автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Научные основы выбора и обоснования параметров алмазного инструмента исполнительных органов породоразрушающих машин

1' I о

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАРАГАНДИНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ИГНАТОВ Сергей Николаевич

Специальность 05.05.06 - Горные машины

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА И ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИХ МАШИН

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Караганда - 1993

Работа выполнена в Казахской им.В.ИЛенина и в Карагандинском ордена Трудового Красного Знамени политехнических институтах.

Ведущая организация: Институт горного дела HAH Республики Казахстан.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Пивень Г.Г. Доктор физико-математических наук, профессор Твреходжаев А.Н. Доктор технических наук, профессор Ким О.В.

Запита состоится 23 февраля 1994 г.

в 14 часов на заседании специализированного совета Д14.22.01 при Карагандинском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте по адресу: Республика Казахстан, 470061, г.Караганда, Б.Мира,56.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "____"____________1993г.

/

Ученый секретарь совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Одним из важных усло-(й успешного развития горнодобывающей промыиленности и промышлен->сти строительных материалов является создание и совершенствование пцествующих породоразрушаюцих машин. В комплексе технологических 1ераций наиболее трудоемким и энергоемким является разрушение гор-IX пород, где успешно применяется алмазный инструмент. При прове-5нии горных выработок, бурении шпуров и скважин, добыче и обработ-: полудрагоценного и отделочного камня широкое распространение по-'чили исполнительные органы породоразрушающих машин, оснащенные [мазным инструментом. В геологоразведочном бурении и камнеобработ-: алмазный инструмент в настоящее время,незаменим и объемы его применил расширяются, создастся комбинированные исполнительные органы [я добычи твердых ископаемых и проведения горных выработок. Потре-юсти в алмазном инструменте для этих целей удваиваются через каж-1е 10 лет. Сегодня геологоразведочные и горные предприятия Казах-:ана ежегодно расходуюв сотни тысяч карат алмазов.

Действующие нормативные документы, методические и справочные по->бия по выбору характеристик и режимов работы инструмента, расче-I силовых, энергетических и стойкостных показателей базируются в :новном на опытно-статистических данных и характеризуются малюй 1Иверсальностью. Это объясняется сложностью процессов, происходя-IX в зоне контакта инструмента с породой и недостаточностью иссле-»ваний, позволяющих выявить причинно-следственные связи между па-1метрами инструмента и показателями его работы, особенно это хара-герно для импрегнированного инструмента. Наблюдения за работой и [ализ результатов эксплуатации алмазного инструмента показывают, го разрушающая способность его рабочей поверхности используется ¡достаточно, имеются большие резервы снижения затрат на стадиях жструирования и применения. Но для этого необходимо выяснить

механизм взаимодействия инструмента с породой, найти функциональные связи между механическими свойствами горных пород» характерно тикой инструмента и показателями разрушения. Теоретические и эксг риментальные исследования, выполненные в этой области, не дают во можности осуществить системный подход к созданию методов расчета инструмента и исполнительных органов породоразрушающих машин, обоснование теоретических предпосылок для выборки характеристики ин струмекта на стадии его производства и оптимизации режимов разруш ния горных пород в процессе эксплуатации породоразрушающих машин.

Важной особенность® алмазного инструмента является его высокая стоимость и большая энергоемкость процесса разрушения, что требуе применения таких параметров характеристики и режимов работы, кото рые позволяют снижать эти затраты. Эти обстоятельства предопредел ют актуальность работ по решению крупной научно-технической пробл мы - повышение эффективности работы и расширение области применен алмазного инструмента исполнительных органов породоразрушающих ма шин.

рДЬ И^З.иАЧИ ?АБРТЫ. Цельв работы является создание научных основ выбора и обоснования параметров алмазного инструмента, обес печивающих повышение эффективности и расширение области применени исполнительных органов породоразрушающих машин.

Поставленная цель достигается путем решения следующих задач: - выбрать и обосновать показатели механических свойств горных пор наиболее полно характеризующие механизм разрушения забоя алмазным импрегнированным инструментом и влияющие на силовые и стойкостные показатели его работы;

~ установить влияние механических свойств горных пород на микроге метрию рабочих поверхностей породоразрушающего инструмента, выяви условия, обеспечивающие полное использование разрушающей способности инструмента;

«следовать работу единичного алмазного зерна и определить акадийские зависимости между параметрами инструмента и энергетически-и стойкостными показателями разрушения забоя режущим диском, бузой коронкой и полосовой пилой;

шполнить экспериментальные исследования для установления зависимей энергетических и стойкостных показателей работы инструмента режимов разрушения и механических свойств горных пород; произве-I сравнительный анализ и обобщение аналитических и экоперименталь-: зависимостей для создания математических моделей, описывающих цессн взаимодействия инструмента с забоем;

становить критерии оптимизации, определить оптимальные параметры трумента и режимы его работы;

существить опытную проверку расчетных параметров в производствен-условиях и сформулировать методы выбора и расчета характеристики очей поверхности, параметров и показателей работы трех типов ин-умента, предложить эффективные схемы разрушения забоя исполните-ыми органами породоразрушающих машин, определить области их при-ения.

ИДЕЯ РАБОТЫ. Минимум удельных энергозатрат на разрушение поро-и максимум износостойкости алмазных инструментов достигается при ном использовании разрушающей способности их рабочих поверхнос-, микрогеометрия которых зависит от механических свойств горных од и характеристики алмазосодержащей части.

ОСНОВНЫЕ„НАУЧНЫЕ_П01 ОЖЕНИЯ¿ВЫНОСИМУЕ_НА_ЗАЩИТУ: Механизм взаимодействия с породой режущих дисков, буровых коро-и полосовых пил сходственен, а микрогеометрия рабочей поверхно-алмазного инструмента обусловлена абразивным изнашиванием связки Знажением алмазных зерен, величина которого зависит от контактной чности горных пород, микротвердости породообразующих минералов и зиняется закону распределения случайных величин Симпсона.

2. При конструировании и выборе инструмента для заданных условий эксплуатации концентраций алмазов в его рабочих элементах определяется с учетом объема продуктов разруоения, распределенного между забоем и поверхностью связки, при этом расстояния между рабочими элементами инструмента зависят от контактной прочности породы.

3. Установлено, что режим вамозатачивания рабочей поверхности инструмента обеспечивается при твердости связки, величина которой пропорциональна отношение микротвердости породообразующих минералов

к контактной прочности породы с допустимым отклонением от среднего значения в ± 2,5 единиц по НРС.

Повышение производительности исполнительных органов породораз-рушающих машин, оснащенных импрегнированным алмазным инструментом, достигается за счет увеличения зернистости алмазов, концентрации их в рабочих элементах и увеличением промежутков между ними, а ограничивающим производительность фактором является процесс прессования продуктов разрушения в зоне контакта инструмента с породой. 5. Эффективность использования алмазного инструмента обеспечивается при минимальных значениях удельного износа алмазов и удельных энергозатратах на разрушение породы, которые функционально связаны с конструктивными и кинематическими параметрами инструмента, что необходимо учитывать при оптимизации режимов работы исполнительных органов поредоразрушающих машин.

Впервые на основе системного подхода к процессу разрушения горных пород импрегнированным алмазным инструментом с учетом общности механизма взаимодействия с забоем режущих дисков, буровых коронок и полосовых пил созданы физические и математические модели, позволяющие определять параметры инструмента и режимы его работы при минимальных удельных износе и энергоемкости. Изучено влияние трения поверхности свяаки алмазосодержащих элементов о забой и продукты разрушения, определены силовые показатели для трех типов инструмента с учетом работы единичного алмазного

рна.

Установлена и обоснована зависимость между механическими свой-вами горных пород и параметрами микрогеометрии рабочей поверхно-1 инструмента.

ОБОСНОВАННОСТЬ.И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ .ПОЛОЖЕНИЙ. Обоснованность научных положений достигается использованием ос-вных положений физики твердого тела, общей теории машин, матема-«ской статистики и теории вероятностей, экспериментальными иссле-ваниями на полноразмерных стендах и натурных образцах машин и эийно выпускаемых инструментов; при экспериментах применялись тен-<етрическая регистрирующая аппаратура, измерительные микросконы и яростная фототехника. В качестве привода исполнительных органов юльзовались двигатели: гидравлические, постоянного тока и асинх-1ные, что позволило изменять параметры в широких пределах. Обработка экспериментальных данных проводилась с помощью методов тематической статистики, а достоверность результатов и адекват-:ть апроксимирующих функций устанавливалась через общепринятые 1терии согласия. Число равноточных измерений было не менее 5, а каждому исследуемому показателю объем экспериментальных данных I достаточным, чтобы с вероятностью 0,90 {при исследованиях рабо-единичного зерна) и 0,95 'при исследованиях силовых, энергетиче-IX и стойкостных показателей) оиибка результатов не превышала 10$. Основные расчетные зависимости проверялись в производственных ювиях и показали, что они имеют хорошую сходимость и могут испо-юваться в промышленности при эксплуатации алмазного инструмента.

ЗНАЧЕНЙЕ_РАБ0ТЫ. Научная ценность работы состоит в том, что [ исполнительных органов породоразрушащих маиин, оснаценных бу-зыми коронками, режущими дисками и полосовыми пилами, изучены за-юмерности влияния механических свойств горных пород и режимов !оты инструмента на силовые, энергетические и стойкостные показа-!и разрушения массива. Получены математические модели, которые

даст возможность определить оптимальные параметры работы инструмента и его рациональную характеристику или при заданной производительности установить величину затрат на производство работ и об основать условия эффективного использования. Эти модзли отличаютс простотой и прогностичностью, создают исходные предпосылки для гл бокого изучения динамики исполнительных органов породоразрушавших машин.

Практическая ценность работы состоит в разработке комплекта частных методик для выбора характеристики инструмента, обосновани режимов работы исполнительных органов, расчета силовых, энергетических и стойкостных показателей разрушения породы. Предложен пре почтительный ряд значений твердости связки алмазосодержащих эдеме тов инструмента, при использовании которых он будет работать в ре жиме самозатачивания с наименьшим износом. Предложена целевая фун ция для оптимизации режимов работы инструмента, в составе которой учитываются прямые затраты на износ алмазов, расходы на энергию и прямую зарплату основных рабочих. Расчетные зависимости дают возможность установить конструктивные параметры инструмента, снижающие затраты на алмазное сырье в пределах 10-15$, а при эксплуатац обеспечить экономию энергии и расходы на инструмент до 19$. По результатам исследований разработаны варианты конструктивных схем исполнительных органов породоразрушающих машин, реализующие комби нированные способы разруиения забоя как наиболее перспективные. РЕАЛИЗАЦИЯ ВЫВОДОВ _И РЕКОМЩШЙ

Результаты исследований, изложенные в диссертации, включены в 14 научных отчетов по хоздоговорным и госбюджетным темам, выполне ным на основании заказов от комбинатов "Карагандашахтострой" и "У рагандауголь", треста "Карагандажилстрой", камнеобрабатывающего : вода Минавтодора Каз.ССР, Минпромстройматериалов Каз.ССР. По зал АО "Казмрамор" разработано 9 частных методик для выбора характер

стики, расчета режимов работы, мощности и износостойкости режущих дисков и полосовых пил. Эти методики апробированы, утверждены и используются при эксплуатации инструмента.

Достоверность методик расчета режимов бурения и сокращения расхода алмазов проверялась на Караобинском месторождении и в Ка-рагайликской экспедиции ПО "Центрказгеология", ряд рекомендаций приняты ПО "Южказгеология", институтами ВИТР и ВНИИАлмаз, Горного дела HAH Республики Казахстан, совместным Казахско-Бельгийоким предприятиям ШЕХ-АЛИТ.

Совместно с КНИУИ разработано дополнение к ТЭТ на проходческий комбайн и создана методика выбора параметров разрушения пород рез-цеалмазным стреловидным исполнительным органом, которые принята институтом ИНИИПодземмаш.

Только за счет сокращения расхода инструмента в результате ис- •. пользования исследований, изложенных в диссертации, АО "Казмрамор" экономит до 4 тыс .карат алмазов в год.

АПРОБАЦИИ РАБОТЫ. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на заседании секции и Совета при головном институте ЦНИИПодземмаш (Москва), 1965г., на конференции "Совершенствование технологии проведения горных выработок в Кузнецком бассейне" (Кемерово, 1967г.), на Республиканской конференции "Бурение шпуров и скважин" (Фрунзе, 1963г.), Республиканской конференции молодых ученых Казахстана 'Караганда, 1969 г.), на Республиканской конференции по разрушению горных пород (Караганда, 1969 г.), на Всесоюзной конференции "Термохимическое разрушение горных пород" (Днепропетровск, 1972г.), на научно-техническом семинаре ВНИИАлмаз (Москва, 1974г.), на международной конференции "Синтетические алмазы в промышленности" (Киев, 1974г.), на научно-техническом совете комбината "Казмрамор" (Алма-Ата, 1973г.), на секции ученого Совета "Механизация, оптимизация, автоматизация и безопасность горных

работ" Щ АН Каа.ССР (Алма-Ата, 1979г.), на заседании НТС управления "Южкаэгеолгия" (Алма-Ата, 1979г.), на научно-техническом совете лаборатории алмазного инструмента ВИТРа (Ленинград, 1930г.), на научно-техническом семинаре МГИ (Москва, 1982г.), на научно-технической конференции КарПТИ (Караганда, 1985г.), на проблемном Совете машиностроительного факультета КазПТИ (Алма-Ата, 1935г.), на заседании НТС ПП "Южказгеология" (Алма-Ата, 1993г.), на заседании технического совета АО 'Казмрамор" (Алма-Ата, 1993г.), на заседании НТС совместного Казахско-Бельгийского предприятия "ИВЕХ-АЛИГ (Алма-Ата, 1993 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 2 монографии, 53 статьи и получено 37 авторских свидетельств на изобретения.

0^ЕМ_Д1ССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, б глав, заключения, изложенных на 319 страницах, содержит 52 рисунка, 15 таблиц, список использованных литературных источников из 125 наименований и приложение на 176 страницах.

ОСНОШОЕ_СОДЕРЖАНИЕ_РАБОТЫ. Породоразрушающий инструмент, рабочая поверхность которого импрегнирована мелкими алмазами, начал широко использоваться в промышленности сравнительно недавно, но высокие его эксплуатационные качектва позволяют неуклонно расширять обдасть применения и получать хороиеие экономические результаты. Буровики, камнеобработчики, строители подземных сооружений нуждаются в надежных и простых методах расчета силовых и энергетических показателей разрушения, износа и выбора оптимальных или рациональных режимов работы импрегинрованного инструмента.

В практике разрушения горных пород значительное распростране ние получили три типа инструмента: режущие диски, буровые коронки и полосовые пилы, которые предназначены для образования в массиве

плоских или концентрических щелей с последующим отделением межщелевых целиков отрывом, скалыванием или комбинированным способом.

Дальнейшее совершенствование инструмента, проектирование соответствующих исполнительных органов горных машин, снижение издержек при эксплуатации существующего инструмента сдерживается недостаточной изученностью процессов разрушения, малой универсальностью, а в ряде случаев и противоречивостью действующих нормативных документов и методических пособий. Нормативная и методическая до-кументаиия, которой пользуются предприятия, эксплатирующие алмазный инструмент, базируются в основном на оптыно-статистических данных, либо на исходных аналитических предпосылках, существенно различающихся между собой.

Объясняется это юключительной сложностью процессов, происходящих в зоне контакта инструмента с породой, большим числом влияющих факторов и разнообразием уоловий эксплуатации. Определенную роль в этом играет ведомственная разобщенность научных сил.

В настоящее время сложились хорошие коллективы ученых, занимающиеся исследованиями алмазного породоразрушающего инструмента, которыми получены важные научные и практические результаты. Наиболее плодотворно исследования ведутся в ВНИИАлмазе, ВИТРе, Ереванском НИИКСе, ВНИИНеруде, Киевских 1ЕМ и ПТИ, Ленинградском горном, Московском геолого-разведочном и Карагандинском политехническом институте.

Большой вклад в оласти изучения разрушения горных пород режущими дисками и полосовыми пилами сделан В.А.Александровым, К.С. Варданяном, В.В.Василевским, К.Н.Захаровым, Г.Г.Карвком, А.Ф.Ки-чигиным, Ю.И.Климовым, Б.Л .Осетинским, Ю.И.Сычевым, В.Н.Субботиным, И.А.Тер-Азарьевым, Ю.А.Черкашиным и другими учеными.

В области создания и применения алмазного инструмента для бурения геологоразведочных скважин важное значение имеют работы

Г.А.Блинова, А.А.Бугаева, В.И.Васильева, И.Ф.Воечзнского, С .А. Волкова, М.Г.Глазова, Б.Б.Кудряшова, П.Н.Курочкина, П.В.Пономарева, М.И.Исаева, Л.В.Стихова, В.В.Царицына, Ф.А.Шамшиева и других.

В результате анализа исследований устанрвлено, что с одной стороны, процессы, происходящие в зоне контакта рабочей поверхности инструмента с забоем являвтоя сходственными для буровых ко ронок, режущих дисков и полосовых пил. Это позволяет разработать общие для трех типов инструмента методы расчета показателей рабо> ты и выбора оптимальных режимов разрушения породы, которая будет иметь единую научную основу. С другой стороны, имеющиеся аналити ческие и эмпирические расчетные зависимости либо применимы к кон кретному инструменту, либо базируются на различные научные предпосылки, что дел&ет невозможным разработку обобщенных методов. Между тем функциональное назначение режущих дисков, буровых коро> нок и полосовых'пил позволяет осуществить общий научно-методичес кий подход к изучению их работы.

Образование щелей осуществляется путем резания-царапания забоя алмазными зернами, расположенными в объеме алмазосодержащей части инструмента. На рис.1 представлены типовые конструктивные формы соответственно режущих дисков, буровых коронок и полосовых пил.

Из рисунка видно, что, несмотря на существенные различия в конструкции, микрогеоиетрия рабочих поверхностей трех типов инструмента характеризуется одинаковыми параметрами - шириной и длиной & и £ .

Для буровой коронки

для режущего диска Р-ОьТХ. Если рабочая поверхность прерывистая

то это обстоятельство учитыврется соотношением между длиной сег-ментр (брусков) £с { ) и длиной промежутку мевду ними Тяк кяк ррбочря чрсть инструмент? содержит рлмязные зернр,равномерно распределенные в объеме связки (заполнителя),то при ррботе инструмент? связкя истирается о зябой и продукта разрушения,р рлмязные зерня в большей или меньшей мере обнржяются и производят резяние-цяррпрние породы. В результяте образуется специфическая микрогеометрия ррбочей поверхности. Кинеыртикр ряботы этих инструментов тякже определяется одинаковыми прряметррми: скоростями резания и подячи и Vп, для рерлизрции которых необходимо приложить соответствующие силы резрния РрС и подрчи Рлс . Механизм взяи-иодействия рлмязных зерен с массивом у реяй^дих дисков,буровых коронок и полосовых пил сходственен. Это позволило подойти к изуче-!шю ррботы трех типов рлмрзного импрегнировянного инструмент? комплексно^ единых научных позиций.

Микрогеометрия рабочей поверхности зрвисит от объемной кон-центррции ялмязов Ко, размеров рлмязных зерен /ъ и твердрсти связки (ШС). Нр величину обнажения ялмрзов и интенсивность изнршивр--мя связки влияют мехрнические свойств л породы, гл явными из которых являются прочность и рбрязивнря способность. Применительно к рлыя-зному резпнию нриболее предпочтительными покгзятелями являются кон-гяктнря прочность Рк и микротвердость породообррзующих минерялов 1п. Контрктнря прочность характеризует поверхностную "твердость" ^орных пород,в определенной степени соответствует процессу внедре-гля рлмрзных зерен в мяссив и имеет тесную корреляционную связь : другими ррспрсстряненными покязятелями механических свойств пород. 1икротвердость имеет корреляционную связь с нокрзртелями рбррзивно-:ти и сопротивляемости истирянию горных пород,что позволяет исполь-ювять микротвердость при оценке азнося связки продуктями рязруше-гия.

Рис. I. Форм? и геометрия рлмрзного породор?зруш?ющего инструмент?: ? - режущий диск, б - буровая коронк?, в - полосовря (штрипсовря) пил?; I - ?лы?эосодерж?щий элемент инструмент?; 2 - без?лы?зный слой ?лмязосодерж?щего элемент?; 3 - корпус инструмент?, 4 - припой.

Одной из особенностей работы импрегнировянного ялыяэного ин-трументя является постоянное наличие в зоне контакт?» с породой родуктов разрушения,которые затрудняют резяние и подячу инструмен-ня зябой. Очевидно,что рязрушеннря породя будет зрнимять некото-)ый объем б зоне контакт?. Оценить объем,зянимяемый продуктами ряз~ >ушения нельзя без учет?» коэффициент,? рязрыхления,который определяйся отношением объем? породы в измельченном виде нк объекту этой юроды в целике. Был? рязряботян? специальная методик? применитель-ю к тонкодислергировянным продуктам разрушения и ноэффициент разрыхления Ср для породы в сухом состоянии сострвил 1,52, я при усилении ее влягой - 2,0.

Исполнительные оргяны мяшин,оен?щенные ялмязныи инструментом, осуществляют технологический процесс разрушения пароды путем прорезинил узких щелей в массиве. Этот процесс может оцениврться с помо-.. шью общепринятых пов?зятелей,к которым относятся качество работы Кк,производительность П и себестоимость процесс? Сп. В связи с высокой стоимостью ялмрзного инструмент? и большими зятрят?ми энергии нр измельчение породы ялмязными зернрш при резяниипредстявляется вяжнкм использовять дополнительные покязятели процесс? рязру-шения: удельные износ ялмязов и энергозятряты Нн? . В ня-

шем случяе няиболее емким показателем является себестоимость или удельные приведенные зятряты. Кячество ряботы является фяктором, влияющим Ня производительность»имеет очень сложный хяряктер и может стять предметом сямостоятельных специяльных иссяедовяний. Ня рия. 2 предстявленя структурняя блок-схем?,покязыв?ющ?я взяимосвязь между пяряметрями инструмент? и показателями технологического процесс?.Устяновление функционяльных связей между исходными пяряметря-ми и С/7, и позволит оптимизировать хяряктеристику

инструментя,режимы ряботы и снизить зятряты при производстве и эксплуртяции инструментя. Фяктически эт? схем? иллюстрирует эядя-

14 '

т исследований и этапы их решения.

Изучение состояния рабочей поверхности алмазных инструментов в результате резания различных горных пород показало,что распределенные в объеме алмазные зерна при износе связки обнажаются на раз-цую высоту.

Показатели технологического процесса

Рис. 2 Блок-схема взаимосвязей параметров и показателей работы алмазного инструмента при разрушении горных пород

Максимальная высота выступающей части достигает половины средневзве шенного диаметра зерна. Прямые измерения разновисогностипоказавают, что она подчиняется закону распределения сдучайных величин Симпсон а за выступагаей частью алмазного зерна распологается подпорная сте ка из связки в виде конуса до следующего зерна в направлении скорое ти резания. У полосовых пил конусообразной подпорной стенки алмазные зерна не имеют,что объясняется возвратно-поступательными движениями пилы. Многочисленные измерения позволили установить,что с уве личением контактной прочности горных пород средняя высота выступаю-ией из связки части алмазных зерен уменьшается по криволинейной

ависимости.которая хорошо акроксимируется функцией типа "локон Ань-зи". Используя эту функцию можно учесть влияние контактной прочисти на разрушающую способность рабочей поверхности через безразмер-:ый коэффициент ~ имеет вид:

оверхности,их обнажение из связки,другие, микронеровности поверхнос-и имеют решагоее значение при определении разрушавшей способности нструмента. Поэтому важно установить связь между механическими свой-твами породы,характеристикой и геометрией инструмента и разрушающей пособностью рабочей поверхности.

Произведено физическое и математическое моделирование микроге-иетрии рабочей поверхности,для чего приняты следующие доцуцения: ямазные зерна имею? фюр!су шара,радиус которого ( /г ) равен полови-з средневзвешенного диаметра зерна»указанного в характеристике на . ямазное сырье; алмазные зерна равномерно распределены в объеме алма-эсодержапих элементов; коэффициенты трения алмаза и связки о поверх-зсть породы постоянны; температура в зоне резания не изменяет суше-гвенно механические свойства горных пород,а продукты разрушения 1Вномерно распределяются между поверхностью забой и поверхностью зязки; траектория движения каждой точки рабочей поверхности реацппе-) диска является окружностью,а погрешность не превышает 0,4%. танятые допущения принципиально не изменяют характер процессов раз-гшения породы импрегнированным алмазным инструментом,но дают возмож->сть некоторые задачи решать аналитически с использованием общих >ложений механики и физики твердого тела. С учетом допущений на ра-1чей поверхности инструмента зерна расположены по ширине в несколь-I условных линий резания. Зная зернистость и концентрацию алмазов, вмеры рабочей поверхности инструмента с учетом специфики режущего ска,буровой коронки и полосовой пилы. Количество алмазных зерен : линии /?£ и на плошади контакта соответственно определяется выражений:

десь Рк имеет

алмазов на рабочей

режущий диск

fllj = 0.47W iffii , шг, Ю'1*^-'-.

полосовая пила да,;*

Пеп^т1-^. «г, f?s„= 0,25 !о'2 Mfit, «г., где yf - радиус режущего диска;

У - центральный угол контакта режущего диска с породой,paj соответственно наружный и внутренний радиусы коронки;

- длина рабочего хода полосовой пилы;

- коэффициент.учитывающий прерывистость рабочей поверх» ти инструмента

В этих выражениях линейные величины имеют размерность в мет pax,а Ко в %.

Из-за разновысотности алмазных зерен на поверхности инструм та их число.участвующее в резании,определяется с учетом случайног распределения Симпсона,которое пропорционально среднему заглублен единичного алмазного зерна /¡з • Величина fa пропорциональна от ношению Уп/^р и связана с числом зерен на линии контакта инстг мента с породой,что позволило установить кинематическую связь мея характеристикой инструмента.режимами его работы и действительным числом зерен .участвующих в резании,на линии и площади кс такта для трех типов инструмента:

режущий диск , Яо VhС,-sin

буро„ A^f^,

полосовая пила

Продукты разрушения в процессе работы алыазного инструмента неп-ерывно удаляются из зоны резания за счет сил трения между потоком шла-а и рабочей поверхностью инструмента. При установившемся режиме коли-ество продуктов разрушения,образующееся в зоне резания,очевидно,равно оличеству этих продуктов выносимому из нее и с изменением режимов ра-оты инструмента меняется характеристики потока продуктов разрушения,

С повышением скорости подачи алмазного инструмента при постоян-ых скоростях резания и длине контакта с забоем объем образующихся в оне резания продуктов разрушения возрастает,что вызывает рост давле-ия на рабочую поверхность инструмента. При этом возрастает усилие тремя,суммарное усилие резания и суммарная потребляемая мощность. Уплот-:енная разрушенная масса заполняет зазоры между рабочей поверхностью дмазного инструмента и забоем,что приводит к нарушению его нормальной >аботы и к увеличению износа инструмента.

Если промегогтки между поверхностью забоя и поверхность!® связки ¡удет наполнены уплотненным шламом,то резание становится невозможным. !ледовательно ,при выборе режимов резанишдолжно соблюдаться равенство »бъема продуктов разрушения Ж объему между поверхностью забоя и рабочей поверхностью инструмента,который пожно называть объемом эаполне-гия № . Это условие запишется как Щ ^ Wz . Объем продуктов )азрушения Ц/f с учетом коэффициента разрыхления ¿р зависит от ре-имов работы инструмента и определяется из выражения:

1ля определения объема заполнения

W.г с учетом понятых допущений, [спользована модель микрогеометрии рабочей поверхности,которая пред-¡тавлена на рис. 3. Из рисунка видно,что Wl определяется как раз-юсть между объемом,образованным средней высотой выступающей из связи части алмазных р зерен CLcp и площадью контакта инструмента с за-гаем, и объемом зерен 2 и возвышений связки 3. Такой подход позволил, : учетом влияния на Gcp механических свойств пород через коэффициент В/2 .определить скорость подачи,при которой полностью используется

ПО А

гУ

>

—^

Рис. 3. Модель микрогеометрии участка рабочей поверхности

алмазного инструмента: I - породный массив; 2 - Алмазное зерно; 3 - возвышение связки за алмазным зерном; 4 - алмазосодержащая часть инструмента

разрушающая способность рабочей поверхности инструмента:

режущий диск

(/ _ 0.74 - Яя С< мА

' ¿/>¿7-' ^

буровая коронка и дгов ф/г&С, .

1/1 (Лм ' '

полосовая пила М,- 0.Ю -У/>/гДлЦ "А .

Аналитически получена зависимость.устанавливающая связь между режимами работы и характеристикой инструмента,которая проверена в производственных условиях и подучила подтверждение.

Важным параметром характеристики инструмента является концентрация алмазов»которая определяет количество зерен на поверхности, обеспечивающая разрушение забоя. Для этого необходимо соблюдать две условия: объем породы разрушенный алмазными зернами »участвующими в резании, Мер должен быть большим или равным объему разрушения № без учета коэффициента разрыхления (Щ ^ И^ ; на длине контакта инструмента с породой должно находиться хотя бы одно работающее алмазное зерно (А&р ^ () • При выполнении этих условий обеспечи-

:тся поражение забоя алмазными зернами как по ширине рабочей части :трумента,так и по длине его контакта с породой. При этом концент-М» алмазов можно считать минимально необходимой и достаточной,но с !личение"гскорости подачи и уменьшением скорости резания возрастает У/ ,что требует большего количества зерен на поверхности инструмен-

Выражая №,Щ>,/7Др через параметры характеристики инструмента, эежимы работы принимая такими,при которых полностью используется зрутающая способность рабочей поверхности.получены математические хели для выбора концентрации алмазов,обеспечиваотей разрушение за* по ширине и по длине контакта с породой: режущий диск

буровая коронка

т-тг\ттп/-»п«*ст тг -Щ« ' * '

полосовая пила

ПОЩ&ИЛ-Ю ' /о / /9* Л Сг '

Численные знгйения /Сош и АЬР сравниваются и принимается

льшая величина по каждому типу инструмента. При некоторых значенная и С/ величины ^и равны,что дало возможность ана-тически получить выражение для определения минимального значения / в зависимости от механических свойств породы соответственно для идущего диска,буровой коронки и полосовой н пилы:

Последним параметром,который формирует характеристику инстру-нта,является твердость связки (матрицы) в единицах НРС. В устано-вшемая режиме работы инструмента важно.чтобы интенсивность истанин связки была равна или незначительно превышала интенсивность [зрушения и истирания алмазных зерен. В этом случае разрушающая юсобность рабочей поверхности не ухудшается,а износ инструмента,

при прочих равных условиях,минимален. Такой процесс получил название "самозатачивания" рабочей поверхности и ня является предпочтительны (рациональным) при эксплуатации. Изучение процесса износа инструмент в производственных условиях и проведение стендовых экспериментальных исследований для различных горных пород при изменении'твердости связ от 5 до 35 ед.НШ позволили установить,что для определенных значений Ип и P« существует конкретная величина твердости связки,при кото{ обеспечивается "самозатачивание" рабочей поверхности. Это положение лгострируется на рис.4,где построен обобщенный полигон в координата} (f/XCjp, м/л ; точками нанесены наиболее достоверные результаты наб!

30

10

< ? о Л / О/ О

о < о 1 5 О / Л///

о с о /с У У о о о

// г., ) О о

Ра

Рис. 4. Зависимость рациональной твердости связки (дам алмазного инструмента от механических свойств ворных пород (Нп/Рк)

Двумя пунктирными линиями выделена зона 2,внутри которой груп пируются результаты,соответствующие работе инструмента в режиме "са мозатачивания",в зоне I расположены результаты,которым соответствов процесс зашлифовки рабочей поверхности,а в зоне 3 находятся опыты,п которых имел место большой износ инструмента. Сплошная линия,распол женная в зоне 2, отражает зависимость рациональной твердости связки (НйС) от механических свойств пород,которая с учетом допускаемых клонений твердости апроксимируется уравнением:

помощью этого уравнения можно выбирать связку инструмента для изве-'ных механических свойств пород.

Полученные корреляционные зависимости устанавливают связь меж-Г механическими свойствами горных пород,характеристикой инструмента режимами его работы,обеспечивающие полное использование разрушавшей юсобности рабочей поверхности. 'Имеется возможность определить необ-эрнмую концентрацию алмазов,расстояния между рабочими элементами и вердость связки,что позволяет конструировать и изготавливать инстру-внт для заданной области и условий применения. Использование этих ависимостей создает условия для экономии 15+20% алмазного сырья.

В соответствие с блок-схемой на рис 2 приведены исследования си-овых,энергетическиъ и стойкостных показателей работы регцтаих дисков, уровых коронок и полосовых пил. Суммарная сила,которую необходимо при-ожить к инструменту,складывается из силы на разрушение породы алыаз-[ыми зернами и силы на преодоление трения связки о забой и продукты 1азрушения. Поэтому выполнены исследования по определению сил на еди-мчном алмазном зерне. Элементарная сила на зерне определяется как

г//}/' = р/ЬаМз/ ; А

\пе ^ - коэффициент .учитывающий связь между разрушающим напряжением и механическими свойствами горных пород,его величина находится в пределах 0,4 + 0,6; 3з1 - проекция площади контакта алмазного зерна с породой на

плоскость,перпенда^лярную вектору Рз/ С учетом технологии применения инструмента практический интерес предптавляют силы резания Рр31 и подачи .которые находятся как

проекции на плоскость резания и перпендикулярную ей плоскость

подачи. В этих плоскостях лежат векторы и ^ »тогда с учетом заглубления Ьз и коэффициента трения алмаза о породу

и .учитывая связь Мы с режимами работы и характеристикой инструмен та,для реиопдего диска

ь I ЦЧМГ> 1!

для буровой коринки и плосовой пилы

Исследования зависимостей -л/^лу для различнь

значений ¡1 показали достаточно тесную корреляционную связь расчет и экспериментальных данных,что позволило использовать эти зависимое при составлении математических моделей при расчете сил резания и пс чи на инструмент.

Если мощность .необходимую на разрушение породы,участвующими 1 резании зернами .можно определить через работу сил резания № единичном зерне,то мощность,необходимую на преодоление трения пове; ности связки о забой и продукты разрушения ^тр .определена как р. ность между активной мощностью,определенной экспериментально ц . Взаимосвязь между и

.силой подачи.подученной э периментально, Ряд и расчетной,полученной через силу подачи на ед ничном зерне Агз/ , определяются специальными коэффициента

мощности трения и силы подачи. Для реяотпего диска,буровой коронки полосовой пилы эти коэффициенты® соответственно равны:

С учетом этого разработаны математические модели для расчета мошне ти.потребной на разрушение забоя,и сил подачи на инструмент: для режущих дисков

кь. РЛГК1ЫС

для буровой коронки

для полосовой пилы

Нрп-ККрКш к£г

?де Кр,Кпс,Кр,Кп, Кр, - соответственно коэффициенты режимов работы для мощности и силы подачи режущего диска,буровой коронки и полосовой пилы;

¿¡5 - Длина распиливаемого блока породы; П5 - частота вращения коронки;

Кш - коэффициент влияния ширины (толщины) инструмента,для стандартизованного инструмента он равен единице.

{оэффициенты Кр и Krt для трех типов инструмента установлены при

зыводе формул сил и мощности с учетом геометрии рабочей поверхности

* кинематики работы. Их выражение имеет вид:

+ f-Tpt, 4/(t-cas f- Q, 'SX t+ o, 05 Л fsin 2 f); Knc^fâ+K'oJ*;

Kn = 0,045JL* ¿¿ni 0,35jf/-0,22л)2?-(/-0,27A)stn2Tj+

+ frp a?l(sir7*Y-h ¿7,2Я sin^9>J;

-(/-0.27A)sérr2?J+ Ot7f(sin*f+ 0.2À yj ;

/ ' = f2J___ f/7/

L \ (Rtf + RSNjKtfccJJ y

r ( VpKaCj * Щ*1 y^r) j ; / ( Vp*oC,jJ >

где А~[ - кинематический коэффициент режимов ра

( боты;

Я=Я(1-со$ величине зуглубления диска в материал (глубина резания),м.

Здесь Р* имеет размерность н/п£ , У/Г , ^ - м/с, Ш - в рад/с, а линейные величины в метрах.

Формулы для расчета маиности и сил подачи содержат величину К^ ,которая является коэффициентом динамичности работы инструмент! Величина Кд в установившемся режиме разрушения пород инструментом составляет Ку = 1,1. Коэффициент полезного действия трансмиссии / зависит от конструкции привода .условий работы и других факторов.

Клэффициенты , Кг,*;, К?устанавливались на основани: экспериментальных данных для принятых пределов изменения режимов р рушения и механических свойств пород. Анализ численных значений ко фициентов мощности трения и сил подачи показал,что они зависят от отношений и от механических свойств пород, для всех трех

инструментов имеют общие закономерности изменения»причем с увеличе нием контактной прочности интенсивность изменения коэффициентов вс растает,а с увеличением Ул/ф они сначала снижаются,достигая мини* ма.а затем возрастают. Закономерности изменения коэффициентов моав-сти трения и силы подачи аппроксимируются уравнением

. Методом наименьших квадратов определены значе!

а,£,С и имеют вид: режущий диск

буровая коронка

ККС» <*(*» ) ус

С,/В»/* .(*// С^п/г У Ку/>' полосовая пила ' / -/ "

л 4А/Г С//,/ ( С/**/ /а( У) ■

Структурно и функционально модели для расчета силовых и энергетических показателей как для режущего диска,так и для буровой коронки и полосовой шлы одиннковы. Это подтверждает идентичность процессов разрушения для трех типов исследуемых инструментов. Численные значения коэффициентов мощности трения и сил подачи показывают во сколько раз мощность и силы разрушения больше мощности и сил.необходимых на отделение породы алмазными зернами. Следовательно, lIpf-fipi^I'lTp или для режущего диске tfrp =//рз(ХигК[~/)

Аналогичные соотношения получаются и для других двух инструментов. Минимальное значение удельных энергозатрат в наших исследованиях определяло величину рациональной скорости подачи и позволило определить выражение для коэффициента мощности трения. Удельные энергозатраты Я* определялись нами как отношение ыощности разрушения к объему разрушенной породы в единицу времени. Этот объем для реющего диска,буровой коронки и полосовой шлы определяется формулами соответственно Rff-cos fJVrr 8, ;

вп=£л5вУгт Тогда принимая Kg = 1? - I и ^=0,47,

удельные энергозатраты отпеделяются для исследуемых инструментов по уравнениям:

Mwg = е.м-Л-хрР« мЗж.

* /-cos f ' м* '

Km

Величина соотношения V/?/v'p ,при котором функция имеет минимум,определяется коэффициентом ,так как с увеличением

1h/Vp коэффициент Кр медленно и монотонно возрастает.

По этим уравнениям были выпролнены расчеты удельных энерго затрат в зависимости от соотношения fa/fi для разруи.;,ния мрамора, сидериита и гранита. На рисунках 5 и б графически представлены результаты расчетов при резании пород диском,бурении коронкой и распиловки полосовой пилой. Из графиков видно,что функция

для трех типов инструмента имеет минимум,причем чем больше прочное

соответствует .уменьшается. Следовательно .используя полученные зави симости,можно определить реиимы работы исполнительного органа поро доразрушаюшей машины,при которых затраты энергии будут наименьшими Если технологические условия позволяют,следует переходить на дисковую распиловщг пород,так как при резании полосовой пилой удельные энергозатраты почти в 3 раза больше.

Исследованиями получены аналитические предпосылки для опреде леняя износа инструмента через работу сил трения,использовано поня тие "удельной износостойкости" со и "удельного износа" .

Удельная износостойкость есть отношение износа связки к рабе те сил трения и имеет размерность карат/квт.с. Физически это некот рая константа для данного типа импрегнированного алмазного инстру! та и не зависит от его характеристики и механических свойств горш пород. Поэтому для снижения издержек при производстве и зкеплуатш инструмента большой информационной ценностью обладает показатель "удельный износ".который определяется как отношение износа связки объему работы,обусловившему этот износ,и имеет размерность для ре!

о

шх дисков и полосовых пил карат/м ,для буровых коронок карат/м.

Исследованиями установлена функциональная связь между Ду , <■ параметрами режимов разрушения,механическими свойствами горных п род и характеристикой инструмента. Эта связь описывается следуши: уравнениями соответственно для режущих дисков,буровых коронок и п лосовых пил:

породы,тем минимум более выражен и соотношение

СЮ Г)

Ар = 2,5-,0<<*V;ь

=3,33 /0 Ко '

и мдж 3000 2500

г ооо

1500 1000

/

3 у

2

8 Ж./о~1/ ур

Нмф

3500

зооо 2500 2000

у 1

Г3

2 /

€ и—*

Л >-(

0,2 0,4 0,6 08

1,0

Ур я*

от

Рис. 5. Зависимость удельных энергозатрат

скорости подачи К/7 при разрушении мрамора (I) сидерита (2) и гранита (31 режущим диском Са) ^р^МЯ-г^'Щ^О.'Щ и плосовой пилой (б)

Рис. б. Зависимость удельных энергозатрат от

скорости подачи ^ при бурении мрамора (I), сидерита С2) и гранита (3) коронкой 6 59 /Сс^^Х)

Для определения удельной износостойкости & выполнен компл*

экспериментальных исследований на полно размерных стендах, где произ!

далось непосредственное измерение связки.проанализированы и обобще1

данные по износу трех типов инструмента,подученные в производствен!

условиях. Получен большой фактологический материал .который дал воз!

жность рассчитать средние значения удельной износостойкости в един

цах карат/квт.с. для реяцпиего диска - си = 1,28*10"^, для буровой

воронки - = 2,5 • 10 , для полосовой пилы - =0,2-10 . П уровне доверительной вероятности 0,05 и относительной предельной о

бке в 10% средний коэффициент вариации расчетно-экспериментальных

значений и> составил 15%,при этом параметр распределения Стьюдент

был больше табличного критерия tкp для данных условий.

Следует отметить,что «> для исследуемых инструментов суще

венно различаются. Это можно объеяснить тем,что при нашем подходе

решению задачи удельная износостойкость учитывает не только собст!

но износостойкость связки,но и условия,в которых происходит проц(

азрушения (жесткость системы.динамика,интенсивность отвода тепла), уровые коронки работают в условиях высокой динамики и при выделе-ии значительного тепла. При работе режущих дисков также значительно епловыделение из-за высокой скорости резания,но жесткость исполни-ельного органа существенно выше,чем у буровых станков. Наибольшая есткость у распиловочных станков и при разрушении забоя тепловыделе-ия незначительны. Видимо,этим можно объяснить наибольшую удельную зносостойкость коронок и наименыцую у полосовых пил.

В состав уравнений для расчета удельного износа входят характе-истика механических свойств горных пород,инструмента и режимы его ра-оты,что позволяет вести расчет йЦ, независимо от других позазате-ей разрушения. Структура формул для различного инструмента сходствен-а.что свидетельствует обобщности процессов разрушения для исследуе-ых инструментов. В зависимости от скорости подачи инструмента фукнция дельного износа имеет экстремум,позволягаий определять такие значе-ия \/П или при которых износ минимален.

На рис. 7 и 8 графически представлены результаты расчетов поураз-ениям для . Удельный износ рассчитывался для тех же пород,что и ри определении Мм .так как они являются характерными представителей пород предней прочности и прочных. Удельный износ редущего диска, олосовой пилы а буровой коронки,как видно из рис.7 и 8,с увеличением корости подачи закономерно снижается,достигаете минимума и возраста-т с дальнейшим увеличением Уп/Ур для всех трех типов пород. Харак-ерно.что с увеличением контактной прочности удельный износ изменяет-я с большей интенсивностью и сужается диапазон режимов работы с мини-альными значениями удельного износа. Следует отметить также аналогич-ое влияние режимов работы и механических свойств пород на удельные яергозатраты разрушения.

Хорошая качественная и количественная сходимость расчетный производственных данных позволяет считать полученные математические эдели рабочими и использовать в практических целях.

2

1,0 0,5

а

2 4 6 8 Я-.ю"'

Ур

/д

1,0 0,5

I

V 2

"Т

5.

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Уя,*^

Ур ,и

Рис.7,Зависимость удельного износа от скорости

подачи //7 при разрушении мрамора (I) .сидерита (2) и гранита (3) реяотамм диском (а) ( = 40 м/с;

Но = 12,5%; Н = 0,150 м) и полосовой пилой

(б) ( /о =1,7 м/с; >6=6,25% 0,25 м)

(2) и гранита (3) коронкой & 59 С '/р = 2 м/с; Ко - 12,35)

Среди основных видов критериев оптимальности применительно с процессу разрушения горных пород алмазным инструментом можно 1СПОльзовать еле дугам е; наименьшие приведенные удельные затраты,ми-тгум удельных энергозатрат.минимальный удельный износ инструмента. Эти виды нритериев предпочтительны потому,что они обладают высокой чувствительностью к изменению таких управляющих параметров как хара-*теристика инструмента и режимы его работы. Показатель удельных приведенных затрат £г? имеет следующие формы: три дискретном учете фактора времени

^{¡¿М^+ч-у,

рде Т - принятый период оценки,лет;

Т - интервал дискретности,ед.времени; 1 - 0,1,2 ... Т;

К<£- капитальные вложения,осуществленные за период времени "Г руб;

И<[ - эксплуатационные издержки за период руб ; От - производительность процесса за' период времени ,

ед.объема работ; Ен- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложе ний;

Енп- нормативный коэффициент для приведения разновременных затрат;

при непрерывном учете фактора времени

где О - текущая производительность; К - текущие капитальные вложения; И - текущие эксплуатационные издержки. В условиях эксплуатации алмазного инструмента при разрушение горных пород более приемлемым является дискретная форма учета факт ра времени.

Показатели входящие в состав .формируются под влиянием I ханических свойств горных пород С Рк ).конструкции,геометрии и ха\ теристики инструмента ( Я ).режимов разрушения ( И/7 ).условий I организации горных работ ( Кэ ),

Если разделить переменные Х[ .входящие в функционал

Лг , на

управляемые параметры Сих можно изменять в процессе разрушения по] ды дискретно или непрерывно) и неуправляемые (задаваемые),то при : данных неуправляемых параметрах решается задача определения эксте1 ма целевой функции:

при ограничениях £А •

Найденные значения управляемых параметров являются оптималы ми. Зная механические свойства пород и организацию работы на весь рассматриваемый период времени.можно определить оптимальные парам> тры инструмента и доцустимые области изменения режимов резания ео( на этапе проектирования малин. Можно,также, в процессе эксплуатац машины при заданных параметрах инструмента определять текущие зна ния оптимальных режимов. К управляемым параметрам относятся конце рация алмазов ( Но) ,их зернистость ( ¡1 ) .твердость связки (НКС),

ззмеры рабочей поверхности инструмента и режимы работы.

Одним из важных показателей,присущих инструменту.является срок го службы до износа Тим . На величину Тхм Елияет не только харак-зристина инструмента, но и режимы работы,механические свойства гор-их пород. Поэтому в качестве интервала дискретности принимаем Тин , периода оценки 7 = I год. Тогда за Т - ый год эксцуатации маши-ы будет иметь место М? завэн инструмента.

При таком подходе можно не рассматривать работу машины,а учи-ывать только те показатели и параметры,которые непосредственно связны с инструментом. Тогда капитальные вложения Н<с равны нулю,в пре-.елах периода оценки Ецл - 0, а в качестве текущих эксплуатационных здержек достаточно учитывать издержки по стоимости инструмента Пса , [о затратам энергии на разрушение породы Мчу и по прямой заработной [дате рабочим,связанным с эксплуатацией инсрумента, Йзп • Тогда вы-

)аЖеНИ° ттттст пгмирф .

лзводство единицы продукции. Но как критерий эффективности применения инструмента различной характеристики и оптимизации режимов его работы,такая функция обладает некоторыми преимуществами. Количество инструментов.израсходовынных в период оценки Тим определяется по

'Де

|ка

службы одного инструмента; /1/?? - число одновременно работающих однотипных инструментов с производительностью &ц . Значение Зп не является удельными приведенными затратами на про-

формуле: /Г}Т=-'К' , шТ

Тип

где Тк - годовой фонд рабочего времени ;

формуле:

где Pa - масса алмазов в алмазосодержащем слое инструмента,каре

р

- удельный износ алмазов в инструменте,карат/м или карг

Издержки по стоимости инструменте Нса можно рассчитать по формуле: ^ = paCaj fifi,

где

Са

- стоимость одного карата алмазов в инструменте.руб/карг Величина Ра млжет быть определена,если известна концентраци

Ко .плотность алмаза Уд и размеры алмазосодержащей части инструме*

та. Наиболее распространенным приводом исполнительных органов горньп

машин является электрический,и применительно к нашим исследованиям,

следует учитывать активную энергию,расходуемую на разрушение. Тогда

издержки по затратам электроэнергии на разрушение породы определяют! /яг / .

по формуле = В пр 7км,

где б' - одноставочный тариф за I квт/ч активной электроэнергии;

- мощность,расходуемая на разрушение породы одним инструм< том,КВТ.

Издержки по заработной плате,обусловленной только процессом разрушения без учета затрат не подготовительные, вспомогательные one' рации.можно рассчитать по формуле:

У&г = Яр Т{ Тим, РУ&-

где Пр - число рабочих,обслуживающих машину;

7j- - часовая ставка рабочего,обсдуживающего машину,руб/час. Подставляя значения в выражение

Sh

.после упрощений получим

Параметры Са,/¿,6 являются неуправляемыми. а /7р и /?т следует отнести к условно управляемым,так как они зависят от конструкции маши ны и горных условий,но в рамках предприятия изменение их возможно. Величины AQ , Np и Q/ч являются переменными и определяются меха ническими свойствами горных пород,характеристикой инструмента и реж мами его работы »установлены аналитические и аналитико-эксперимента-льные зависимости для расчета йО',

tip, Qn.

Таким образом.уравнение для Ял является функцией,минимизируя оторую по управляемым параметрам,можно определить их оптимальные начения. В функции не учитываются затраты,связанные с организацией технологией работ,что делает ее чувствительной к изменению управля-мых параметров и,тем самым.повышает точность расчетов. Она позволят не только определять оптимальные параметры разрушения,но и сравни-ать эффективность применения различных породоразрушаюших инструмен-ов в тех или иных условиях. Однако,при этом следует помнить,что поученная при расчетах величина * является условной и не отрежа-т полных затрат на разрушение.

ункция -Ял имеет минимум в зависимости от Уп и управляемые пара-этры находятся в следующих пределах:

Ъ/2.*; ,

ля реяогщего диска /¿7< \'р < 70% ; 0< О,/% ; пя буровой коронки 0<Ур</0%; <0,01% ;

ля полосовой пилы 0<\£<3%; О < У/т < 0,003 % .

Кроме того .необходимо учитывать ограничения,обусловленные не-авенствами для С,) К0 и (Ш?С).

Функция Зп Дает нам широкие возможности для определения г только оптимальных режимов разрушения горных пород,но и выбора риемлемого инструмента. Можно для определениях условий установить гкоторые нормативные значения или .которые позволяет

злее эффективно эксплуатировать инструмент,чем при условиях норми-звания наибольшего износа. Это обусловлено тем,что минимум не эвпадает с минимумом

. Важным достоинством является ее не-1Висимость от промежуточных показателей и оптимизацию режимов можно толнять при тех же исходных данных,какие требуются для расчета гергетичестсих показателей и износа. Возможно решение как прямой,так обратной задач.

Совокупность математических моделей по определению рациональной характеристики инструмента, режимов его работы, силовых, стой-костных и энергетических показателей разрушения горных пород для трех типов инструмента при рекомендованном порядке и последовательности действий образуют методы расчета алмазного импрегинрованного инструмента, исполнительных органов породоразрушающих машин. Созданы частные методики для расчета необходимой концентрации алмазов, расстояний между рабочими элементами инструментауиопределе ния мощности привода и сил подачи исполнительных органов машин, удельного износа, которые используются производственными и проект ными организациями. Только за счет правильного подбора твердости связки и режимов работы экономится 15-13$ алмазов, 10/30$ энергии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе осуществлены теоретические обобщения решение крупной научно-технической проблемы по повышению эффекти! ности работы и расширению области применения алмазного инструмент исполнительных органов породоразрушающих машин,обеспечивающих сни жение затрат при его производстве и эксплуатации'.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

I.Анализ области применения,условий эксплуатации и конструктивных особенностей алмазного импрегнированного породоразрушающего инструмента позволил выделить для исследований режущие диски,бурс вые коронки и полосовые пилы,хотя и различающиеся по конструкции и кинематике работы, но отличающиеся общностью характера взаимодействия рабочей поверхности с забоем и большим объемом применения. Высокие стоимость алмазного сырья и удельные энергозатраты на разрушение породы предопределяют целесообразность использоват такой инструмент в комбинированных схемах работы исполнительных органов путем прорезания в массиве узких щелей с последующим отд

лением блоков породы, разруаением межщелевых целиков ударом, отрывом или другим малоэнергоемким способом. Такой обобщающий признак, как характер взаимодействия рабочей поверхности инструмента с массивом, позволил впервые осуществить системный подход к изучению работы трех типов инструмента и выполнить исследования комплексно по вопросам геометрии и кинематики,определения сил и энергии на разрушение породы, износостойкости и эффективности применения. Аналитиковэкспериментальный методический подход к исследованиям дал возможность выполнить и установить новые корреляционные связи между механическими свойствами горных пород, характеристикой инструмента, режимами и показателями его работы, что позволило в 2-3 раза снизить объем экспериментальных исследований.

2. Впервые установлены функциональные связи,учитывающие влияние механических свойств горных пород и продуктов разрушения в зоне контакта инструмента с породой, между:

- необходимой концентрацией алмазов и геометрическими параметрами инструмента;

-числом алмазных зерен,участвующих в резании породы и режима«;, работы инструмента;

- твердостью связки,обеспечивающей работу инструмента в режиме "самозатачивания" рабочей поверхности и контактной прочностью, микротвердостью горных пород. Иопольауя зти связи,разработаны математические модели,позволяющие снизить расход алмазов при изготовлении инструмента на 10-18$,а при эксплуатации - на 10-20£ уменьшить его износ. Рекомендуется следующий предпочтительный ряд твер-достей связки в единицах НРС»который для аирокой гаммы механических свойств горных пород обеопечивает работу инструмента в режиме "самозатачивание" рабочей поверхности, Ю,15.20,25*30,35»40.

3. Создана физическая модель микрогеометрии рабочей поверности импрегнированного алмазного инструмента,получена аналитическая зависимость между режимами работы и параметрами модели,с учетом

заиламления зоны контакта инструмента с породой,которае является о; раничивающим фактором его разрушающей способности. С помощью этой зависимости можно рассчитать предпочтительные (рациональные) режим! работы инструмента при полном использовании его разрушающей способ нооти.Производительность разрушения,при прочих равных условиях,пря пропорциональна размеру алмазного зерна и обратно пропорциональна контактной прочности горных пород;концентрация алмазов не оказывае на производительность существенного влияния. Чтобы сконструировать или выбрать инструмент для заданной области применения,достаточно назначить его размеры,зернистость алмазов и Определить контактную прочность и микротвердость горных пород.

Силы и мощность,необходимые для разрушения породы режущим ди ском.буровой коронкой и полосовой пилой.складываются из сил резани алмазными зернами и силы трения поверхности связки о забой и проду ты разрушения. Для создания математических моделей,для расчета сил вых и энергетических показателей работы инструмента выполнены спей альные экспериментальные исследования по резании различных горных пород единичным алмазным зерном и тремя типами инструмента. Получе ные аналитически силы резания на единичном алмазном зерне в завис* мости от заглубления в породу показали хорошее совпадение с экспе^ ментальными данными при коэффициенте корреляции больше 0»7. Устанс лена корреляционная связь между мощностью трения и параметрами реа мов работы,характеристикой инструмента и механическими свойствами породы.Расход энергии на трение составляет для режущего диска от ^ до 70/5, для буровой коронки - от 70;» до 90%,для полосовой пилы - < 65% до 90% по сравнению с общими затратами энергии на разрушение. Минимальные значения удельных энергозатрат имеют место при таких режимах работы инструмента,при которых полностью используется раз; шающая способность его рабочей поверхности.При разрушении породы

контактной прочностью 200 Ю7 н/м2 минимальные удельные энергозат

р

составили для режущего диска - 800 мджДг.для буровой коронки -- 1500 мдж/м? для полосовой пилы - 2400 мда/м? Работа при режимах

обеспечивающих минимум удельных энергозатрат,экономит до 30$ энергии.

5. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследова-ий износа инструментов в зависимости от их характеристики,режимов аботы и механических свойств пород. Получены для трех типов инстру-ента математические модели, с помощью которых можно определить уде-ьный износ алмазов.Установлено,что удельный износ в зависимости от корости подачи изменяется по закону,близкому к параболе,минимальное мчение удельного износа наблюдается при тех же режимах работы ин-грумента,при которых минимальны и удельные энергозатраты.Это дает »зможность использовать функцию удельных энергозатрат и удельного ¡носа в качестве частных критериев оптимизации режимов.Численные 1ачения минимального удельного износа для пород контактной-прочно-'ью 200 10^ н/м^ и микротвердостью 360 10^ н/и^ составляют для режу-го диока - 0,6 карат/м^,для буровой коронки - 0,2 карат/м^ и для лосовой пилы - 0»4 карат/м^.

6. В качестве критерия оптимизации режимов работы инструмента едложены условные удельные приведенные затраты,которые учитывают лько затраты по износу инструмента,расходы энергии на разруаение роды и прямую заработную плату основных рабочих,что делает целевую зкцию чувствительной к управляемым параметрам.С помощью этого кри-рия можно решать как прямую задачу определения оптимальных режимов, с и обратную по выбору оптимальной характеристики инструмента при соторых ограничивающих показателях разрушения породы.Порядок и по-¡довательность выбора и определения параметров режущего диска,бузой коронки и полосовой пилы составляют методы расчета инструмен-

1 исполнительных органов породораэруоающих машин,которые позволили !ить проблему снижения издержек при производстве и эксплуатации, ультаты исследований апробированы в производственных условиях,а работанные частные методики по расчету концентрации алмазов,оп-елению твердости связки»оптимизации режимов работы,расчету мощ-ти привода и износостойкости инструмента используются произведенными и поектными организациями.

Основное содержание диссертации опубликовано с следующих работах: Монографии и аналитический обзор:

1. Кнчигин А..Игнатов С.Н.,Лазуткин А.Г.,Янцен /I.A. Механическ разрушение горних пород комбинированным способом. - М: Недра,197 -254 с.

2. Кичигин А.5.,Игнатов С.Н. .Климов Ю.И.,Ярема В.Д. Алмазный инс мент для разрушения крепких горных пород. - М: Недра,1980. - I5S

3. Игнатов С.Н. Выбор параметров и оптимизация режимов работы аз ного инструмента для разрушения горных пород и обработки тверды) материалов. - Алматы:КазгосИН7Л,1993.- 53 с.

Статьи:

4. Стендовые испытания исполнительного органа породопроходяеско: комбайна / А.Кичигин,С.Н.Игнатов.А.Д.Салтанов.Ю.И.Климов// Иэ: ВУЗов Горный журнал. 1965. № 5.-с.32-35

5. Исследование разрушения песчаников исполнительным органом,ар ванным алмазным инструментом./С.Н.Игнатов,В.В.Василевский,В.Д.Я Изв.ВУЗов.Горный журнал.1965.№ 7 - с.125-129

6. Износ алмазного инструмента исполнительного органа породопро ческого комбайна./А.1.Кичигин.С.Н.Игнатов,В.В.Василевский,В.Д.Я Лзв.ВУЗов.Горный журнал 1965. № 10.- с.105-109

7. Энергетические показатели разрушения песчаника алмазным инса ментом./А.Ф.Кичигин,С.Н.Игнатов.В.В.Василевский,В.Д.Ярема// Изн Горнай журнад.1965.№ j. _ с.61-66.

8. Игнатов С.Н..Онгоева A.A. Выбор режимов резания карагандинс! песчаников алмазными дисками //Груды КарПТЛ - 1965.Вып.6. - с.'

9. Кичигин А.Ф..Игнатов С.Н. Влияние глубины отделения на силу ния пород единичным алмазным зерном //Труды КарПТЛ -1965,Вып.5 с. 41-43.

10. Исследование процесса резания карагандинских песчаников да армированными "алмазными сегментами_/А.Ф.Кипигин,С.Н.Игнатов,В. мов,В.Д.Ярема// Сб.статей "Разрушение горных пород механически собами" - М: Наука,1966.- с.48-51.

Аналитические исследования оптимальных режимов работы диска арми-1анного алмазными сегментами,при резании карагандинских песчаников./ ¡.Кичигин,С.II.Игнатов,В.Ф.Бабкин,Ю.И.Климов // Изв.ВУЗов,Горный жур-[. 1966. № 6,с.61-66.

Режим работы гидромуфты в приводе исполнительного органа породо-гходческого комбайна "Алмаз-1"./ А. Ф. Кичигин,С.Н.Игнатов,В.$.Бабкин, [.Климов. - "Гидравлические машины".Киев:изд-во Техника,1968,вып.2. ¡.42-45.

Кичигин А.Ф.,Игнатов С.Н..Климов Ю.И. Механизм разрушения и ис-|Дование сил при резании песчаников единичным алмазным зерном //Буме шпуров и скважин. - Фрунзе:Илим.1966. - с. 58/63. Кичигин А.Ф..Игнатов С.Н..Климов Ю.И. Особенности работы алмазно-

инструмента при резании горных пород.//Горный журнал. - 1966.№ 2. :. 58-63.

Кичигин А..Игнатов С.Н..Климов Ю.И. О возможности применения 1азов для износостойкого режущего инструмента проходческих комбай-// Сб.трудов КНИУИ,М.: Недра,1969- Вып.27.6.71-73 Кичигин А.Ф..Игнатов С.Н..Климов Ю.И. Об оптимальном соотношении ду скоростями подачи и резании //Горный журнал.- 1969.- Р 4- С.68-'3.

Обработка гранита алмазным инструментом /Кичигин А.Ф..Черкашин Ю.А ¡атов С.Н..Климов Ю.И.//Строеительные материалы.-1970.- № 1.-е.15-16 Величина усилия подачи при резании песчаника алмазным диском /А.Ф. шгин,С.Н.Игнатов,Ю.И.Климов,Ю.А.Черкашин // Изв. ВУЗов .Горный журнал 793. - с.21-24.

, Яемпература при резании горных пород алмазным диском /С.Н.Игнатов, ^.Ярема.М.Ф.Фирсов.Ю.И.Климов // Материалы республиканской конферен-{ по разрушению горных пород,Караганда,1969.- с.37-39. . А.Ф.Кичигин,С.Н.Игнатов Эксплуатационные показатели применения разного инструмента при разрушении горных пород. //Материалы рес- ■ 5ликанской конференции по разрушению горных пород,Караганда, 1969.-

с.42-44.

21. А.Ф.Кичигин,С.Н.Игнатов,Ю.И.Климов. Влияние удельной нагрузки глубину внедрения при вдавливании алмазного конуса в поверхность 1 ды.//Сб.Вопросы механизации в горной промышленности.М:Недра, 1971

- с.48-50.

22. А.Ф.Кичигин,С.Н.Игнатов,Ю.Л.Худин.Исследование режимов работы нительного органа проходческого комбайна с алмазным диском.//Сб.Р малины и автоматика. ЦНИИЭИ-уголь.1972. - с.31-^13.

23. Игнатов С.Н.,Ю.И.Климов,М.Ф.Фирсов. Исследование температуры чей поверхности алмазного диска при резании горных пород.//Термох кое разрушение горных пород,часть У1,труды Всесоюзной научно-техн конференции. Киев: Ндукова думка.1972 - с.31-34^

24. А.Ф.Кичигин,С.Н.Игнатов,Ю.И.Климов Определение фактического ч алмазны* зерен на рабочей поверхности режущего виска,//Изв.ВУЗов, журнал.1972. № II. - с.21-24.

25. С.Н.Игнатов,О.Н.Кожина. Режимы работы объемного гидропривода знымл инструментами // Сб.Горные машины и автоматика. М: ЦЦИИЭуго 1972. - с.18-21.

26. Выбор критерия эффективности алмазного бурения. /А.С.Сагинов, Шипицин,С.Н.Игнатов,И.Ы.Шорох // Сб.Вопросы механизации в горной мышленности. М: Недра,1982 - вып.28.- с.62-66.

27. С.Н.Игнатов,О.Н.Кожина. Показатели разрушения горных пород ал инструментом.// Сб.Горные машины и автоматика.М: Ц!ШЭуг,оль,1972

- с.28-30

28. В.Ф.Бырька.С.Н.Игнатов.Б.Д.Нуган. Установление критерия оптм параметров исполнительного органа с алмазным инструментом.//Изв. Е Горный журнал,1973.1.» 4.- с.52-56.

29. А.Ф.Кичигин,С.Н.Игнатов,К.Н.Захаров. Влияние микротпердости и гатной прочности горных пород на самозатачивание алмазных штрипсс пил.// Изв.ВУЗов Горный ^рнал.1973. № 6 - с.30-33.

30. С.Н.Игнатов,Б.Д.Жуган. Влияние режимов исполнительного орган;

¡содческого комбайна,оснащенного алмазным инструментом,на удельные приведенные затраты.// Сб.Технология процессов разработки месторож-аений полезных ископаемых.Алма-Ата: КазПТИ Д977-вып.14-гС 38-43.

31. Игнатов С.Н. Выбор характеристики и расчет износа алмазных отрезных кругов и полосовых пил при обработке горных пород.-Алма-Ата: 1992. - 18 е.- Деп. в КазШНКИ, № З906-Ка92.

32. Игнатов С.Н. Методика правки алмазного инструмента для обработки прочных материалов. - Алма-Ата,1992. - с.12 - Деп. в КазНИИНКИ,

3907-Ка 92.

Авторские свидетельства на изобретения

33. A.C. 212Ю2,Кл.67 с Л МПКВ 24. Способ изготовления алмазного инструмента на твердосплавной связке для силового резания горных пород. /С.Н.Игнатов,А.Кичигин,Ю.И.Климов и др. -Опубл.19.II.1968,Бюл. № 8.

34. А.С.258209,Кл.5д,25/18,МПКЕ 21 с.Устройство для разрушения меж- ', щелевого целика дисковым режущим органом горной машины. 1 С.Н. Игнатов, А.5.Кичигин,Ю.И.Климов и др. Опубл.03.12Л969.Бюл.!Г° I (1970).

35. A.C. 264305,Кл.5д,27/24.МПК Е 21 с. Исполнительный орган горного комбайна./С.II.Игнатов,А.5.Кичигин,Ю.А.Черкашин и др. Опубл.03.03. 1970,Бюл. № 9.

36. А.С.281988,Кл.48 а,5/68,МПК С 23 в 5/68. Установка для изготовления алмазного инструмента электролитическим способом. / С.Н.Игнатов, А.Ф.Кичигин,Ю.И.Климов и др. Впубл. 14.09.1970.Бюл. N° 29.

37. A.C. 286904,Кл.5 с, 9/10,МПК Е с 25/16.Исполнительный орган по-родопроходческого комбайна. / С.Н.Игнатов,А.Ф.Кичигин,Ю.И.Климов и др. - Опубл. 19.II.1970.Бюл. № 35.

38. А.С.307187,МПК Е 21 с 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна. / С.Н.Игнатов,А.Ф.Кичигин,Ю.ИА.Черкашин и др. - Опубл. 21.06Л971,Бюл. » 20.

39. А.С.308193,МПК Е 21 с 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна с режущим диском./В.5.Атаманов,С.Н.Игнатов,А.5.Кичигин,

S.A.Черкашин. - Оцубл.

40. A.C. 310045,МГК е 21 с 27/24. Исполнительный орган проходч! го комбайна с релцгаим диском. /С.Н.Игнатов,А.5.Атаманов,А.Ф.Кн и др.- Оцубл. 26.07. 1971.Бш. !." 23.

41. A.C. 313703,ЫПК В 28 д 7/02. Способ охлаждения рабочей пов поста алмазного диска. / С.Н.Игнатов,А.Ф.Кичигин.D.H.Климов и

- Опубл.07. 09.1971 ,Бш. If 27.

42. A.C.330974,Ы.Кл.В 28 д I/I2. Режущий инструмент / С.Н.Игна А.Ф.Кичигин,D.H.Климов. - Оцубл. 07.03.1972,Бюл. №9.

43. A.C. 333066.М.Кл.В 28д 1/04.Алмазный ревдшй диск./С.Н.Игн тов,А.Ф.Кичигин,Ю.И.Климов. - Опубл.21.03.1973. Бюл. if II.

44. А.С.333274,LS.Кл.Е 21 с 27/24. Исполнительный орган проходч кого комбайна. / С.Н.Игнатов,В.Ф.Атаманов,Ю.А.Черкашин и др.

- Оцубл. 21.03.1972.Бюл. № II.

45. A.C. 343862,М.Кл.В 28д I/I2. Алмазная цустотелая пила./С.11 Игнатов,D.И.Климов,Ю.А.Черкашин и др. - Обупл. 07.07.1972,Бш

46. A.C. 345003,М.Кл.В 28 д 1/04. Камнерезный станок. /С.Н.Игн тов,Ю.И.Климов,М.Ф.Фирсов и .ар. - Опубл.

47. A.C. 3520П,М.Кл.Е 21 с 27/24. Исполнительный орган проход: ческого комбайна. / С.II.Игнатов,В.ф.Атаманов,Ю.И.Климов и др.

- Опубл. 21.09.1972. Бш. № 28.

48. A.C. 366085,М.Кл. В 28 д 1/06. Камнерезный станок для резг ния блоков естественного камня на плиты. / СЛ.Игнате С.Н..К.Н.Захаров,Ю.А.Черкашин и др. - Оцубл.16.01.1973. Бюл.№

49. A.C. 3698П,М.Кл. С 23 в 5/68. Установка для изготовления мазного инструмента. / С.Н.Игнатов,А,Ф.Кичигин,Ю.И.Климов и

- Оцубл.

59. А.С.373408,М.Кл.Е 21 с 25/18. Алмазный режущий диск. / СЛ Игнатов,D.И.Климов,Ю.А.Черкашин и др. - Опубл. 12.03.1973,Бюл, Ш 14.

SUI.&ARY

'The paper deals with the problem of cost reduction in production and operation 01 impregnated diamond tool of actuating elements ox rock breaking machines. It is determined that cutting disks, crown bits and band sa./s are characterized ay the conmon character of processes at the interaction of the •working surface with the rock. Ihat allowed to conduct complex investigations of operation of three types of tools and implement system approach to the determination of cause-and-effect relations "between, the characteristics of the tool, modes of its operation and indices of processes of rock breaking.

Analytical and experimental method of investigation gave the possibility to work out physical and mathematical »odeIs adequately reflecting the influence of mechanical properties of rock upon the creaking capacity of the working surface of the tool, the minimum necessary concentration of diamonds, the preferable hardness of ligament, diamond-bearing elements, the capacity necessary for breaking and wear resistance cf cutting disks, crown bits and bandsaws. In order to determine the modes of the tool operation for the first time there is derived the \ mathematical model where the distribution of products of breaking in the zone of contact of the working surface with the rock is taken into account. '.Then constructing or selecting the tool for the given fie la of use it is enour.i- to appoint its <ii tensions, granularity of uiamonds and determine the contact strength and microhardriess of rock. The use of estimated dependences allows to reauce the diamond wear by 20%.

The analytical and experimental investigations relative to determining 'llie specific energy costs of breaking anu specific diamond wear have been conducted. Mathematical models for these indices have the extremum depending upon tne operation modes. Minimum specific wear value is observer at the same nodes of the tool operation at which the specific energy costs are minimum, that gives the possibility to reduce the energy consumption for breaking by 20-30%.

A.s the criteria of optimization of the diamond tool opera-. tion modes there had been proposed the conditional specific reduced costs where had been considered costs only for the tool wear, energy consumption for rock breaking and direct wages of main workers that cakes the objective function sen-

i6

sitive to trie parameters controllcu.

The total combination of ne.v scientific provisions, physical and. mathematical nodes considering the nechanism interaction of the tool with the tol;K form the theoretical bases of calculation of the diamond impregnated tool and t proposed procedure and the consistency of selection and de termlning the parameters of the cutting dick, crown bits a band saws make up the methods of calculation of tools of t roc- breaking machines actuating elements which permitted solve the problem of cost reduction at their production an operation. The results of investigations are tested in vvor ing conditions and are used at stone treatment, geological exploration enterprises and planning and designing organizations.

Тулгырымы

Усынылып отырган гуиыс тау-кен аыныстарын талкандайтын жыляыыалы ыаниналардын квЛ1К пен арнайы алкал унтактарымен имттрег1рленген аспаптарын жасаудагы аэне пайдаланудагы каряы-лык шыгындарды унемдеу проблемасына арналаан.

Каа1рг{ колданылып «урген кеск1ш дискглердЬь донгелектер-дщ бургылауш коронкалардан вэне аралаушы аспаптардыц тау-кен яыныстарын талкандяудагы ауыыс Оаптарынын эркилы атулер! ко пп I д|к мамандарга айгШ.

Сондыктан осы *а тгрл! кен яыныстарын талкавдауиы аспап-тардыц агушс аткару яайына аан-яакты зерттемелер койылып, олар дан эадер1не тэн касиеттерхн1ц /зушс хству регныдер1, аспап сипаттаыалары/ тау-кен выныстарыныц талкандалушылых касиеттер1-не баЯланыстылыгы айкындалган.

Гавдалынып алынган аналитикалык ааттардан курамына карай вэне рзя1рибел1К эд!стемелер осы пpoцeccтepдt адекватты сипат-тайтын фиаикалык аэне ыатематикалык модалдер нуксандарды куру-га себешя1 оолды.

Атап айтканда сол аспаптардан негхаН касиеттер}нхн тау-кен аыныстарынын талкавдалудагы фиаикалык аэне механикалык касиот терхне байланыстылыгы делелделхнген.

Мысалы, иыпрег1рлвнген алыаэ аспабынщ кураыындагы алмаз унтагыныц бхркелк! орнапасуы алмаа сщхрген заттардан каттьиыгы кен яыныстарын талкандауга каяеттх куаты, тагысы тагылар.

Кен шныстарын талкандауш аспаптардан жукыс реяимдвргн айкындау ушхн бул салада ец б1ргнш1 болып арнайы ыатематикалык модель куршды.

Мысалы, осы ыодел» аркьиы аспаптарды п!шхндеуде неиесе таадап алуда, олардан тек кана влаем бгрл}ктер1н, алмаздан унтактарыньщ дзндергн1ц алшемдер1н йене кен етныстарыныц кон-тактты бepiктiлiгiн, ыикрокаттьшыгын б{лу гана налет.

Осы алынган есептеыелердх колдану аркылы алмалда аспаптардан тозуын 20 / - ке азайтуга муюишцк туда.

глуньщ- Уст1не косьшша колылган заттардыц курамына карай аналитик&пык жэне тэж1рибел1к зерттеулер бул процестердег1 керект1 энергия куат иыгындарын унекдеу проблемаларын ашктау кэселелерхне арналды.

Есептеу нусканындагы математикалык модельдег: бул заеды-лыктыц езхне тен экстремумы бар. Ол ко61 не аспаптьщ жумыс хсте; режимше байланысты. Негурлым аспап тозуы баяу бслса, солгур-лыы пайдаланылатын ^уат /куш/ энергия аз болмак. Бул жайт энергияны куат кезбен «Ю-30 / - ке дей1н унемдеуге мумкхнцхк бередх.

Импрегхрленген алмазда аспаптьщ жумыс хстеу режминщ оптимальды нышаны ретхнде арнайы келт1р1Лген мешпктх шыгындар алынды.' Бул ар аспаптьщ тозуын, кен жыныстардын талкандауга нх-берхлген куат кез1 шыгынын, нвГ13Г1 внд1р1с жумысшыларынын жа-лакыларын реттеп отыруга ете-мете мумкхщцк жасайды.

Жумыстаты айкындалынган жаца гылыми деректер жиынтыгы фиэикалык жене математикалык есептеу нускандары тау-кен яыныс-тарын талкандаушы мэшинелерде колданылатын негхзг1 аспаптар-дьщ жумыс 1стеу режимдер1н есептеуге мумк1щцк тудар-

ды.

Бул зерттеулердщ нэтижелер1 кен-тау ендхр1стерпще кабылданып негхзг1 С1лтемелер1 еске алынды.

Хумыстыц керект1 ызл1меттер маглуматтары тас, гранит евдейтхн геологиялык барлау внд1р1стер1нде жене жобалау ужымдарында кен пайдаланылмак.

/