и др. Дефектоскопия блоков природного камня. «Строительные материалы», 1975, № 5.

12. Меликидзе И.Г., Ларин P.P. к вопросу о технологии термического резания диорита. Вопросы физики горных пород. АНГруз ССР. Тбилиси. «Мецниереба», 1971.

13. D. Kramer, М. Tuncar. Laser and abrasive water-jet cutting economics.14. 14th International Conference on Jetting Technology Belgium, 21-23 September, p. 588.

14. Антипов Ю.В. Обоснование параметров водоструйной бурильной машины с встроенным преобразователем давления. Дис. канд. техн. наук. -Тула, 1999.-С. 157.

15. Savanick G. A., Krawza W. G. An Abrasive Water Jet Rock Drill: 4th U. S. Water Jet Conference, Berkely, CA, August, 1987. P. 129 - 132.

16. Yie G. G. Cutting Hard Materials with Abrasive Entrained Waterjet a Progress Report: 7th International Symposium on Jet Cutting Technology (Ottawa: 1984), Cranfield, U. K., BHRA, The Fluid Engineering Centre, 1984. - Paper PI. -P. 481 -492.

17. Вопросы утилизации боеприпасов/ В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев и др. Тула, 2001.- 328 с.

18. Кариман С.А. Гидрорезная установка для очистных забоев ГРОЗ-1//

19. Уголь.- 1999. № 4. - С. 35 - 38.

20. Кариман С.А. Гидрорезная очистная машина ГРОМ 1// Уголь.-1999.-№ 5.-С. 30-33.

21. Кариман С.А. Создание высокопроизводительной гидрорезной технологии и оборудования для разработки мощных крутых пластов// Уголь.- 1999,- №7.-С. 59-61.

22. В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, М.М. Щеголевский. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород. М.: Издательство Академии горных наук, 2000. -С. 343.

23. Summers D.A. Water Jet Technology. Oxford: Alden Press, 1993.-P. 630.

24. Vijay M.M., Brierley W.H. Drilling of Rock by High Pressure Liquid Jets: A Review, ASME Preprint 80-Pet-94, Energy Technology Conference, New Orlean, LA, Februaru, 1980. P. 11.

25. Орлов A.M. Природный камень. Перспективы применения. «Архитектура СССР», 1973, № 5.

26. Секретов М.В. Обоснование и выбор рациональных параметров штрипсовых станков: Автореф. дис. канд. техн. наук. Москва, 2004. - 23 с.

27. Политехнический словарь / Редкол. : А.Ю. Ишлинский (гл. ред.) и др.- 3-е изд., перераб. и доп. М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с. с ил. ISBN 5-85270-003-7.

28. Гальперин М.И., Абезгауз В.Д. Машины для резания камня. М., Машгиз, 1959.

29. Инструкция по производству декоративных плит на основе природного камня/ВНИИЭСМ. М., 1980. 60 с.

30. Методические указания учета облицовочных материалов из природного камня и инструкция по определению производственной мощности камнеобрабатывающих предприятий/НПО Камень и силикаты. Ереван, 1984. 44 с.

31. Сычев Ю.И. Вопросы теории поточного камнеобрабатывающего производства. Труды МГИ «Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных и автоматизированных карьеров». М., 1975.

32. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Пушкарев А.Е., Щеголевский М.М. Гидроабразивное резание горных пород. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. - 279 е.: ил. ISBN 5-7418-0246-X (в пер.)

33. Никонов Г.П., Кузьмич И.А., Гольдин Ю.А. Разрушение горных пород струями воды высокого давления. М.: Недра, 1986. С. 143.

34. Кузьмич И.А., Рутберг М.И., Кузнецов Г.И. Гидромеханическое разрушение горных пород // Экспресс-информ. / ЦНИИЭИуголь. М., 1988. -С. 29.

35. Верещагин Л.Д. Высокое давление в технике будущего. М., ОНТИ, 1950.

36. Горлин М.Э. Применение твердых расширяющихся смесей для разрушения горных пород. Физико-технические способы и процессы разработки и обогащения полезных ископаемых / Ни-т проблем комплексного освоения недр. М., 1989. С. 88.

37. Кузьмич И.А., Гарбуз Г.Д., Кузнецов Г.И. Разрушение твердых тел высокоскоростными жидкостными струями // Разработка месторождений полезных ископаемых (Итого науки и техники). М., 1981. С. 71-84.

38. Пушкарев А.Е. Обоснование и выбор параметров гидроабразивного инструмента исполнительных органов горных машин с разработкой модулей высоконапорного оборудования: Автореф. дис. докт. техн. наук. — Тула, 1999. -40 с.

39. Головин К.А. Установление параметров процесса нарезания щелей в горных породах гидроабразивным инструментом: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1997. - 18 с.

40. Жабин А.Б. Разрушение крепких горных пород гидромеханическими резцами проходческих комбайнов: Автореф. дис. докт. техн. наук. Тула, 1995.-42 с.

41. Мерзляков, Бафталовский Физико-технические основы гидроструйных технологий в горном производстве (Московская новая книга)

42. Материалы сайта http://www.vodorezka.ru.

43. Vijay М.М., Brierley W.H. Drilling of Rock by High Pressure Liquid Jets: An Assessment of Nozzles. Paper Gl,5th International Symposium on Jet Cutting Technology, Gannover, FRG. June, 1980. - P. 327 - 338.

44. Vijay M.M., Brierley W.H., Grattan-Bellew P.E. Drilling of Rock by High Pressure Liquid Jets: Influence of Rock Properties. Paper El, 6th International Symposium on Jet Cutting Technology, Gannover, UK. April,1982.-P. 179- 198.

45. Hashish M. The wateijet as a tool // 14th International conference on jetting technology, organized and sponsored by BNR Group Limited./Held in Brugge, Belgium, 21-23 September, 1998. Pp. 1-14.

46. Стойкость стру сформирующего инструмента при реализации технологии гидроабразивного резания горных пород/Григорьева (Алявдина)

47. Е.Н., Головин К.А., Григорьев Г.В. и др.//Проблемы и перспективы развития горнодобывающей промышленности Подмосковного бассейна: Труды 3-й международной научно-практической конференции. 26-27 ноября. Тула, 2002. С. 37-39.

48. Критерии эффективности гидроструйной очистки/Головин К.А., Григорьев Г.В., Григорьева Е.Н. и др.//Тезисы докладов 5-й научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов — Новомосковск, 2003. С. 9-10.

49. D. Kramer, М. Tuncar. Laser and abrasive water-jet cutting economics.1.ternational Sheet Metal Review Autumn. 2000. P. 38-41.

50. Материалы сайта http://science.donntu.edu.ua.

51. Hashish M., Loscutoff M. V., Reich, P. Cutting with Abrasive Wateijets: 2nd U. S. Water Jet Conference, Rolla, Missouri, U. S. A., 1983, P. 391 405.

52. Saunders D. H. A Safe Method of Cutting Steel and Rock: 6th International Symposium on Jet Cutting Technology, (Surrey: 1982) Cranfield, U. K., BHRA Fluid Engineering, 1982. Paper K5. - P. 503 - 518.

53. Yie G. G. Cutting Hard Rock with Abrasive Entrained Wateijet at Moderate Pressures: 2nd U. S. Water Jet Conference (Rolla: 1983), Rolla, Missouri, U. S. A., 1983.- P. 407 - 422.

54. Бреннер В. А., Пушкарев А.Е., Головин К. А. Исследование гидроабразивного разрушения горных пород// Известия Тульского гос. ун-та. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности.- Вып. 3. Тула, 1997. - С. 342 -345.

55. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов экспериментов: Справочное пособие. М.: Наука, 1971. - 192 с.

56. Тихомиров Р.А., Гуенко B.C. Гидрорезание неметаллических материалов.- Киев.: Техника, 1984. 149 с.

57. Louis T.J. Fluid Jet Tehnology Fundamentals and Applications: 5th American Waterjet Conference, Toronto, Canada, August, 1989, P. 145 168.

58. Fairhust R. M., Heron R. A., Saunders D. H. DIAJET A New Abrasive Water Jet Cutting Techique, Proceedings of the 8th International Symposium on Jet Cutting Technology, BHRA, Durham, England, 1986.

59. Hollinger R. H., Perry W, D., Swanson R. R. Proceedings of the 5th American Water Jet Conference, Toronto, Canada, August, 1989, P. 245 252.

60. Howells W. G. Polymerblasting with Super Water from 1974 to 1989: A Review. International Journal of Water Jet Technology, 1990, Vol. 1, P. 1 - 16.

61. Hashish M. Cutting with High Pressure Abrasive Suspension Jets, 6th American Water Jet Conference, Houston, Texas, August, 1991, P. 439 - 455.

62. Hashish M. Abrasive Jets, Section 4, in Fluid Jet Technology, Fundamentals and Applications, Waterjet Technology Association, St. Louis, MO, 1991.

63. Мерзляков В.Г., Бафталовский B.E., Кузмич И.А. Механизация вспомогательных работ с применением технологии гидроабразивного резания//Горный вестник. 1998. - №5. - С. 25 - 29.

64. Тихомиров Р.А., Бабанин В.Ф., Петухов Е.Н., Стариков И.Д., Ковалёв

65. B.А. Гидрорезание судостроительных материалов. JL: Судостроение, 1985.1. C. 162.

66. Matsui S., Matsumura Н., Ikomoto Y. and Shimizu H. High Precisionth

67. Cutting method for Metallic Materials by Abrasive Waterjet, 6 American Water Jet Conference, Houston, Texas, August, 1991, pp. 127 137.iL

68. Hashish M. Precision Machining with Abrasive-Waterjet, 6 American Water Jet Conference, Houston, Texas, August, 1991, pp. 179.

69. Ojmerts K.M., C., Abrasive Wateijet Milling: an Experimentalth1.vestigation, 7 American Water Jet Conference, Seattle, Washington, August, 1993, pp. 777-791.

70. Mainbourg В., Pontvianne P. Nuciear Reactor Repair by High Pressure Hydroabrasive Jet, 7th American Water Jet Conference, Seattle, Washington, August, 1993, pp. 729-735.

71. Выбор источника воды высокого давления для технологии гидроабразивного резания горных пород/ А. Е. Пушкарев, К. А. Головин, Ю. Э. Ерухимович, M. М. Миллер //Технология и механизация горных работ: Сб. науч. тр. М.: Изд-во АГН, 1998. - С. 32 - 39.

72. Гидравлика и аэродинамика: Учеб. для вузов / А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов и др.//. М.: Стройиздат, 1987. - 414 с.

73. Григорьев Г.В. Обоснование режимов работы гидроструйного инструмента для обработки горных пород: Автореф. Дис. канд. Техн. наук. -Тула, 2003.- 18 с.

74. Мерзляков В.Г., Антипов В.В., Бреннер В.А., Пушкарев А. Е. Разработка гидромеханического способа разрушения горных пород и создание проходческих комбайнов нового технического уровня// Уголь.-1994.- № Ю.-С.42 43.

75. Мерзляков В.Г., Бафталовский В.Е., Кузмич И.А. Механизация вспомогательных работ с применением технологии гидроабразивного резания//Горный,вестник. 1998. - №5. - С. 25 -29.

76. Пушкарев А.Е., Головин К.А. Комплект оборудования для гидроабразивной резки горных пород и строительных материалов//

77. Совместная выставка-ярмарка перспективных технологий/ Тез. докл. -Администрация Тул. обл., Тула, 1997. С. 158.

78. Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. A.M. Прохоров. С65 2-е изд. М.: Сов. энциклопедия, 1983. - 1600 е., ил.

79. Свистунов О.С. Совершенствование схем гидродинамической очистки шахтных водосборников // Автореферат магистерской выпускной работы / Материалы сайта http://masters.donntu.edu.ua.

80. Цех по ремонту и восстановлению насосно-компрессорных труб//Материалы сайта http://www.nrcm.ru.

81. Material properties in abrasive water-jet machining /Hashish M//Trans ASME. J. End. Ind, 1995 - 117, № 4. - p. 578-583.

82. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие / М.М. Протодьяконов, Р.И. Тедер, Е.И. Ильницкая и др. М., Недра, 1981. 192 с.

83. Григорьева E.H., Антоненко C.B. Эрозия поверхности горных пород при одиночном ударе абразивной частицы/Георесурсы и геотехнологии: Материалы 2-й всероссийской конференции студентов и молодых ученых.22-23 декабря. Тула, 2004. - С. 61-68.

84. Григорьева E.H., Антоненко C.B. Эрозия поверхности хрупких материалов при ударах многих частиц/Георесурсы и геотехнологии: Материалы 2-й всероссийской конференции студентов и молодых ученых.22-23 декабря. Тула, 2004. - С. 45-50.

85. Hashish M. Aspects of Abrasive Wateijet (AWJ) Perfomance Optimization: Proceedings of the 8th International Symposium on Jet Cutting Technology, BHRA, Durham, England, 1986, P. 297 - 308.

86. Summers D. A., Yao, Jianchi. First Steps in Developing an Abrasive Jet Drill, 8th Annual Workshop, Generic Mineral Technology Center, Mine Systems Design and Ground Control, Reno, Nevada, November, 1990.

87. Hashish M. On The Modeling of Abrasive-Wateijet Cutting: 7th International Symposium on Jet Cutting Technology, Ottawa, Canada, June, 1984, P. 249 266.

88. Griffits J. J. Abrasive Injection in the United Kingdom, 2nd U.S. Waterjet Conference, Rolla, MO, May, 1983, P. 423 432.

89. Faber K., Oweinah H. Influence of Process Parameters on Blasting Performance with the Abrasive Jet, paper 25, 10th Int. Symp. on Jet Cutting Tehnology, Amsterdam, October, 1990. P. 365 - 384.

90. Sheldon G. L., Finnie I. The Mechanism of Material Removal in the Erosive Cutting of Brittle Material, J. Eng. Ind., November, 1966. P. 393 - 400.

91. Evans A. G., and Wilshaw T. R. Quasi-Static Solid Particle Damage in Brittle Solids 1. Observations, Analysis and Implications, Acta Metallurgica.-Vol. 24.- P. 939 - 956.

92. Эрозия / Под ред. К.Прис. М.: Мир, 1982. - 464 с.

93. Anon. High Pressure Water Jet Systems Part 2. - No. 4. - June. -1993.- P. 20-23.

94. Yasici, Sina. Abrasive Jet Cutting and Drilling of Rock, Ph.D. Dissertation in Mining Engineering, University of Missouri Rolla, Rolla, Missouri, 1989,203 p.

95. Vijay M.M. Combustion and Fluids Engineering. National Research Council of Canada, Ottawa, Ontario, Canada, 1994. KLA OR6. p. 1 - 8.

96. Zeng J., Kim T.J. Parameter Prediction and Cost Analysis in Abrasive Waterjet Cutting Operations: 7th American Water Jet Conference, Seattle, Washington, August, 1993. P. 175 -189

97. Prediction Equations for Depth of Cut Made by Abrasive Water Jet/ S. Matsui, H. Matsumura, Y. Ikemoto, Y. Kumon, H. Shimizu: 6th American Water

98. Jet Conference, Houston, Texas, August, 1991, P. 31 41.

99. Sheng G., Fung T.C., Fan S.C. Parametrized formulations of Hamilton's law for numerical solutions of dynamic problems: Part 2. Time finite element approximation// Сотр. Mech. 1998. Vol. 21. pp. 449 460.

100. Vijay M.M., Brierly W.H., Grattan-Bellew P.E. Drilling of Rock with Rotating High Pressure Water Jets: Influence of Rock Properties. Paper El, 6th International Symposium on Jet Cutting Technology, Guildford, UK, April, 1982, pp. 179-198.

101. Ерухимович Ю.Э. Математическое моделирование и совершенствование метода расчета эффективности процесса резания горных пород гидроабразивным инструментом: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Тула, 1999.- 16 с.

102. Головин К.А. Управление параметров процесса нарезания щелей в горных породах гидроабразивным инструментов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1997. - 18 с.

103. Capello Е., Gropetti R. On an Energetic Semi-Empirical Model of Hydro-Abrasive Jet Material Removal Mechanism for Control and Optimization/ Proceedings of the 11th International Symposium of Jet Cutting Technology, BHRG, 1992.-P. 101 -120.

104. Ерухимович Ю.Э Математическая модель процесса гидроабразивного резания щелей в горных породах// Тульский государственный университет. Тула, 1999.-10с.: ил. деп. в ВИНИТИ, 18.08.99, № 2670-В99.

105. Characterization of Material Removal in the Course of Abrasive Waterjet Machining/ F. Hu, Y. Yang, E. S. Geskin, Y. Chang// 6th American Water Jet Conference, Houston, Texas, August, 1991. P. 17 - 29.

106. Hashish M. A Modeling Study of Metal Cutting with Abrasive Waterjets, ASME Transaction// Journal of Engineering Materials and Technology.- 1984. -Vol.106. Nl.-P. 88- 100.

107. Investigation of Anatomy of Abrasive Waterjets/ E. S. Geskin, W. L. Chen, S. S. Chen, F. Hu, M. E. U Khan, S. Kim, P. Singh, R. Ferguson: Proceedings of the 5th Waterjet Technology Conference, Toronto, August, 1989. -P. 217-231.

108. Prediction of Abrasive Jet Cutting Efficiency and Quality/ H. Blickwedel, N. S. Guo, H. Haferkamp and-H. Louis: Proceedings of the 10th International Symposium of Jet Cutting Technology, Amsterdam, October, 1990. P. 163 - 179.

109. Zeng J., Kim T. J. A Study of Brittle Erosion Mechanism Applied to Abrasive Wateijet Process: Proceedings of the 10th International Symposium on Jet Cutting Technology, Amsterdam, October, 1990.- P. 115 -133.

110. Hashish M. Steel Cutting with Abrasive Waterjets, Proceedings of the 6th International Symposium on Jet Cutting Technology, BHRA, England, April, 1982, P. 465 -487.

111. Zeng J., Heines R., Kim T. J. Characterization of Energy Dissipation Phenomenon in Abrasive Wateijet Cutting: 6th American Water Jet Conference, Houston, Texas, August, 1991. P. 163 - 177.

112. Evans A. G., Gulden М.Е., Rosenblatt М.Е., Proc R. Soc., London, Ser. A 361, 343 (1978)/

113. Goodier J. N., Proc. Hypervelocity Impact Symposium, 7th, 3, 215 (1965).

114. Кильчевский H.A. Теория соударения твердых тел. Киев: Наукова думка, 1969.-246 с.

115. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. Т. 1 / Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. - М.: Машиностроение, 1978. - 400 с.

116. Суворов A.A., Тихомиров P.A., Петухов E.H. Аналитическое определение производительности струйной абразивно-жидкостной обработки полимерных материалов // Изв. вузов. Машиностроение. 1980. - № 12. - С. 134- 138.

117. Evans A.G., Gulden М.Е., Rosenblatt М.Е. // Proc. R. Soc., London, Ser. A361, 1978, p. 343-365.

118. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М., Л.: Наука, 1972, 440 с.

119. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М.: Б.И., 1998,416 с.

120. Колесников Ю.В., Морозов Е.М. Механика контактного разрушения. М.: Наука, 1989. 224 с.

121. Нотт Д.Ф. Основы механики разрушения. — М.: Металлургия, 1978. -256 с.

122. Барон Л.И. Горнотехнологическое породоведение. Предмет и способы исследований. Изд-во «Наука», 1977.

123. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.:

124. Машиностроение, 1973. 697 с.

125. Hutchings J. M., Winter R. E., Field J.E. Solid Particle Erosion of Metals; The Removal of Surface Material by Projectiles, Proceedings of the Royal Society, London, Vol. A348, 1976, P. 379 392.

126. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие / М.М. Протодьяконов, Р.И. Тедер, Е.И. Ильницкая и др. М., Недра, 1981. 192 с.

127. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов экспериментов: Справочное пособие. М.: Наука, 1971. - 192 с.

128. Рафф А.У., Видерхорн С.М. Эрозия при ударе твердых частиц // Эрозия. М.: Мир, 1982. с. 80-139.