автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Исследование и разработка расширителей обратного хода с поворотными резцами для бурения восстающих скважин

с* ^

-I ^

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

КУЗБАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ДЮКОВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

УДК 622. 23. 055. 8: 622. 23. 051. 77

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РАСШИРИТЕЛЕЙ ОБРАТНОГО ХОДА С ПОВОРОТНЫМИ РЕЗЦАМИ ДЛЯ БУРЕНИЯ ВОССТАЮЩИХ СКВАЖИН

Специальность 05.05.08 — "Горные машины"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1993

Работа выполнена в Кузбасском политехническом институте.

Научный руководитель: — академик АЕН РФ,

доктор технических наук, профессор

Софохин М. С.

Официальные оппоненты: —

Ведущее предприятие

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Горбунов В. Ф.

кандидат технических наук, доцент

Воронов Ю. Е.

АО "АНЖЕРОМАШ"

Защита состоится 15 июня 1993 г. в 12 часов

на заседании специализированного совета Д 063. 70. 01 при Кузбасском политехническом институте по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кузбасского политехнического института.

Автореферат разослан 14 мая 1993 г.

Ученый секретарь • •

специализированного совета Д 063 . 70. 01 член-корреспондент >ЕН РФ, доктор технических наук, профессор

Б. А. АЛЕКСАНДРОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Увеличение объемов добычи каменного угля на шахтах Кузбасса возможно только путем ресения вопросов создания высокоэффективной и надежной гориодобыва'х.зй технига. Выполнение поставленной задачи связано не только о совергенстЕо-ваш:ем добычной, -о и подготовительной техники на угольных пахтах Кузбасса Одной из основных операций подготовительных работ па шахтах, отрабатывающих крутопаданщке пласты, является бурение сквагзш. Скважины используются непосредственно как углеснуски или служат передовой выработкой для проведения зосстаидай наработки 6ypOE3pU3iIb2J СГТОССбСМ.

Регионом Кузбасса, ийвд наибольший объем проведения восстающих выработок (сеыпз S0% обцего объема) является Прокопьевске- Киселевской месторождение южсукщхся углей, свита которого представлена в основном ¡срутопадакзими мезная пластами угля. Егвгодно объем бурения в районе составляет более 300 тыс. метров скваяш.

Анализ этих объе(.:ов бурения по назначению и диаметру сквс.-ззш показал, что более COZ составляют сквагзтан диаметром 850 мм п более. Для проходки таких асватин на заключительной стадии используется операция разбуривания передовой сквахины диаметром 500 им до необходимого диаметра

В настоящее время для бурения сквакин диаметром до 1300 км используются буровые машины типа ЕГА производства Ангарского машиностроительного завода Эти малдны имеет значительную установленную мощность привода (до 18,5 кВт), две частоты врацекия бу рового инструмента, средства механизации подготовительно-заключительных работ, систему пылеподавления. Все это значительно повышает производительность и безопасность ведения раоот в слога« горно-геологических условиях. Однаю, исполнительный opr¿k этиг буровых машин недостаточно эффективно и надежно р^Гооает в условиях пластов Прокопьевско-Кисел' ^ского региона, предстазлег"огэ чв основном платами И, II 1а и II16 групп по классификации КГД А. а, Скочинского.

Редуций инструмент (резцы') в условиях этлх гостов быстро выходят из стрс/ из-за пол^.аки пластинок твердого спл^а (75,4") и державок резцов (24.6Z). ¿'сследорания удельного р?.схсд,1 реа;о?

на вахтах концерна "Прокопьевскгидроуголь" показали, что расход составляет в среднем 0,041 реаца на метр с квакша Крс.лз этого на практике наблюдается выпадания резцов из расширителей из-за 4 ослабления их крепления. Это приводит к значительным потерям рабочего времени на перерывы в бурении и производство ремонта расширителя.

В свяаи с вышеизложенным, иссх доряние и разработка высокоэффективных и надежных расшрителей обратного хода являете« актуальной научной задачей.

Диссертационная работа выполнена тп результатам плановых научно-исследовательских работ, проводимых кафедрой горных кааин и комплексов Кувбасско^ политехнического института совместно с АО Анжероыаа.

■ Цель работы исследование и разработка расширителя обратного хода с повышенной стойкостью и надежностью, позволяющего разбуривать восстающие скважины в слолых горно-геологических условиях.

Идея работы заключается в использовании поворотных резцов на исполнительных органах буровых машин, которые при рациональных геометрических и режимных параметрах бурения отличаются большей прочностью и износостойкостью, а также обеспечивают беспрепятственное истечение продуктов бурения черев свободноуступну» поверхность забоя при разбуривании скважины сверху вниз.

Научные положения, разработанные лично автором и новизна;

- установлены вав"-.имости сил резания на одиночном поворотном резце .т геометрических параметров схемы резания, диаметра скважины и режимных параметров бурения, отличающиеся тем, что область применения поворотных резцов расширена с диаметра бурения 500 мм до диаметра 1300 мм;

- впервые установлена взаимосвязь величины и направления равнодействующей сил резакия на поворотном резце с интенсивностью поворота резца в резцедержателе в диапазоне диаметров расширения от ЬОО до 1300 мм путем сопоставительного анализа кривых нарастания и спада составлютщих компонентов нагрузок на ре^це;

- разработана статистическая модель з: зисимости крутящего момента на Суровом с-чве при ра- "^уривании исполнительным органом, оснащенном поворотными резцами, от -эжимных п раметров бу-

рента;

- предлозгено рациональное направление по" теши эффеотив-ности цеитрации расшрнтеля обратного хода в скважине, основанное па использовании в компоновочной схеме бурового инструмента заднего активно-распорного фонаря, отделенного от бурового става '

Обоснованность и лостоверность научных положений-, выводов и рекомендаций подтверждаются применением апробированных методов математической статистики, планировался экспериментов г объемом лабораторных исследования, позволяем делать выводы с доверительной вероятностью не шкэ 802, ■ а такие апробацией разработанного пополнительного органа в промьаленных условиях.

Научное значение работы заключается в теоретическом обосновании рациональных пара(.!9тров процесса резания поворотным резцом в уступно-кон-ческом забое и закономерностей, определяющих условия врзгэния поворотного резца в резцедержателе, позволлкглх производить расчет и конструирование рассфотелеЯ обратного хода для буровых магии.

Пра1гг;р:^с!тое значение заключается в разрзйот!« национальной конструкции распфнтеля обрат» о хода ¡1 гсгивного опорного фонаря, применение которых позволят проходить дглшпиэ восстакциэ скваазш беа зацепы инструмента, по угла с гр:;сеч;;сй погоды.

Реализация результатов ¿азоты. Результаты работы использованы при разработке и вшуекэ огштпся партии расширителей обратного хода с поворотпкьс! резца!"! а '.О Агсггрсгаа

Апробаад работа Основнкэ полог.эп::я й результаты, излоген-нкэ в дхссертацг.'.!, доклад12а™:сь па паучках конвенциях студентов. асшфаптоз, сотрудкпкоз 1ШС 1. прсфзссореко-преподавательского состава Кузбасского политехнического института (г. Кэ-иерово. 1881-18<Чгг). ца Всееогзкойнаучно-технической конференции "(»верпгпстасгснкв технологии к организащя! производства при добыче угля" (р. Шеква,1{!83г) , на Всесоюзной научно-технической конференция "Китекеивигя и безотходная технология разработки уголышх я ¿кш^вых несторо^ешйГ (г. Нсскза,1989г), на Всесоюзной паучно-?елтп:чзсксм сеьстарэ "Повое в теор!ш, техноло-гго! и ящике б--рения" (г.!йсква,1391 г.), на заседаниях кафедры горных «апин и комплексов Кузбасского политехнического института.

Публикации. По теме дассергадай опубликовано 13 печатных работ, в том чясле 4 авторских свидетельства па конструкции опор-ьо-центрирующих устройств и расширитель.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения и содержит 119 страниц машинописного текста, 59 рисункоЕ, 14 таблиц, список литературы из 83 наименований и 3 приложения.

• ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Большей вклад в развитии бурения скважин большого диаметра принадлежит научно-исследовательским н проектно-конструкторским институтам: КГД им. А. А. Скочинского, ИГД СО РАН, Гипроуглемашу, Донгипроуглеиашу, ¡ОонУГИ, КузНИУИ, Оибгипрогпрмашу, Московскому горному, Нэвочеркасскому, Кузбасскому политехническим институтам. Вопросам разработки к сог.дачия современных высокоэффективных исполнительных органов для буровых машин писвящзны труды А. А. Алейникова, О. Д. Алимова, Е. Ф. Горбунова, Ы. С. Сафохина, Б. А. Баталова, ЕЕ Дубровского, Е И Высоцкого, К И. Великанова, К. Е Скорнякоза, И. Ц Еогоколова, Д. Е Маликова, Л. Е. Маметьева А. Ы. Цехина, КЕНаадва, Ю. Е. Воронова и других ученых.

Одним из наисоле* перспективных путей повышения эффектив-нсоти и изкосостой-сссти расширителей обратного хода является использование поворотных резцов с тонической режушэй частью типа ГКО. Имеются исследования, посвященные созданию расширителей прямого хода, подтвердившие эффективность применения для бурения с;*гахип до диаметре БОС ш поворотных резцов. Однако исследований о использовании таких резцоЕ для оснаценля расширителей диаметром более ¿Ю мм нет.

Анализ исследований посваданный использованию поворотных резцов Ра исполнительных органах горно-добываний техники показал, что прямой перенос закономерностей, определявших нагрузоэн-кость резцов, .1а оасшлр: -ель обратного хода буровой машины невозможен. Причиной этого являшея отличия условиях работы рез-Ц'.-., установленных ш расширителе, о, разуваем уступно-конический забой V. исполнительном органе угольного комбайна. Эти отличия акдочаюгея в следулцем;

с;

- за ^чет ступзнчатой Форш забоя каждый резец работает на

- 5 -

уступе, имеющей две поверхности обнажения;

- резцы расширителя установлены под углом к направлению действия силы подачи и работают в условиях сходных с тангенциальным резанием, причем нагруя»н резец неравномерно отнс ительно своей оси симметрии;

- значительно большая кривизна траектории движения резца, установленного в распрителе;

- наличие постоянного контакта резца с забоем скважины в процессе резания.

Как показали выполненные исследования, при работе резцов з условиях уступно-конического забоя сохранятся основные закономерности, характерные для рабс-ы резцов и прч других условиях резания угля. Поэтому в качестве базовс.1 модели расчета нагрузок на расширителях с уступно-коническим забоем приняты основные положения теории резания углей и разработанного на ее основе отраслевого стандарта по расчету сил резания и "одачи на исполнительных органах угольных комбайнов ОСТ 12.44,258-84 наиболее современной методики, которая калла сироксе применение в прагеп. кв' проектировочных и проверочных расчетов.

Для того, чтобы распространить методику на расчет нагрузок на резцах раскирителей с уступно-тоническим забоем, в расчетные зависимости необходимо внести дополнительные коэффициенты, отра-хакхцне влияние обнаизния забоя и схемы резания и учитывавшими влияние кривизны траетстории двикэния резца и угла наклона боковой поверхности к оси симметрии рассирителя.

Проведенный статистический анализ полулежа результатов исследований сказал, что характер зависимостей сил резания и подачи на резце, разбуривающем кольцевой уступ, от реяимных и конструктивных факторов имеет одинаковый вид. Каибольсее влияние на силы резания и подачи оказывает сирина разбуриваемого уступа 3 (рис.1), причем эта зависимость н^сит нелинейный характер. Влияние скорости подачи у частоты вращения необходимо рассматривать совместно, так как чтими параметрами определяется толщина струтки.1/. Обработка полуденных результатов показала, что при постоянной сирине уступа силы резания и подачи изменяются пропорционально толпзше стружи, а интенс злость то^ изменения зависит от сирины уступа. Р -ультаты исследований ука: вают г.и то, что между силами резания ч подачи имеется зависимость вида -у-

- -Рг , ' причем коэффициент пропорциональности является функцией толщины струкда. Анализ этой зависимости, полученной по результатам разбуривания кольцевых уступов диаметром 1005 и 1065 мм показал, что с увеличением толщины стружи отношение силы подачи к силе резания внача;. резко уменьшается, а по достижении толщины стружи Н > 8 мм это отношение практически стабилизируй ется. регрессионное уравнение этой зависимости при коэффициенте корреляции г - 0.905 имеет вид

(1)

Рис. 1 Схема взаимодействия пиворотного резца с массивом.

По результатам разбуривания кольцевых уступов била проанализирована степень влияния кривизны траектории резания на силовые параметры. Для оценки влияния диаметра уступа на формирование сил резани., и подачи был введен коэффициент кривизны .траектории . Этот коэффициент определяется как отношение силы реза-И1'Я на исс." "^дуемом диаметре к силе резания на диаметре 1^00 мм, принятом за базовиП диаметр. Анализ даннг" показывает, что с ростом диаметра уступа величин" на »'■алых диаметрах резко уменьшается и стабилизируете., при диаметрах Л > 90Г мм. В исследуемом диапазоне диаметров разрушаемых уступов зависимость к^эф--

фициента кривизны траектории г ияения резца описывается уравнение м(коэффициент корреляции г - 0,82)

^ = 4,052)-^^. (2)

ЕМрина 3 и зысота уступа /г "чляются одним! из основных гео-метричесютх параметров-установки резцов. Соотнесение этих параметров оказывает существенное влияние ка условия разрушения забоя скважины. Результаты исследований ш.»лг--вают, что рост ширины уступа ведет вначале к сни.тении нагрузок. Когда пирика уступа достигает значения, соответствуюгих отношению £ //г - 1...1.2 интенсивность снижения нагрузок уменьвается. При дальней-эм увеличении ширины уступав нагрузки на резце практически не изменяются, а сила резания на резце, разрушающем исследует! устг/п становится равной силе резания на промежуточном уступе неограниченной высоты.

О1, ошение сил резания ка резцах, разруиающих уступы ограниченной №г) я ^ограниченной высотыС?,), может являться характеристикой схекы резания для устушго-коническою забоя. Тогда коэффициент учитывающий схему резания определяется как

(3)

На основании полученных данных этот коэффициент составит: при 3 / А <1,1 Ас= -0,445 3 /А + 1,48 , а при значениях отношения В / /г >1,1 следует принимать Ас - 1.

В результате проведенных исследований определена мэтодика, основанная на положениях ОС х 12.44. 258-84 позволяющая осуществлять инженерный расчет расширителей обратного хода для буровых малин. Сила резания на остром резце:

где: Лр - средняя сопротивляемость пласта резанию, Н/мм; 2р-- расчетная сирг а рег/щэй части резца, см; И - толщина стружи, см; 3 - сирина стружи, см; £ - показатель степени хрупкости;

коэффициент отжима; А3 - коэффициент обнажения забоя; -коэффициент влияния кинематического угла резания; - коэффициент влияния формы передней поверхности рекущей части резца; -коэффициент влияния поворотного ре?па на силу резания; Ас - ко-эффицис т влияю" схемы резания; Л> - коэффициент кривизны траектории; А - угол наклона резца к направлению подачи, градус.

Помимо определения рациональных кинематических и геометрических параметров ,лановки поворотных резцов на расширителях, одной из важных задач является обеспечение самовращения резца в "езцедержателе, что позволит повысить ресурс исполнительного органа в 2... 3 раза. Исходя из этих соображений были проведены исследования по взаимодействию резца с резцедержателем и определению нагрузок, обеспечивающих поворот резца в резцедержателе.

Результаты проведенных исслёдова: !й показали, что в режиме опережающего скола, характерного для работы поворотного г ">зца на круговой траек ории резания, резец периодически освобождается от контакта с массивом или этот контакт значительно уменьшается. После этого происходит нарастанк нагрузок на резце до нового скола. В основном процесс поворота резца в резцедержателе происходит в моменты скола элемента массива. Направление и интенсивность вращения резца определяете 'сооа..ошением действующих сил в.момент скола, таи как именно в этот момент времени выполняется условие, определяющее Вращение резца е резцедержателе. Характер формирования крутящего момента на резце М6/) определяется формируемыми нагрузками. Исходя из этого было исследовано поведение вектора равнодействующей всех сил на резце к в. пространств. Местоположение этого вектора определяется двумя основными углами % и ? (рис.1).

Результаты исследований показали, что направляющий угол % имеет бимодальное распределение, причем один максимум соответствует моменту скола массива, а другой пикоьим нагрузкам на резце. В моменты пиковых нагрузок у 'ол между осью резца и векто-оом Т составляет 10... 20 градусов, что обеспечивает достаточную жесткость резца. .

Ка рис. ? представлен фрагмент осциллограммы с записью сил резания Рг, боковой силы равнодействующей всех сил на резце и направляющего угла р. На представленном фрагменте рассмотрены те участки диаграммы, где значения были меньше 2 Таких участков на фр "менте тр"- 1, 2, 3. Сопоставительный анализ участков показал, что преобладавшее влигчие на процесс поворота рэца оказьтает боковая сила резани- Рх , причем наибольшая ин-тенси'-юить поворота регца наблюдается в момент скола, когда сила 1>х меняет свое направл чие. Направление изменения знака ^определяет направление поворота, а скорость изменения силы - ин-

тенсквность поьорот? В частности, для рассматриваемого фрагмента следует отметить, что необходимые условия поворота резца имеется Па участках 1 и 3, приче на участке 1 интенсивность поворота будет выше, а величина утла поворота меньше чем на учь.-:-

Для создания экспериментального образца исполнительного органа буровой машины для бурения скв ин обратным ходом были про-аналнзированы су-^ствуютаэ образцы как серийных так и экспериментальных исполнительных органов. Анализ этих конструкций, а такде результаты исследования однк чного резца позволили сформировать требован..я к конструкции расширителя обратного хода, сснаценного поворотными резцами и заменяющего серийный расширитель маьЛН ТИП'1 БГА:

- расширитесь при бурении доляен образовывать уступно-кони-ческн забой;

- для более -"¡тойчивой работы расширителя в радиальном направлении и повышения его надежности, необходимо устанавливать по два резца в одной линии резакия;

- отношение высоты уступа к шагу резания для расширителя с поворотными резцами должно превышать единицу,

- на основании проведенных исследований одиночного поворотного резца ради дальние угли установ'"! резца составят: угол атаки 62 градуса и угол разворота резца 32 градуса.

Диаметр "отаног.ки резца существенно не сказывается на рациональные значения углов, а это позволяет на все ступени расширения устанавливать одни и те же резц? -эржатели. Это позволит существенно повысить технологичность конструкции расширителя (ас. 1270282). ~

11а основании разработанных реком'ндацг} был спроектирован и изготовлен комплекс расширителя обратного хода для буровой ыааи-ны типа БГА (рие?^3) для бурения скважин диаметром 1070 мм. Для определения эьерго-механических характеристик работы расширителя был проведен цикл лабораторных исследований. Анализ результатов сравнительных исследований работы серийного и экспериментального обр'т'-чца расширителя показал, что крутяеий момент на валу экспериментального расширителя во всем диапазоне усилий подачи выше, чем у серийных в среднем на 6,2%. Однако по мере увеличения диаметра разбуривания, превышение крутящего момента у экспериментальных расширителен над серийными уменьшав- -я. В тош время следует отметить более высокие скорости бурения расширителем оснащенным поворотными резцами в сравнении с серийными в среднем на 14%. Вследствии указанных соотношений крутящего момента и скорости бурен..я зависимости энергоемкости разрушения остаются примерно на одном уровне как для серийного так и для экспериментального. Также . установлено, что' с увеличением усилия подачи разниц в величине рассматриваемых параметров у i зширителей уменьшается. Гранулометрический анализ продуктов разрушения показал, что у з. ;перимеитального расширителя содержание фракций размером более 2!¡ мм больше в среднем на 2... 3%, а размером менее 10 мм меньше на ч...

Основываясь на результатах проведенных исследований и наб-

- 11 -

людений ш.гно сделать следующие выводы:

Рис. 3. Экспериментальный расширитель обратного х>..да

- опережение резцов в направлении скорости подачи следует увеличить до й - 40... 45 (ял, что улучшит условия скалывания и устойчивость расширителя в поперечном направлении;

- энерго-механические параметры бурения экспериментальным расширителем в сравнении с серийным соизмеримы, что при значительно больней стойкости поворотных резцов обеспечит экспериментальному раск.рителю большую эффективность;

- сортность продуктов разрушения у экспериментального расширителя не ху.те чем у серийного.

Вследствии особенностей разрушения массива поворотными резцами устойчивость расширителя в поперечном направлении недостаточна. Поэтому возникла необходимость исследовать и Овыработать рекомендации и конструктивные рев'ения, обеспечивающие необходимую поперечную устойчивость расширителя. Для решения этой задачи оыл проведен дополнительный цикл исследований по определению параметров прецессии расширителя и выработ ; реке. знд^.иЯ по ее уменьшению.

Исследования показали, что отклоняющие нагрузки носят явно осаженный импульсны," V -¿¡стер. Среднее ыиитудиое значение ра-

диальной силы составляло 1.3...1,6 кН, количество импульсов наг-ружения достигало 9...10 на оборот. Этот факт подтвер. ;ается и визуальными наблюдениями за работой расширителя. Скважина имела вид 9-ти или 10-ти гранника. Основываясь на полученных результатах исследований и анал: зируя другие работы посвященные данному вопросу была проведена систематизация существующих методов и средств," обеспечивающих снижение г чи?"Ьного биения оси расширителя. Рекомендовано использовать активный опорный фонарь д-л по-выаения поперечной устойчивости расширителя.

Был проведен кинематический анализ схемы активного опорного фонаря(а. с. 985277).. Схема фонаря приведена на рис.4. Усилие распора в стенки ^кважины определяется разницей между осевым усилием, передаваемым через буровой став мзханизмдм подачи, с которым связан^, неподвижная'опора фонаря 1,.и усилием, реализуемым на расширителе, с которым связана подвижная опора 2. Эта сила через рычаги и лапы 3 реалнзуе-^я на стенку скважины. При определении рациональных кинематических и геометрических параметров фонаря были пргшяты следующие критерии: усилие распора в стенки должно превышать максимальные отклоняющие усилия, действующие на расширитель при разбуривании; должна быть исключена возможность заклинивания фонаря в скважине, особенно в мо-■менты перехода расширителя из зоны твердого включения в уголь.

Применяя к данной кинематической схеме принцип возможных перемещений получим

?ос ¿ГА + + - =О, ( 5 )

где: 2СС ~ осевое усилие реализуемое машиной, Н; сУ - нормальная составляющая усилия распора в стенки скважины, Н; (л// -сила трения опорных лап о стенки скважины, Н; (¿гА - возможные линейные перемещения точки А, м; ¿/у^ - возможные угловые перемещения вокруг мгновенного центра вращения Е. рад; АР и £А-СР-радиусы поворота относительно центра Е, м. Решение имеет вид

Лс _ Сс^сх - Г)

о/ * ■ ГА ** •

где:о'- угол между тяпой и осью бурения, град- ^ - ..озффи-циент трения опорных лап о стенки скважины Ч'СР ; Г - расстояние между парнирчми по осг бурения, гч= коэффициент, характеризующий местоположение ща^нира В.

г

Рис. 4. Шгеематическая охет активного распорного фонаря

Для проверки результатов проводшпш исследований и опродолепил знерго-мэханических характеристик рсДогы расширителя а,реальных условиях бьиш проведаны промшшшшэ испытания расшрите-ля обратного хода, оспалгзкпого поворотными рсзцаии. Целью испы- . таний было определение -технико-зксномэтеских показатадэй, области применения и работоспособности исполнительных органов данного типа.

Расширитель испьгткэался на пахте им. Ворошилова В результате проведенных испытания установлена работоспособность разработанной констру] {ии расширителя, инструментальные эамеры в условиях шахта подтвердил« соизмеримость энерго-механических показателей работы серийного и экспериментального расширителей. Определено, что энергоемкость процесса разрушения для расширителя с поворотными 'резцами была ниже в среднем на 10...20%, а техническая производительность.выше на 20. ..5С%.

. ранулом?'?пическиа анализ показал, что сортовой состав продуктов разрушения содержит, фракции менее 10 мм: 41,3% у экспери-менталгюго расширителя против 53,1% у с рийного.

Проведенные исследования позволили разработать конструкц:'-промышленного образца расширителя:

- 14 -

телей была изготовлена в АО Анжероыаш.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная задача по обоек ванию и выбору конструктивных и геометрических пара>.:етров расЕирителей с целью повышения стойкости реззукэго инструмента и надемюсти рабе. ы исполнительного ор-зда буровой папины.

Выполненный комплекс исследований позволяет сделать следующие обаде выр^ды:

1. Основным буровым инструментом являются коронки и расширители обратного хода режуке-скашвааг^го типа, оснаазнных радиальными резцами, основным недостатком которых является недостаточная стойкость при бурении по углю с породными прослойками Дая повышения стойкости рекомендуется прш.г!ять поворотные резцы с конической режуц.д частью, обладание эффектом самозатачивания.

2. Для Определения нагрузок на расширителях обратного хода с поворотными резцаш, рекомендовано использовать расчетную методику ОСТ 12.44.258-84 с введением в ее расчетные вавшагости дополнительных функциональных коэффициентов: - коэффициента кривизны траектории, Ас - коэффициента схеш раарусецца, учитывавши) особенности разрушения в устушю-коикческа: гаЗсш на круговых траекторгах.

3. Доказано, что параметры вра^н^л р- да фуихцЕоаошю связаны со скорость» изминеша во^г-ййш Сотовой сллы^.ушиьсэ-нко которой приводит к увеллчзкиз утла поворота рэаца, а уволи-чонкз скорости - к уиэвьезына поворота. Е-празленкз поворота оа-ределяется знаке.л изыек ниа боевой силы

4. Установлено, ЧТО ДОЛ ЗффЭКТиВНОГО КСП0£Ь20ВЗКЛ2 поворотных резцов на расскр'телях обратного хода, путем предотвратим агаты ,вки поверхности аабоя продукта; р&зрушкиа и повьшшга стойкости резцов, а также укэнъванкя пыяеобразованиа, рациональными геометриче ими параштрами набора резцов на расширителях являются: углы атаки ос- 30.,, 35 градусов и разворота^ - 60... 65 градус а; высота уступа Н « 30...35 оаг резания I - 30... 35 мм.

Рациональными рьадмными параметрами наляются: осевое усилие

подачи на расширителе -б... 12 кН; частота вращени? корпусов распфлтолей при разрушении угольных забоез с породными включениями 70... 85 иш .

Это обеспечит следующие максимальные энерго-ыеханические параметры разрусешт забоя: крутящий момент на испс таителыгаи органе ¿{у, - 2...2,5 к11; скорость бурения исполнительным орга!юи г^г- 0,2. ..0,4 и/миг- энергоемкость процесса разрушения -1... 1,5кВт ч/и

5. Шявлено, что сортовой состав продуктов разрусения угольных забоев у расширителей с поворотными ре&иами содержит на 15... 252 цэньсэ фракций <10 1.0.1. Улучшена эксплуат ационная надежность расширителя путем предотврати выпадан-ч резцов, повышения 13СТ1ЮСТП их установки в гнездах и увеличения средней стойкости в 1,5...2 раза по сравнению с серийными резцами.

По теш диссертации опубликованы следующие работы:

1. Диков Л. а Совершенствование расширителей обратного хода, оснащенных поворотными резцами для буровых машин //Совершенствование технологии, механизации а организации производства при добыче угля: Тез. докл. науч.-праетич. гакф. /Иа-т горн, дела ни А. А. Скочинского. - II , 1083. - С. 88-90.

2. Сафохиа 11 С., Скорняков ИII, Дотэв А. В. Результаты лабораторных исследований резцов РКС-1 на рассфителях обратного хода// 1£ханизация горных работ: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехи. кн-т.

- Кемерово. 1984. - С. 87-90.

3. Диков А. а Анализ кекоторых схем самоцентрирующихся фока-рей для бурения восстающих //Механизация и аы'оыа^ лзащгя ручных и трудоемких операций в промышленности Кузбасса: Тез. докл. науч. -практич. конф. /Кузбас. политехн. ин-т. - Кемерово, 1984. - С. 103-104.

4. Дюков А. а К вопросу о центрирован:'.!! исполнительного органа буровой машины при буренки обратным ходом //(.йханизащ'л очистных и проходческих работ: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехнг/н-т.

- Кемерово, 1985. - С. 116-120. . о

5. Дюков А. а Промышленные "^пытания расширителя обратного :;?да, оснащеннс.-о резцами РКС-1 /Лйханизация горных работ: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехн. ин-т.- Кемерово, 1986.- С.75-78.

6. Дюков А. а Экспериментальные п.-следовалия расширителей обратного хода // Шханизаци.. горных работ: Сб. науч. тр. /Кузбас. политехн. ин-т. - Кемерово. 19РЛ - С. 7,5-80.

7. Скорняков Е У., Дшов НЕ К вопросу о расширении области применения резцов типа РКС //Интенсивная и бевотходная теЛнология разработки угольных и сланцевых месторождений: Тез, докл. Бсесоазн, науч. конф. /ЫГИ.- Ы. ,1989.- СЛБ-чб.

8. Дюков А. Е Оценка работы поворотных резцов на исполнительных органах буровых машин //Езханизация горкл работ: Сб. науч. тр. /Кувбас. политехи, ин-т. - Кемерове, 19г0. - С.134-139.

■ 9. Скорняков Е М., Дшов А. В. Исследование и совершенствование исполните лышх органов для бурения с квакш обратным кодом //Новое в теории, технологии и технике бурения: Тез. докл. Всесовзн. сен. /Ин-т горн, дела им. А. А. Скочинского. - 11,1991,- С. 35-36.

10; А. с. 985277 СССР 1Ш1 Е 21 С 9/00 Центрирующее устройство бурового става / И С. Сафохин, И. Д. Богомолов, А. В. Даглв и др. (СССР). - 4 С.: ил. •

11. А. с. 1006744 СССР МКИ Е 21 С 9/00 Устройство для центрирования исполнительного органа и бурового става / И. Д. Богомолов, Е (¿Скорняков, А.В.фоков " др. (СССР). - 4 С.: ил.

12. А. с. 1067190 СССР ШОД Е 21 В 7/28 Расширитель сквахащ / II С. Сафохтн, И. Д. Богомолов, А. В. Дшов и др. (СССР). - 4 С.: ил.

13. А. с. 1270282 СССР ШШ Е 21 В 7/28 Расширитель скважин / У. С.Сафохин, И. Д. Богомолов, А. Е Дшов и др. (СССР).- 4 С.: ил.

Подписано к печати Ц.Оо.^г. Ззказ ':,S9 тирал: 100 скз. Печать офсетная. Сбьек 1 п.л. Формат ?0xS4/l6 Типография Кузбасског" политехнического институт! ббСОЗ? .{емерово, ул. Красноармейская,! 15

ч