автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование технологических решений и параметров машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, повышающих долговечность горной техники

На правах рукописи

РОГОВ Александр Борисович

Я

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ПАРАМЕТРОВ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ КРЕПКИХ ПОРОД, ПОВЫШАЮЩИХ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ГОРНОЙ ТЕХНИКИ

Специальности: 05.05.06 - Горные машины;

25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая, строительная)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тула 2004

Работа выполнена в Тульском государственном университете

Научные консультанты: доктор технических наук, профессор

Николай Михайлович Качурин,

доктор технических наук, профессор Владимир Александрович Бреннер

официальные ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

Александр Михайлович Балабышко,

доктор технических наук, профессор Сергей Владимирович Козлов,

доктор технических наук, доцент Александр Евгеньевич Пушкарев

Ведущая организация: Институт проблем комплексного

освоения недр РАН

Защита диссертации состоится «23 » июн%_2004г.

в часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 в Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, проспект Ленина,90.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета Автореферат разослан <2/ ^иаЯ 2004г.

Ученый секретарь диссертационного

Пискунов

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Эволюцию современного мира невозможно представить без развития технологий воздействия на верхнюю часть литосферы. Техногенное воздействие на твердую оболочку Земли особенно сильно проявляется в ресурсодобывающих отраслях промышленности, где на относительно небольших территориях сконцентрировано значительное количество техники, производственных и непроизводственных фондов, транспортных средств. Но, в тоже время, очевидно, что развитие человеческого общества невозможно без взаимодействия с окружающей средой, а, следовательно, и воздействия на природу, без использования природных ресурсов. Люди преобразовывали, и будут преобразовывать природу. Поэтому одной из важнейших проблем стратегии управления качеством окружающей природной среды является проблема создания горных машин и технологического оборудования, обеспечивающих эффективность комплексного и экологически рационального воздействия на горные массивы. Экономическая эффективность и экологическая рациональность такого подхода к созданию технологического бурового оборудования и горнопроходческой техники в современных экономических условиях возможны только на основе разработки и внедрения новых организационно-технологических принципов изготовления и эксплуатации проходческих комбайнов, буровой техники и различных технических устройств и систем для восстановления нестандартного технологического оборудования.

Актуальность рассматриваемой проблемы подтверждается тем, что в современной России ресурсодобывающий комплекс, включающий отрасли промышленности добывающие минеральное сырье, жидкие и газообразные углеводороды, по-прежнему будет оставаться основой экономической стабильности в стране. При этом последние годы показали, что, например, угольная промышленность потребует серьезных мероприятий государственного масштаба на строительство новых шахт и разрезов, потому что доля природного газа как топлива на теплоэлектростанциях будет снижаться вследствие падения добычи. Мировая электроэнергетика в среднем на 43% основана на угле: в* Европе - более 50%, в США - на 56%, в Китае - на 70%. В России его доля на теплоэлектростанциях сейчас составляет около 27%, а с учетом атомных и гидростанций - 18%.

Однако наряду с очевидной социально-экономической необходимостью перехода с газа на уголь, возникает техническая проблема создания проходческой техники, оборудованной шарошечными исполнительными органами, для

работок по твердым породам. В пос пёдй^'^^^р^тракуике отече-

ственного и зарубежного машиностроения все более широкое распространение получает шарошечный инструмент, который по сравнению с резцовым инструментом обладает высокой стойкостью и работоспособностью.

Буровые технологические комплексы, также составляют один из важнейших видов горной техники и требуют разработки более совершенного оборудования для их восстановления и создания различных устройств, позволяющих продлить период их безремонтной эксплуатации. Но при транспортировании загрязненных жидкостей породными частицами при добыче минерального сырья возникает сложнейшая техническая проблема, которая состоит в необходимости снижения энергоемкости процесса транспортирования и износа трубопроводов. Промышленные трубопроводы в большинстве случаев подвергаются интенсивному абразивному износу, поскольку транспортируемые жидкости содержат взвешенные примеси, повышающие вязкость потока.

Таким образом, исследования посвященные разработке теоретических положений, позволяющих научно обосновать технические параметры машин и оборудования для разрушения горных пород шарошками и восстановления технологических буровых комплексов, являются актуальными

Диссертационная работа выполнялась в рамках тематических планов Федеральной целевой программы «Интеграция», межрегиональных научно-технических программ «Прогноз» и «Экологически чистое горное производство».

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей разрушения горных пород шарошками и диспергирования твердых примесей в жидкостях для создания новых исполнительных органов проходческих комбайнов и оборудования технического сервиса технологических буровых комплексов, внедрение которых обеспечит повышение долговечности горной техники и соблюдение экологических ограничений при добыче минерального сырья.

Идея работы заключается в том, что создание новых исполнительных органов проходческих комбайнов и технологического оборудования буровых комплексов, внедрение которых обеспечит повышение долговечности горной техники и соблюдение экологических ограничений при добыче минерального сырья, основывается на комплексных экспериментальных исследованиях режимов резания прочных пород шарошками и адекватных математических моделях гидродинамики и системного анализа, обосновывающих технологические решения и параметры машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, позволивших разработать и вне-

дрить новые технические устройства и организационно-технологические принципы.

Основные научные положения, сформулированные в работе, состоят в следующем:

• мощность, потребляемая двигателем шарошечного исполнительного органа, крутящий момент на выходном валу, усилие подачи стрелы комбайна, осевое усилие и удельная энергоемкость процесса разрушения зависят от контактной прочности породы, высота уступа, величины подачи инструмента, угла наклона и диаметра режущего диска при этом зависимости результативных характеристик от факториальных признаков с достаточной для практики точностью можно представить в линейном виде;

• дисковый шарошечный исполнительный орган должен оснащаться нечетным количеством режущего инструмента с минимально возможным диаметром шарошек, исходя из конструкции опорного узла и физико-технических свойств породы для снижения динамических нагрузок;

• при врезании шарошечного исполнительного органа в породный массив режущий диск должен быть отклонен от продольной оси стрелы на 3 ... 6° для исключения контакта с забоем тыльных плоскостей шарошек при этом рациональные угловые скорости находятся в диапазоне от 0,004 до 0,025 рад/с соответственно, а увеличение угла наклона режущего диска и величины подачи инструмента приводит к возрастанию вариации удельной энергоемкости разрушения породы, крутящего момента, осевого и поперечного усилий подачи исполнительного органа в среднем на 22 %;

• кавитационное воздействие на загрязненные жидкости в трубопроводах приводит к тому, что при отношении начальной вязкости жидкости к произведению диаметра трубопровода на скорость потока равном 1, наблюдается равновесное состояние, соответствующее динамической вязкости, обеспечивающей наименьшее значение коэффициента сопротивления трения, а для условий, когда это отношение более 1, существуют такие сочетания отношения среднего времени движения жидкой частицы к периоду релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости;

• при моделировании автоколебаний пластины гидродинамического диспергатора, включающее совместное решение нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины, поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса с учетом вязкости, записанными в консервативной форме, при этом исходными данными являются частота и форма собственных колебаний пластины, механические свойства материа-

ла пластины, физические характеристики жидкости, рабочее давление в рассматриваемом гидродинамическом объеме и расход жидкости

о современная парадигма производства горных машин в целом, а также разработки и внедрения, новых организационно-технологических принципов изготовления и ремонта нестандартного технологического бурового оборудования в частности, заключается в межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства, которая, в свою очередь, должна базироваться на интеграции системы высшего образования, вузовской и академической науки.

Новизна теоретическихположений:

а научно обоснованы эксплуатационные параметры режущего диска шарошечного исполнительного органа для проходческих комбайнов и разработаны методические положения проектирования, отличающиеся тем, что обоснование и выбор конструктивных параметров основываются на комплексных стендовых испытаниях с учетом вариации удельной энергоемкости разрушения породы, крутящего момента, осевого и поперечного усилий подачи исполнительного органа;

• доказано, что плотность распределения показателей процесса разрушения горного массива шарошками подчиняется нормальному закону, а автокорреляционные функции описываются экспоненциально-косинусными зависимостями;

• установлены закономерности возникновения напряжения в пластинах диспергатора излучательного типа при колебаниях пластин по изгибным и крутильным формам, позволяющие научно обосновать конструктивные параметры пластин по критериям механической прочности;

• установлены закономерности влияния кавитационного воздействия на загрязненные жидкости в трубопроводах, учитывающие динамику начальной вязкости жидкости после кавитационной обработки, диаметр трубопровода, скорость потока, коэффициента сопротивления трения и период релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости;

• научно обосновано использование совместного решения нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины, где поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса с учетом вязкости, записанными в консервативной форме при моделировании автоколебаний пластины гидродинамического диспергатора;

а сформулированы теоретические положения структурированности научно-производственных подсистем, реализующих функциональные возможности гибкой организационно-технологической сие-

темы производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания проходческой техники и нестандартного бурового оборудования, отличающиеся тем, что обоснованы требования многоуровневой иерархии системы управления;

• сформулирована и научно обоснована современная парадигма производства горных машин и оборудования, отличающаяся тем, что доказана реальная эффективность межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства, которая базируется на интеграции системы высшего образования, вузовской и академической науки.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендации подтверждается:

• корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием классических методов физической химии, математической физики, математической статистики и современных достижений вычислительной техники;

• достаточно большим объемом лабораторных и вычислительных экспериментов, результаты которых свидетельствуют об адекватности разработанных моделей и обоснованности выводов и рекомендаций;

• результатами опытно-промышленной апробации разработанных методик и положительными решениями государственной патентной экспертизы по заявленным техническим решениям;

• положительными результатами обширного внедрения в производство на машиностроительных заводах, обогатительных фабриках и горнодобывающих предприятиях разработанных технических средств и организационно-технологических схем.

Практическая значимость работы заключается в том, что были на практике реализованы новые направления повышения качества и технологического уровня производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания нестандартного бурового оборудования для решения перспективных задач развития конкретных производственных единиц на основе интеграции промышленности Уральского региона, вузовской и академической науки. Внедрен и действует интеграционный императив в развитии технологической базы ЗАО «ИНОКАР» и ЗАО «НОиР» за счет создания региональных научно-производственных структур, в которых концентрируются для этого усилия институтов соответствующего профиля Российской академии наук, университетов Министерства образования Российской Федерации, ведущих горнодобывающих компаний России. Разработана и внедрена структура и функциональные принципы интеграции науки и производства в сфере обслуживания горнодобывающих и перерабатывающих предприятий Урала и Сибири. Разра-

ботаны и внедрены новые и усовершенствованы существующие технологий производства нестандартного бурового оборудования. Создано опытно-экспериментальное производство нестандартного оборудования для восстановления буровой техники. Организована эффективная система научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в экономических условиях переходного периода. Освоены производство и выпуск установки для очистки и мойки бурового оборудования; установки упрочнения резьбы насосно-ком-прессорных труб и штанг; комплекса оборудования для ремонта глубинных штанговых насосов, насосных штанг, насосно-компрес-сорных труб; новые технические средства по измерению прочности, неразрушающему радиационному и магнитному контролю насосно-компрессорных труб. Внедрены в производство основные научные результаты, а так же освоен выпуск гидродинамических устройств, воздействующих потоки загрязненной жидкости в трубопроводах. Реализация сформулированных концептуальных положений идеологии межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства в сфере производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания нестандартного оборудования способствует устойчивому функционированию российских горнодобывающих компаний.

Реализация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены на машиностроительных предприятиях, в научно-исследовательских и проектных организациях Уральского региона и Западной Сибири. Наиболее эффективное внедрение предлагаемых разработок осуществлено на крупнейшем машиностроительном комплексе России АК «Мотавилихин-ские заводы». Теоретические результаты и технические решения включены в базовые учебные курсы по проектированию горных машин и комплексов для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело» и студентов, обучающихся по специальностям «Горные машины» и «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», а также использованы при выполнении договорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете.

Апробация работы. Научные положения и практические разработки диссертационной работы в целом и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах и конференциях кафедр горных машин и комплексов и геотехнологий ТулГУ (г.Тула, 1985-2003 гг.); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (1985-2003 гг.); Международных симпозиумах «Mining Environmental Protection» (Югославия, г. Белград 2001 - 2003 гг.), 2-й Международной конференции «Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и переработки от-

ходов горной промышленности» (г. Тула, 2003 г.), 1-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула 2003 г.); Международных конференциях по проблемам экологической и технологической безопасности (г. Санкт-Петербург 1997-2001 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 1 монография и 27 статей, получены 8 авторских свидетельств и 5 патентов.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, и заключения, изложенных на 294 страницах машинописного текста, содержит 71 иллюстрацию, 11 таблиц и список литературы из 208 наименований.

Автор диссертации выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору Е.И. Захарову за постоянную поддержку и методическую помощь в проведении исследований, а также' сотрудникам кафедры геотехнологий ТулГУ за совместную работу и ценные научные и методические советы при разработке рассматриваемой проблемы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема развития концептуальных положений современного горного машиностроения при создании высокоэффективных горных машин и оборудования для комплексного использования минерального сырья, утилизация отходов и создание малоотходных и безотходных технологий в ведущих ресурсоемких отраслях промышленности России приобрели исключительную актуальность. К настоящему времени Российскими и зарубежными школами разработаны научные основы резания прочных горных пород, создания сервисной техники для восстановления бурового оборудования, а также диспергирования твердых примесей в технологических жидкостях, основанные на использовании классических законов термодинамики, физической химии и математической физики. Фундаментальные теоретические положения и практические рекомендации по процессам разрушения крепких горных пород шарошками, создании горнопроходческой техники, разработке оборудования для восстановления буровой техники и диспергированию примесей в жидкостях сформулированы в трудах К.Ф. Азерской, Я.И. Базера, A.M. Бала-бышко, Л.И. Барона, А.П. Безгубова, В.А. Бреннера, Л.Б. Глатмана, К.Ф. Деркача, С.Л. Загорского, А.И. Зимина, Е.Н. Иверовского, Л.И. Кантовича, Н.М. Качурина, В.И.Крутилина, И.А. Леванковского, A.M. Левина, Н А. Малевича, Д И. Малиованова, В.Г. Мерзлякова, Ю.В.

Московченко, СИ. Мультанова, В.Г. Неволина, В.П. Ружицкого, В.Н. Старцева, Е.Л. Степановского, П.В. Трусова и др.

Современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, а также цель и идея работы обусловили необходимость постановки и решения следующих задач исследований.

1. Сформулировать методические положения для экспериментальных исследований шарошечных исполнительных органов, теоретическое обоснование исследуемых интервалов силовых параметров, действующих на режущие диски, и создать опытно-промышленный испытательный стенд для исследования нагрузок на проходческие комбайны при разрушении крепких горных пород, для чего необходимо:

• обосновать выбор рациональных конструктивных параметров и разработать новые конструкции дисковых шарошечных исполнительных органов;

• разработать конструкцию опытно-промышленного испытательного стенда для исследования нагрузок на проходческие комбайны избирательного действия, изготовить испытательный стенд и смонтировать его на территории одного из цехов Тульского завода «ЦнИИПодземмаш»;

• разработать математическую модель дискового шарошечного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия, отражающую влияние геометрических, кинематических и силовых параметров исполнительного органа на показатели процесса разрушения массива и провести серию вычислительных экспериментов;

• экспериментально исследовать исполнительный орган и уста-

новить зависимости показателей процесса разрушения и динамичности работы от физико-технических свойств горных пород, конструктивных и режимных параметров;

• разработать научно обоснованный метод расчета конструктивных, кинематических, силовых и режимных параметров дискового шарошечного исполнительного органа для проходческих комбайнов избирательного действия.

2. Разработать научно обоснованные технологические режимы воздействия сил турбулентных пульсаций на пластинчатые акустические излучатели дисперагатора и изучить влияние гидродинамических факторов на конструктивные элементы пластин обтекаемых неньютоновской жидкостью, для чего необходимо:

• выполнить анализ и обобщение существующей базы данных по гидродинамике турбулентных течений ньютоновских и неньютоновских жидкостей, методов диспергирования жидких

и твердых примесей в потоке жидкости, эффективности работы диспергирущих устройств; • разработать физические модели и математическое описание течения загрязненной жидкости в трубопроводе и выявить факторы, определяющие энергоемкость процесса транспортирования жидкости по трубам, а также уточнить математическую модель сопротивления течению реальной вязкой жидкости в трубопроводах;

• сформулировать физическую модель и адаптировать фундаментальные теоретические положения гидродинамики для математического описания обтекания пластины в реакторе дис-пергатора потоком неньютоновской жидкости;

• провести серию вычислительных экспериментов с использованием совместного решения нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины, где поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса с учетом вязкости.

3. Создать и внедрить гибкую организационно-технологическую систему производства, восстановления, гарантийного и сервисного обслуживания оборудования технологических буровых комплексов на основе межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства, для чего следует:

• разработать и внедрить структуры и функциональные принципы интеграции науки и производства в сфере обслуживания горнодобывающих компаний, а также формирования отечественных машиностроительных заводов по производству и восстановлению оборудования буровых технологических комплексов;

• усовершенствовать принципы межотраслевой интеграции,

развить принципы межрегиональной интеграции, провести организационно-технологическую реструктуризацию и диверсификацию экспериментального машиностроительного завода по производству и восстановлению оборудования буровых технологических комплексов;

• разработать и внедрить новые и усовершенствовать существующие технологии восстановления бурового оборудования и организовать опытно-экспериментальное производство оборудования для восстановления технологических буровых комплексов;

а разработать и внедрить новые и усовершенствовать существующие конструкции диспергирования твердых примесей в жидкостях на основе формирования эффектов суперкавитации.

Создание работоспособного проходческого комбайна невозможно без тщательного анализа конструкции исполнительного органа и комплексной оценки его параметров с помощью качественных характеристик. Для того чтобы получить все характеристики, необходимо использование сложного и дорогостоящего оборудования (физический эксперимент). Если параметры исследуются непосредственно в шахте, где специфика условий не позволяет получить данные в нужном объеме, то существует большая вероятность получения необъективных оценок. В любом случае испытания возможны только по окончании проектирования и изготовления опытного образца в металле. Известно, что конструктивные параметры шарошек и количество режущего инструмента на исполнительном органе определяют его размеры и, в конечном счете, его работоспособность. Экспериментальные и опытные образцы исполнительных органов с тангенциальными шарошками имели диаметр диска, не превышающий стандартных размеров, что, примерно, соответствовало диаметру резцовой коронки, поэтому оснащались небольшим количеством шарошек (п>1). Испытания исполнительных органов показали, что они отличались небольшой производительностью, повышенной динамикой и высокой вибрацией рабочего органа и корпуса машины в целом.

Серия экспериментов на испытательном стенде для научно обоснованного выбора рациональных параметров режущего диска и количества шарошек показала, что для обеспечения эффективной работы исполнительного органа необходимо устанавливать на режущем диске максимально возможное нечетное количество 0 шарошек. Для снижения динамичности процесса разрушения нижний предел Z должен, составлять 13, а верхний - 21, что соответствует значениям диаметра диска 0,79 ... 1,174 м. Это удовлетворяет поперечному сечению выработок - 7... 32 м2.

Попытки создания проходческих комбайнов избирательного действия с тангенциальными шарошками показали, что самый большой недостаток этих машин - невозможность внедрения рабочего органа в массив. При врезании должны быть решены две задачи: в конце врезания режущий диск должен выйти на заданную величину уступа; переходный процесс врезания рабочего органа в массив должен происходить за минимальное время. При обосновании рациональных параметров этого процесса большую помощь может оказать математическая модель дискового шарошечного исполнительного органа, позволяющая установить закономерность перемещения режущего диска при заданных конструктивных и кинематических параметрах стрелы.

На основе установленных и уточненных закономерностей разработан алгоритм моделирования процесса врезания в массив дискового шарошечного исполнительного органа. Анализ результатов моделирования процесса показал, что на высоту уступа Н наибольшее влияние оказывают скорость перемещения телескопических гидроцилиндров и угловая скорость соо в узле сочленения диска со стрелой. Причем, чем больше угол наклона диска а при одних и тех же значениях скорости подачи VT, тем выше величина уступа Н в конце врезания. Поэтому для достижения необходимого значения Н в конце врезания исполнительного органа в массив угловая скорость coi должна уменьшаться при постоянной скорости Vt или оставаться на том же уровне, но при этом телескопические гидроцилиндры должны выдвигаться ускоренно.

В процессе проведения настоящих исследований были апробированы тангенциальные шарошки, изготовленные из стали 40ХН, покрытые путем плазменного напыления специальными порошками. После напыления твердость боковой и тыльной поверхностей инструмента составляла - HRCa = 65, а твердость сердцевины -HRCo = 7-12. Для проведения экспериментальных исследований была спроектирована и изготовлена на Скуратовском экспериментальном заводе специальная стендовая установка. Полноразмерный испытательный стенд представлен на рис. 1.

На Скуратовском экспериментальном заводе на комбайновых стендах для проведения экспериментальных исследований выкладывались породные блоки, которые включали два типа горных пород - известняк и песчаник. Для изготовления блоков использовались природные камни размером 1,2x1,2x0,8м и проливались цементным раствором (цемент марки 400). Камни известняка завозились из Рождественского и Хомяковского карьеров Тульской области, а песчаника - из Краснолученского карьера Луганской области.

В ходе проведения экспериментов фиксировались: скорость подачи исполнительного органа Vn, величина разрушаемого уступа Н, величина удельной подачи шарошки п, угол наклона режущего диска ар, диаметр режущего диска D, количество шарошек Z.

Эти параметры являлись определяющими при изучении характера и величины нагрузок на исполнительном органе, мощности его привода, крутящего момента на выходном валу, удельных энергозатрат. Усилия подачи при горизонтальных или вертикальных перемещениях стрелы, а также в процессе зарубки в массив определялись путем замера давления в соответствующих гидроцилиндрах.

Результаты стендовых испытаний позволили получить следующие обобщенные закономерности разрушения массива шарошками:

Рис. 1. Полноразмерный комбайновый испытательный стенд: 1 - шарошки; 2 - экспериментальный исполнительный орган; 3 - гидроцилиндр; 4 - проходческий комбайн; 5, 6 - гидроцилиндры; 7, 10- металлоконструкции крепи; ,11,8- аутригеры

N = 4,192 + 0,0137рк + 0.7893Н + +5,604И + 0,74а - 36,0340; (1)

М = 0,264 + 0,003655рк + 0,172Н +

+1,057И + 0,166а-7,6820; (2)

К = -2,848 + 0,01075рк + 0,6223Н +

+2,35611 + 0,363а -18,50; (3)

А = 9,21 + 0,02046рк + 2.244Н + 7,37511 +

где N - потребляемая мощность электродвигателя исполнительного органа; М - крутящий момент; R - усилие поперечной подачи исполнительного органа; А - осевое усилие; рк - давление на контакте шарошки с породой; h - толщина породной стружки; Н - величина разрушаемого уступа; а - угол наклона режущего диска; D - диаметр режущего диска.

Экспериментально подтверждена целесообразность увеличения числа шарошек для снижения вариации мощности и крутящего момента. Частотный спектральный анализ случайного процесса на-груженности исполнительного органа проходческого комбайна позволяет выявить закономерности изменений параметров случайных колебаний, которым подвержены исполнительный орган и его привод. Основной внешней причиной, определяющей случайную природу указанных колебаний, является реакция забоя, зависящая от очень многих факторов. Этими факторами являются разнообразные и постоянно изменяющиеся свойства горных пород. Многочисленность и разнообразие этих факторов, каждый из которых не является решающим, дозволяют в соответствии с законом больших чисел сделать вывод о наличии условий для действия нормального закона распределения нагрузок. Для стационарного случайного процесса удобным способом получения спектра частот является определение спектральной плотности по ординатам действительного процесса посредством преобразования Фурье. Первое преобразование дает корреляционную функцию, второе - спектральную плотность или спектр дисперсии. Корреляционные функции мощности исполнительного органа имеют экспоненциально-косинусный вид:

к(т) = 0„ехр(-а1т)-Со5(р1х). (5)

где D - дисперсия мощности, потребляемой исполнительным органом; а, и 01 - параметры автокорреляционой функции, значения ко-

торых находятся в диапазонах 6 ... 8 и 0,1 ... 0,2 соответственно; т -время.

Преобладающая доля дисперсии (85%) приходится на диапазон частот 8 ... 3 Гц, соответствующих частотам входа шарошек в контакт с породным массивом. При разрушении породных блоков экспериментальным дисковым шарошечным исполнительным органом было апробировано несколько схем обработки забоя. Анализ схем обработки забоя позволяет сделать следующие выводы:

• необходимо обрабатывать забой, начиная с врезания исполнительного органа у почвы выработки с последующим горизонтальным резом;

• при разрушении крепких горных пород (комбайн теряет устойчивость) обработка забоя должна осуществляться вертикальными резами снизу вверх;

• обработанная нижняя часть, сечения забоя необходима для лучшей зачистки и погрузки породы диском у почвы выработки. Таким образом, в процессе многолетних исследований были

обоснованы параметры дискового шарошечного исполнительного органа на основе выявленных закономерностей его взаимодействия с массивом, обеспечивающего расширение области эффективного применения проходческих комбайнов избирательного действия для проведения подготовительных выработок по крепким высоко абразивным горным породам. Применение дискового шарошечного исполнительного органа с рациональными параметрами на комбайнах избирательного действия обеспечивает эффективное разрушение крепких и высоко абразивных горных пород с контактной прочностью от 800 до 1200 МПа.

Одной из важнейших проблем стратегии управления качеством окружающей природной среды является проблема создания горных машин и технологического оборудования, обеспечивающих эффективность комплексного и экологически рационального воздействия на горные массивы и жидкие среды, загрязненные различными примесями. Экономическая эффективность и экологическая рациональность такого подхода к созданию технологического оборудования и, например, горнопроходческой техники в современных экономических условиях возможны только на основе разработки и внедрения новых организационно-технологических принципов изготовления и эксплуатации проходческих комбайнов, буровой техники и различных технических устройств и систем для восстановления оборудования технологических буровых комплексов.

При транспортировании загрязненных жидкостей породными частицами при добыче минерального сырья возникает сложнейшая техническая проблема, которая состоит в необходимости снижения

энергоемкости процесса транспортирования и износа трубопроводов. Промышленные трубопроводы в большинстве случаев подвергаются интенсивному абразивному износу, поскольку транспортируемые жидкости содержат взвешенные примеси, повышающие вязкость потока.

Наиболее эффективным средством снижения вязкости таких жидкостей, путем непосредственного воздействия на основной поток, заключается в создании кавитационного (газопузырькового) режима в точках рассредоточенных по длине продуктопровода.

Период релаксации метастабильных состояний, например, при кавитационном воздействии может достигать значительных величин, что позволяет использовать такие воздействия для снижения энергоемкости транспортирования.

Наиболее типичным режимом для трубопроводов, транспортирующих различные загрязненные жидкости, является турбулентный режим. Для трубопроводов обычно Re = 5-Ю5... 6-Ю4 В данном интервале значений числа Рейнольдса можно использовать формулу Альтшуля для расчета коэффициента сопротивления трения X. В адаптированном виде эта формула может быть записана следующим образом:

Из соотношения (6) следует, что коэффициент сопротивления трения пропорционален кинематической вязкости нефти в некоторой степени п. При этом п<1. В настоящее время уже доказано, что кавитационное воздействие на нефть снижает ее вязкость. После воздействия наблюдается процесс релаксации вязкости нефти и через некоторое время ее вязкость приближается к новому равновесному значению. Это позволяет динамику кинематической вязкости описывать следующим дифференциальным уравнением:

где V - значение кинематической вязкости нефти в момент времени I; V*- новое равновесное значение кинематической вязкости; ^ - период релаксации.

Решение уравнения (7) для фиксированного начального условия у(0) = у0 получено в следующем виде:

_ 0,022 ра0,148

Ре'

(6)

(7)

Зависимость коэффициента сопротивления трения от вязкости получена в виде следующей формулы:

где а = V» / у0; с1 - диаметр трубопровода; <и> - средняя скорость течения загрязненной жидкости; х - координата, направленная вдоль оси трубопровода.

Данные вычислительного эксперимента наглядно свидетельствуют о том, что, во-первых, при у^и=а=1, наблюдается равновесное состояние, при котором динамика вязкости нефти соответствует наименьшему значению коэффициента сопротивления трения; во-вторых, для условия Vo/du ф а > 1 существуют такие сочетания <и>хДг, при которых можно обеспечить снижение энергоемкости транспортирования загрязненной жидкости.

Потери энергии транспортируемой жидкости на единицу длины трубопровода, обусловленные сопротивлением течению, следует рассматривать как сумму объемных сил сопротивления внутреннего трения Яв и турбулентных пульсаций Рп, которые подчиняются следующим закономерностям:

34515цО

кс! ■ (к + ЗОу)2 [(1 + 30К)1п(1 + ЗОК) - ЗОК]'

_ 141 1902(п(У,К)

к2а3

(10)

(11)

где К=Ь/к; У=у/с1; ц - динамическая вязкостьжидкости; О - объемный расход жидкости; к - абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы; у - вертикальная координата; ^(У,К) - функция вертикального профиля турбулентных пульсаций.

Предлагаемая гидромеханическая технология диспергирования твердых и жидких примесей при транспортировании загрязненных жидкостей основывается на точечных воздействиях на основ-

ной поток жидкости по длине трубопровода, которые заключаются в создании суперкавитационных режимов в этих точках. Суперкавита-ционные режимы создают с помощью специальных устройств. Суперкавитация обеспечивает эффективное диспергирование твердых и жидких примесей и создает механически однородную смесь, имеющую пониженную вязкость. Применение устройств, создающих условия для возникновения суперкавитации в движущейся жидкости, является быстро развивающимся направлением прикладной гидромеханики. Доказано, что кавитационное воздействие на жидкости меняет их внутреннюю макроструктуру, наделяя жидкость новыми свойствами, которые сохраняются в течение длительного времени. Таким образом, разработка гидромеханической технологии диспергирования твердых и жидких примесей для снижения абразивного износа трубопроводов и энергоемкости процесса транспортирования жидкостей является весьма актуальной и своевременной. Экологичность технологии заключается в ее энергетической рациональности.

Гидромеханическая технология диспергирования твердых и жидких примесей для снижения абразивного износа трубопроводов и энергоемкости процесса транспортирования жидкостей является результатом совместной научно-технической и производственной деятельности Тульского государственного университета (ТулГУ) и ЗАО «ИНОКАР» г. Перми. Результаты исследований представлены в виде следующих научных и технологических решений: предложены физические принципы создания суперкавитационных режимов точечного воздействия на потоки загрязненных жидкостей; разработаны новые конструкции суперкавитационного оборудования; разработана технология производства кавитаторов, обеспечивающих суперкавитационные режимы в жидкостях с различными физическими свойствами; эколого-экономические рекомендации по внедрению гидромеханической технологии диспергирования твердых и жидких примесей.

Разработка физической модели и математического описания обтекания пластины потоком неньютоновской жидкости позволила, выполнить анализ модели формирования кавитационных режимов течения в различных устройствах. Были проведены вычислительные эксперименты для физических условий, отражающих условия эксплуатации пластин гидродинамического диспергатора.

С их помощью также должна быть отработана конструкторско-технологическая документация, обеспечивающая наиболее благоприятный технологический режим кавитационного воздействия при наиболее продолжительных межремонтных сроках эксплуатации аппаратов. На рис. 2 представлен внешний вид гидродинамического

диспергатора ВГ20/1000 Наибольшее распространение пластинчатый гидродинамический излучатель Он состоит из погруженных в жидкость прямоугольного щелевого сопла и заостренной в сторону струи резонансной пластинки, которая крепится в узловых точках либо консольно

Рис 2 Внешний вид гидродинамического диспергатора ВГ20/1000 1 - пластинчатый излучатель, 2 - передняя стенка диспергатора со стороны натекающего потока жидкости, 3 - щель, формирующая струю, натекающую на пластину излучателя; 4 - задняя стенкадиспергатора

Пластины ВГ работают в режиме автоколебаний, которые возникают в результате сложного взаимодействия пластины с обтекающей ее средой Проведены комплексные вычислительные экс-

перименты для определения собственных частот и форм колебаний пластины. Расчеты проводились в пакете ANSYS в трехмерной постановке для конечно-элементной модели пластины. Свойства материала пластины соответствуют свойствам стали 12Х18Н10Т при 20 °С На той части пластины, которая запрессовывается в диск диспергатора, запрещены перемещения во всех направлениях (условие заделки) Пример результатов расчета одной из первых 20-ти собственных частот приведены на рис. 3.

Рис. 3. Результаты моделирования колебания пластины

а) линии равных перемещений по различным формам колебаний 1С=3042,5 Гц,

б) распределение интенсивности напряжений, кН/мм2

При натекании на пластину потока жидкости в ней при определенных критических скоростях (перепадах давления) возбуждаются изгибные колебания. При движении жидкости с остатками нефти и твердыми частицами в звуковом поле происходит диспергирование механических примесей. Для определения режима автоколебаний гидродинамического вибратора необходимо решение совместной гидродинамической задачи, в которой среда, обтекающая пластину, воздействует на нее через нестационарное давление на поверхности Деформация пластины при этом приводит к изменению характера течения среды.

При расчетах использовался коммерческий пакет газодинамических расчетов СРХ-ТАЭСАсм™. В основе физико-математической модели заложены уравнения Навье - Стокса с моделью турбулентности, описывающие течение вязкой жидкости. Математическая модель, описывающая течение вязкой, теплопроводной жидкости в трехмерной постановке, состоит из пяти основных уравнении сохранения:

(12)

а ¿К 5Х| '

д х 57 | ц, Зх. ах, Рг.

I \ J •

г

а(Ре) + а(ри,Б)

а

+—

ох,

а.

«у

Эц 2 Г а<Л

Ш .а*/3*., Эх, 3 1 ах,;

5ц, 5х„

-РСс2Б

(16)

Дискретизация уравнений (12) - (16) осуществлялась методом контрольных объемов. Дискретизация расчетной области производится при помощи многоблочных, неортогональных, адаптивных, структурированных сеток.

Каждая подобласть представляется в виде трехмерной матрицы сеточных узлов (¡¿к), где: 1 < ¡, ], к < Ю. В каждом сеточном узле определены все зависимые переменные: и - компонента скорости вдоль оси X; V - компонента скорости вдоль оси У; уу - компонента скорости вдоль оси Z; Р - статическое давление; Т - статическая температура; к - кинетическая энергия турбулентности; е -скорость диссипации кинетической энергии турбулентности.

Для описания распределения узлов внутри сеточной подобласти вводится понятие потокового элемента, который по своей сути является конечным элементом и на котором определены функции формы конечного элемента. Элементы сеточной области были представлены гексаэдрическими потоковыми конечными элементами, определяемыми восемью узлами.

В трехмерной постановке потоковый элемент состоит из восьми октантов и двадцати четырех поверхностей, содержащих точки интегрирования. В дискретной форме интегральные уравнения могут быть записаны в следующем виде:

(17)

\дТ Iц>gh ^

Л, Рг, сх, ,

ДпЛ +S6Vol + X( Ч

( \ cu, CU,

Heff ас/ас, J

2 5и,. 2 _ дк . ' 3 Meff ' ~ 3 Р ,jK + Ц Зх~ 1

(19)

pVol

5ц ЭХ,

k lVol-peVol;

(20)

pVol

At

+ Хри|Дп))°р(е),р

-z

+ SeV0l

N гх. + 5х,

5u,_2 9Xj 3

5u,

рк + h^r

ox.

I/

dxk

-pcE2eMVol,

(21)

где Vol - величина контрольного объема; нижний символ "ip" - точка интегрирования, суммирование производится по всем точкам интегрирования; Дп; - произведение компоненты вектора внешней нормали на площадь грани; At - шаг по времени; верхний символ определяет параметр, взятый на старом временном уровне; верхняя черта над источниковым членом обозначает осредненное значение на контрольном объеме.

Следует отметить, фундаментальное преимущество метода контрольных объемов, представленного уравнениями (17) - (21) -потоки в точке интегрирования на соприкасающихся поверхностях соседних контрольных объемов равны, т.е. поток, истекающий из одного контрольного объема и втекающий в прилегающий объем, идентичен. Для аппроксимации по времени используется схема Эйлера первого порядка точности. Такая аппроксимация не накладывает жестких ограничений на размер шага по времени.

Для линейных колебательных систем применение метода суперпозиции форм колебаний позволяет существенно сократить время проведения расчетов по сравнению с решением полной системы уравнений, размерность которой равна числу степеней свободы колебательной системы. Уравнение движения, описывающее

динамический отклик системы, записанное в конечно-элементном виде, имеет вид:

[Мр2иШ^[С]{йи/сН} + [1<Ки} = ^(0), (22)

где [М], [С], [К] - матрицы масс, демпфирования и жесткости конечно-элементной модели; {и} - вектор узловых перемещений модели.

При численном решении уравнения (22) применялся метод р-Ые\л/тагк. Метод №\лтпагк-р обладает вторым порядком точности, условно устойчив при 5 >0,5 и (3<0,25(5 + 0,5)2. При расчетах использовались следующие значения констант 5 = 0,5; р = 0,167. Задача решается в плоской постановке. Построенная для расчетов сетка содержала около 40 тыс. узлов. В расчетах рассматривались первая и вторая изгибные формы колебаний пластины.

Проведенные стационарные расчеты показали, что расход жидкости при таком перепаде значительно больше, чем указано в технических условиях (1000 м3/сут). Полученное в результате решения гидравлической задачи поверхностное давление приводит к деформации пластины. Для описания поведения пластины применялся метод суперпозиций. На рис. 4 приведены результаты стационарного обтекания пластины.

Так как пластина практически симметрична относительно своей оси, то и обтекание происходит так же симметрично. После проведения стационарного расчета были проведены расчеты с использованием метода суперпозиций для колебаний по одной форме (1-я изгибная) и двум (1-я и 2-я изгибная). Для инициации колебаний в начальный момент времени пластине придается небольшая скорость. Колебания являются затухающими при этом возмущающая сила пропорциональна перемещению.

На интервале 0 - 0,02 амплитуда колебаний по первой и второй форме соизмеримы между собой, при этом происходит взаимодействие между колебаниями по 1-й и 2-й форме (осцилляции силы Р2). Однако эти колебания являются быстро затухающими, и в целом картина соответствует предыдущему случаю представленному на рис. 5. В гидродинамическом вибраторе установлено 11 пластин и в процессе работы они могут оказывать влияние друг на друга.

Предыдущие расчеты были выполнены с применением условия периодичности на верхней и нижней границе - это соответствует ситуации, когда все пластины колеблются синфазно. Рассмотрен и другой крайний случай - колебание пластин в противофазе, для этого проведен расчет пакета из 2-х пластин. При расчете пакета из двух пластин, за счет их взаимного воздействия происходит сдвиг фазы по отношению к перемещению, а также возрастает амплитуда силы.

Таким образом, подтверждается работоспособность математической постановки задачи автоколебаний пластины гидродинамического диспергатора, включающая в себя совместное решение нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины. Поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса с учетом вязкости, записанными в консервативной форме. Моделирование колебаний пластины основано на методе суперпозиции форм колебаний. Входными данными являются частота и форма собственных колебаний пластины (полученные в пакете ДЫЗУЭ™), механические свойства материала пластины, физические характеристики жидкости, рабочее давление в гидродинамическом диспергаторе и расход жидкости

Процесс производства и ремонта нестандартного оборудования для горнодобывающих компаний реализуются по схеме кибернетической модели (рис. 5). Такой выбор был обусловлен тем, что выделить в деятельности производства и сервисных услуг две составляющие собственно производство или сервисная услуга как объект управления; система управления производственным процессом. Как показала практика, входы в кибернетическую модель представляют совокупность всех видов ресурсов, необходимых для про-

изводства и ремонта нестандартного оборудования. Выходные параметры - это виды производимого и ремонтируемого оборудования. Управляющие воздействия реализуются через систему управления, реализованную в виде совокупности подразделений, образующихся в соответствии с иерархией консорциума. Управляющая система обеспечивает эффективную обработку всей информации, поступающей из внешней среды и производственных подразделений консорциума, и процессы принятия решений. Именно в этом; подразделении рассматриваются вопросы планирования производственных мощностей, диспетчеризации, управления материально-техническими ресурсами, контроля качества и организации сервисных услуг.

Рис. 5. Схема организационно-технологического процесса,

реализующего кибернетические принципы управления на примере ЗАО «ИНОКАР» г. Пермь

При разработке элементов производственной стратегии учитывались стратегические цели и задачи консорциума в целом, а также взаимодействующих функциональных служб и предприятий. Производственная стратегия потребовала принятия целого ряда решений по связям с другими предприятиями, вертикальной интеграции и технологии производства. Основные направления производственной стратегии ЗАО «ИНОКАР» и ЗАО «НОиР» по изготовлению нестандартному горношахтному оборудованию в настоящее время -

это краткосрочная реструктуризация, включающая изменение ассортимента и повышение качества выпускаемой продукции, совершенствование технологии, расширение сферы технического сервиса и развитие системы консалтинга в сфере экологически рационального природопользования. Таким образом, жесткая конкуренция в глобальных масштабах на внешнем рынке сырьевых ресурсов, нестабильность экономических и внешнеполитических условий потребовали адекватных реакций для обеспечения устойчивого функционирования российских горнодобывающих компаний и вспомогательных отечественных машиностроительных заводов. Прежде всего, это новые формы интеграции предприятий, которые представляют собой реально функционирующую форму стратегического партнерства в сфере производства и ремонта нестандартного бурового оборудования.

Назначением данных комплексных исследований было создание экологически рациональной энергоресурсосберегающей промышленной технологии, обеспечивающей эколого-экономическую эффективность транспортирования полидисперсных смесей по трубопроводам.

Гидромеханическая технология диспергирования твердых и жидких примесей для снижения абразивного износа трубопроводов и энергоемкости процесса транспортирования жидкостей может использоваться в любых технологических буровых комплексах оборудования.

Результаты исследований получены в виде следующих научных и технологических решений: физические принципы создания суперкавитационных режимов точечного воздействия на потоки загрязненных жидкостей; новые конструкции суперкавитационного оборудования; технология производства кавитаторов, обеспечивающих суперкавитационные режимы в жидкостях с различными физическими свойствами; эколого-экономические рекомендации по внедрению гидромеханической технологии диспергирования твердых и жидких примесей.

Диспергаторы эффективно дробят твёрдые частицы потока до микронных размеров, 2-3-х кратно снижают скорость коррозии внутренних поверхностей трубопроводов, усиливают действие ингибиторов, а также позволяют вообще обходиться без них, диспергируют жидкие примеси в продукции добывающих скважин, стабилизируют приёмистость и увеличивают межремонтный период нагнетательных скважин на 40-50 %.

Дисперсионный состав твердых примесей до и после обработки в диспергаторе представлен на рис. 6.

Рис 7 1 Дисперсионный состав твердых примесей в жидкости (по данным микроскопических исследований) а - дисперсионный состав до обработки, б-дисперсионный состав после обработки

Интенсификация процессов транспортирования загрязненных жидкостей с использованием кавитационного воздействия на основной поток в предлагаемой технологии отличается тем, что с целью, снижения энергоемкости процесса транспортирования жидкости, точечные воздействия осуществляют с шагом, обеспечивающим сохранение однородности, образующейся полидисперсной, смеси.

Аппараты, создающие суперкавитационные режимы, отличаются тем, что, с целью, повышения надежности в процессе эксплуатации, проточные кавитационные реакторы аппаратов снабжены неподвижными кавитаторами специальной формы. По сравнению с известными отечественными и зарубежными аналогами предлагаемая гидромеханическая технология диспергирования твердых и жидких примесей для снижения абразивного износа трубопроводов и энергоемкости процесса транспортирования жидкостей обеспечивает повышение долговечности труб на 30 - 65% и снижает энергоемкость транспортирования загрязненных жидкостей на 20 - 35%.

Реализация предлагаемых технических решений способствует улучшению инвестиционного климата в отраслях промышленности, занятых транспортированием жидкостей по трубопроводам. Основным направлением развития предлагаемой технологии является оптимизация технологических режимов кавитационного воздействия на жидкие потоки и повышение надежности аппаратов, обеспечивающих суперкавитационные режимы. Результаты патентных исследований показывают, что предлагаемая технология патентно-способна и содержит «know-how». Период релаксации метаста-бильных состояний, например, при кавитационном воздействии может достигать значительных величин, что позволяет использовать такие воздействия для снижения энергоемкости транспортирования. Новизна предлагаемых технических решений подтверждается положительными результатами государственной патентной экспертизы.

Возможности основных научных и практических результатов заключаются в создании экологически рациональной энергоресурсосберегающей промышленной технологии, обеспечивающей эколо-го-экономическую эффективность транспортирования полидисперсных смесей по трубопроводам. Внедрение разработанных технических решений способствует улучшению инвестиционного климата в отраслях промышленности, занятых транспортированием жидкостей по трубопроводам. Основным направлением развития предлагаемой технологии является оптимизация технологических режимов кавита-ционного воздействия на жидкие потоки и повышение надежности аппаратов, обеспечивающих суперкавитационные режимы.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены на машиностроительных предприятиях, в научно-исследовательских и проектных организациях Уральского региона и Западной Сибири. Наиболее эффективное внедрение предлагаемых разработок осуществлено на крупнейшем машиностроительном комплексе России АК «Мотавилихинские заводы». Теоретические результаты и технические решения включены в базовые учебные курсы по проектированию горных машин и комплексов для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело» и студентов, обучающихся по специальностям «Горные машины» и «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», а также использованы при выполнении договорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате комплексных экспериментальных и теоретических исследований разработаны теоретические положения, обосновывающие технологических решения и параметры машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, на основе установленных и уточненных закономерностей разрушения горных пород шарошками и диспергирования твердых примесей в жидкостях, внедрение которых обеспечит высокий экономический эффект и соблюдение экологических ограничений при добыче минерального сырья, что имеет важное значение для развития горной промышленности России.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Сформулированы теоретические положения, позволяющие обосновать технологических решения и параметры машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, повышающих долговечность горной техники за счет рационального выбора конструктивных параметров исполнительных органов проходческих комбайнов и гидромеханических воздействий на твердые примеси в суспензиях буровых комплексов.

2. Установлено, что мощность, потребляемая двигателем шарошечного исполнительного органа, крутящий момент на выходном валу, усилие подачи стрелы комбайна, осевое усилие и удельная энергоемкость процесса разрушения зависят от контактной прочности породы, высота уступа, величины подачи инструмента, угла наклона и диаметра режущего диска, и доказано, что зависимости результативных характеристик от факториальных признаков с доста-

точной для практики точностью можно представить в линейном виде.

3. Экспериментально обосновано, что дисковый шарошечный исполнительный орган должен оснащаться нечетным количеством режущего инструмента (13, 15, 17 шт.) с минимально возможным диаметром шарошек, исходя из конструкции опорного узла и физико-технических свойств породы для снижения динамических нагрузок.

4. Обоснованы геотехнологические параметры процесса врезания шарошечного исполнительного органа в породный массив, при которых режущий диск должен быть отклонен от продольной оси стрелы на 3 ... 6 ° для исключения контакта с забоем тыльных плоскостей шарошек при этом рациональные угловые скорости находятся в диапазоне от 0,004 до 0,025 рад/с соответственно, а увеличение угла наклона режущего диска и величины подачи инструмента приводит к возрастанию вариации удельной энергоемкости разрушения породы, крутящего момента, осевого и поперечного усилий подачи исполнительного органа в среднем на 22 %.

5. Экспериментально доказано, что плотность распределения показателей процесса разрушения горного массива шарошками подчиняется нормальному закону, а автокорреляционные функции описываются экспоненциально-косинусными зависимостями.

6. Установлено, что кавитационное воздействие на загрязненные жидкости в трубопроводах буровых комплексов приводит к тому, что при отношении начальной вязкости жидкости к произведению диаметра трубопровода на скорость потока равном 1, наблюдается равновесное состояние, соответствующее динамической вязкости, обеспечивающей наименьшее значение коэффициента сопротивления трения, а для условий, когда это отношение более 1, существуют такие сочетания отношения среднего времени движения жидкой частицы к периоду релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости.

7. Установлены закономерности возникновения напряжений в пластинах диспергатора излучательного типа при колебаниях пластин по изгибным и крутильным формам, позволяющие научно обосновать конструктивные параметры пластин по критериям механической прочности, а также обоснованы параметры кавитационно-го воздействия на загрязненные жидкости в трубопроводах, учитывающие динамику начальной вязкости жидкости после кавитацион-ной обработки, диаметр трубопровода, скорость потока, коэффициента сопротивления трения и период релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости.

8. Теоретически обосновано использование совместного решения нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины, где поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса с учетом вязкости, записанными в консервативной форме при моделировании автоколебаний пластины гидродинамического диспергатора.

9. Сформулированы теоретические положения структурированности научно-производственных подсистем, реализующих функциональные возможности гибкой организационно-технологической системы производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания проходческой техники и нестандартного бурового оборудования, отличающиеся тем, что обоснованы требования многоуровневой иерархии системы управления.

10. Сформулирована и научно обоснована современная парадигма производства горных машин и оборудования, отличающаяся тем, что доказана реальная эффективность межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства, которая базируется на интеграции системы высшего образования, вузовской и академической науки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих основных работах автора:

1. Манаков В.М., Рогов А.Б., Безгубое А.П. Теоретические и экспериментальные исследования основных параметров шарошечного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия / Механизация горных работ на уголн. шахтах. - Тула. - 1984. - С. 23 - 27.

2. Манаков В.М., Рогов А.Б. Создание исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия с шарошечным инструментом / Механизация горных работ на уголн. Шахтах. - Тула. -1985. - С. 33-40.

3. Храпов Ю.Г., Рогов А.Б., Кустов B.C., Быков И.Н. Результаты стендовых испытаний и исследований экспериментальных конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов с шарошечным инструментом / Новые машины и оборудование для механизации горнопроходческих работ. - М. - ЦНИИПодземмаш. - 1986. - С. 52 - 65.

4. Рогов А.Б., Безгубое А.П. Результаты стендовых исследований проходческого комбайна ПК-9р с шарошечным исполнительным органом / Механизация горных работ на угольных шахтах. - Тула. - 1986. - С. 43 -47.

5. Храпов Ю.Г., Кавыршин И.П., Рогов А.Б. Исследования по совершенствованию и развитию конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного действия / Совершенствование горнопроходческих машин и оборудования. - М. - ЦНИИПодземмаш. - 1987. - С. 52 - 62.

6. Рогов А.Б., Безгубов А.П. Стендовые испытания шарошечного исполнительного органа ПК-9р на песчанике / Механизация горных работ на угольных шахтах. - Тула. - 1988. - С. 73 -77.

7. Рогов А.Б. Экспериментальные исследомния.процесса врезания дискового шарошечного исполнительного орга> а^йаЬЛШСРПбдэемнея разра-

(¡НБЛНОТЕКА I С Петербург j 09 S00 Itr I

—НИ I >

ботка тонких средней мощности угольных пластов. / ТулПИ. - Тула, 1989. -С 141-144.

8 Рогов А.Б., Безгубое А.П. Результаты стендовых испытаний дискового шарошечного исполнительного органа на комбайне КП-25 // Механизация горных работ на угольных шахтах / ТулПИ. - Тула, 1989.-С. 169-172.

9. Рогов А.Б., Храпов Ю.Г., Грузинцев А А. Исследование шарошечного исполнительного органа на комбайне 4ПП-2 на шахте «Прогресс» ПО «Ту-лауголь» // Механизация горных работ на угольных шахтах: Сб. научн. тр. / ТулПИ.-Тула, 1990.-С. 31 -35.

10. Гидромеханическая технология растворения твердых и жидких примесей с целью снижения абразивного износа трубопроводов и энергопотребления при транспортировке жидкостей / Качурин Н.М., Рогов А.Б., Надымов Н.П. и др.// Материалы 3-й международной конференции «Диагностика трубопроводов». - М.: МНПО «СПЕКТР» 2001. - С. 100.

11. Экологически рациональная технология снижения абразивного износа трубопроводов и энергоемкости процесса транспортирования жидкостей / Качурин Н.М., Рогов А.Б., Надымов Н.П. и др. // Mining and environmental protection. Third International Symposium, Beograd - Vrdnik, 21 -23 mai 2001. - P. 345 - 349.

12. Качурин Н.М., Рогов А.Б., Надымов Н.П. Физическое обоснование'и расчетные параметры снижения сопротивления при течении нефти в трубах // Материалы 2-й международной научно-практической конференции: «Геотехнологии; проблемы и перспективы» 25 -28 сентября 2001. - ТулГУ - Тула, 2001 .-С. 150-163.

13. Рогов А.Б., Трусов П.В. Гидродинамический вибратор для подготовки нефтепромысловых сточных вод / Известия Тульского государственного университета . - Серия: «Рациональное природопользование». Выпуск № 1. Москва-Тула, 2001. - С. 294 - 295.

14. Рогов А.Б., Трусов П.В. Изучение колебаний пластины гидродинамического вибратора ВГ 20/1000 / Известия Тульского государственного университета. - Серия: «Рациональное природопользование». Выпуск № 1. Москва-Тула, 2001. - С. 296 - 300.

15. Рогов А.Б., Трусов П.В. Исследование автоколебаний гидродинамического вибратора / Известия Тульского государственного университета. -Серия: «Рациональное природопользование». Выпуск № 1. Москва-Тула, 2001 .-С. 301-322.

16. Kachurin N.M., Rogov A.B., Nadimov N.P. Ecologically rational organizational and technological principles of production and rapaiz of the nonstandard oil field equipment / The 5-th Int. Symp. On Mine Haulage and Hoisting, Belgrade -Vrdnik.. September 2002. - P. 45 - 53.

17. Rogov A. B. Elaboration and application of the new methods to the technology for transportation of liquids / The 4-th Internation. Symposium Mining and environmental protection. Vrdnik. The 23 - 25 - th of Jun. - 2003. - P. 224 -230.

18. Рогов А.Б. Идеология межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства в сфере обслуживания нефтедобывающих компаний // Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. / Москва - Тула, - 2002. С. 147 - 153.

19. Дефектоскопический комплекс для контроля качества сварных швов трубопроводов обсадных, бурильных, насосно-компрессорных труб и подъемно-транспортных механизмов / Москалев Ю А., Григорьев С В., Рогов А.Б.

и др. // Неразрушающий контроль и техническая диагностика оборудования в процессе эксплуатации. - Иркутск. - 2001. - С. 27 -30.

20 Шлеенков А.С., Булычев О.А., Рогов А.Б. Автоматизированный магнитный контроль труб нефтяного сортамента. - Дефектоскопия, 2002, № 6, С. 12-17.

21. Клюев В.В., Мужицкий В.Ф., Рогов А.Б. и др. Бесконтактный ультразвуковой толщиномер для измерения толщины стенки насосно-компрессорных труб. - Контроль. Диагностика, 2002, № 4, С. 43 -44.

22. Качурин Н.М., Рогов А.Б., Надымов Н.П. Экологически рациональные организационные и технологические принципы изготовления и ремонта нестандартного нефтепромыслового оборудования / Труды 2-й международной конференции по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства». - Тула. 2002. С. 23 -32.

23. Качурин Н.М., Зоркин И.Е., Рогов А.Б. и др. Теоретические положения и модель управления инвестиционном процессом на территории субъекта федерации / Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. / Москва - Тула, 2002. С. 100 -106.

24. Перковский Р.А., Гаврилов А.Ф., Рогов А.Б. и др. Установка для считывания клейма с труб НКТ. -Дефектоскопия, 2003, № 9, С. 81 -83.

25. Колючкин В.Я., Хорохоров A.M., Рогов А.Б. и др. Автоматизированная двухканальная установка для измерения параметров резьбы ниппелей на-сосно-компрессорных труб.-Дефектоскопия, 2003, № 9, С. 84 -87.

26. Перковский Р.А.. Жабон Б.В., Рогов А.Б. и др. Установка для измерения длины труб. - Дефектоскопия, 2003, № 9, С. 88 - 90.

27. Качурин Н.М., Бреннер В.А., Рогов А.Б., Трусов П.В. Разрушение горных пород шарошками и диспергирование примесей в жидкостях. - М. - Тула. 2003. - 330 с.

28. А.с. 1234641 СССР, Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / Бреннер В.А., Жабин А.Б., Рогов А.Б. и др. (СССР). Опубл. Бюл. № 20.

29. А.с. 1236101 СССР, Е 21 С 27/24. Исполнительный орган горного комбайна / Бреннер В.А., Зысманов Л.Г., Рогов А.Б. и др. (СССР). Опубл. Бюл. №21.

30. А.с. 1411462 СССР, Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / Кавыршин И.П., Жабин А.Б., Рогов А.Б. и др. (СССР). Опубл. Бюл. № 27.

31. А.с. 1433736 СССР, Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / Бреннер В.А., Лопатченко А.В., Рогов А.Б. и др. (СССР) .Опубл. Бюл. № 34.

32. А.с. 1425317 СССР, Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / Бреннер В.А., Лопатченко А.В., Рогов А.Б. и др. (СССР). Опубл. Бюл. № 35.

33. А.с. 1472669 СССР, Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / Бреннер В.А., Кавыршин И.П., Рогов А.Б. и др. (СССР). Опубл. Бюл. № 14.

34. А.с. 1492044 СССР, Е 21 27/32. Стенд ждя исследования исполнительных органов / Казак А.Ю., Рогов А.Б. (СССР). Опубл. Бюл. № 25.

36 84 4 2 б 5

35. Патент РФ 2171181 7 В 44 В 1/00. Способ определения параметров трехмерного объекта / Барбин В.Г., Колючкин В.Я., Рогов А.Б. и др. Опубл. 27.07.01. Бюл. №21.

36. Патент РФ 2199421 7 В 23 G 1/00. Способ изготовления резьбы / Федоров С. К., Федорова Л.В., Рогов А.Б. и др. Опубл.27.02.03. Бюл. № 6.

37. Патент РФ 2199422 7 В 23G 1/00. Способ изготовления резьбы / Федоров С.К., Федорова Л.В., Рогов А.Б. и др. Опубл. 27.02.03. Бюл. № :.

38. Патент РФ 2212424 7 С 09 D 175/08 // С 09 D 5/08, (С 09 D 175/08,145 : 02 ). Полиуретановая композиция для зхащитных покрытий / Зиновьев В.М., Зрайченко Л.И., Рогов А.Б. и др. Опубл. 20.09.03. Бюл. № 26.

39. Патент РФ 2215221 7 F 16 К 5/10. Устройство для воздействия на поток текучей среды / Качурин Н.М., Рогов А.Б., Надымов Н.П. и др. Опубл. 27.10.03. Бюл. №30.

40. Патент РФ 2215202 7 F 15 D 1/00, 7 F 17 D 1/20. Диспергатор примесей в текучей среде. Качурин Н.М., Рогов А.Б., Надымов Н.П. и др. Опубл. 27.10.03. Бюл. № 30.

41. Патент РФ 2215203 7 F 15 D 1/00, 7 F 17 D 1/20. Диспергатср примесей в текучей среде. Качурин Н.М., Рогов А.Б., Надымов Н.П. и др. Опубл. 27.10.03. Бюл. № 30.

42. Патент РФ 2225749 С1, 7 В 01 F 11/02. Способ обработки текучей среды и устройство для его осуществления. Неволин Н.П., Надымов Н.П., Рогов А.Б. Опубл. 20.03.04. Бюл. № 8.

43. Патент РФ 2224217 7 G 01 В 11/02, 11/24. Оптико-электронное устройство для измерения длины и контроля кривизны труб. Ширанксв А.Ф., Перковский РА, Рогов А.Б. и др. Опубл. 20.02.04. Бюл. № 5.

44 .Способ определения параметров трехмерного объекта / Ширанков А.Ф., Колючкин В.Я., Рогов А.Б. и др. // Положительное решение. Заявка № 2002121286/12(023251) от 13.08.2002, 7 G 01 В 11/24.

45. Оптико-электронное устройство для считывания клейма с трубы / Ши-ранков А.Ф., Перковский Р.А., Рогов А.Б. и др. // Положительное решение. Заявка № 2002127396/28(029046) от 14.10.2002, 7 G 01 В 9/00, G 06 К 7/10.

46. Транспортер для перемещения длинномерных изделий / Надымов Н.П., Расулоз A.M., Рогов А.Б. и др. // Положительное решение. Заявка № 2002107101/03(007310) от 19.03.2002, 7 В 65 G 47/84, Е 21 В 19/20.

Им. лиц. ЛР Л 020300 от 12.02.97. Подписано • пететь IT. OSIOV Формат бумаги 60x84'/,,. Бумаг» офсетнаа. Усл. пет. л. . Уч.-изд. л.i,S . Тира* IOO эо. Заказ S-4!

Т>льс*иЯ пкударспенный униаерсктст. 300600. г. Тула. пр. Ленина, 92.

Отпечатано • Иизгелктм ТулГУ 100600.т.Тула,ул. Болдинх \51.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Направления развития комбайнового способа проведения подготовительных выработок.

1.2. Конструкции исполнительных органов избирательного действия с тангенциальными шарошками.

1.3. Основные кинематические и динамические закономерности турбулентных течений ньютоновских и неньютоновских жидкостей.

1.4. Основные экспериментальные результаты исследования турбулентности

1.5. Коэффициент турбулентной вязкости.

1.6. Методы диспергирования жидких и твердых примесей в потоке жидкости.

Выводы.

Цель и идея работы. Постановка задач исследований.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОГО МАССИВА ШАРОШКАМИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

2.1. Характеристика объекта исследований и стендовое оборудование

2.2. Условия проведения экспериментов.

2.3. Методические положения обработки результатов экспериментов

2.4. Силовые и энергетические показатели, зависящие от конструктивных и режимных параметров.

2.5. Влияние прочностных свойств породы, конструктивных и режимных параметров на показатели процесса разрушения

2.6. Экспериментальные исследования процесса врезания исполнительного органа в массив.

Выводы.

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДИСКОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА

3.1. Выбор и обоснование рациональных параметров режущего диска и количества шарошек.

3.2. Рациональные параметры процесса врезания исполнительного органа в массив.

3.3. Основные геотехнические и геотехнологические положения разрушения горного массива шарошками.

Выводы.

4. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ, ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И РЕМОНТА БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

4.1. Системные организационные, геотехнические и геотехнологические принципы интеграции науки и производства в сфере обслуживания горнодобывающих компаний.

4.2. Принципы реструктуризации и диверсификации машиностроительных заводов по производству бурового оборудования для горнодобывающих компаний.

4.3. Принципы межотраслевой интеграции для повышения эффективности производства, эксплуатации и восстановления горно-шахтного оборудования.

4.4. Принципы межрегиональной интеграции для повышения эффективности производства, эксплуатации и восстановления бурового оборудования.

4.5. Основные научные и практические результаты исследовательских работ в области гидродинамики трубопроводов буровых комплексов

4.6. Принципы формирования базы данных по основным физико-механическим свойствам жидкостей, влияющим на гидродинамические свойства потоков суспензий и эмульсий в трубопроводах

4.7. Методические положения неразрушающего контроля и технической диагностики.

Выводы.

5. ФИЗИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СНИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ.

5.1. Базовые теоретические положения моделирования течения жидкостей.

5.2. Физическая модель и математическое описание течения загрязненных жидкостей в трубопроводах.

5.3. Оценка факторов, определяющих энергоемкость транспортирования загрязненных жидкостей по трубам.

5.4. Уточнение математической модели сопротивления течению загрязненной жидкости в трубопроводах.

Эволюцию современного мира невозможно представить без развития технологий воздействия на верхнюю часть литосферы. Техногенное воздействие на твердую оболочку Земли особенно сильно проявляется в ресурсодобывающих отраслях промышленности, где на относительно небольших территориях сконцентрировано значительное количество техники, производственных и непроизводственных фондов, транспортных средств. Но, в тоже время, очевидно, что развитие человеческого общества невозможно без взаимодействия с окружающей средой, а, следовательно, и воздействия на природу, без использования природных ресурсов. Люди преобразовывали, и будут преобразовывать природу. Поэтому одной из важнейших проблем стратегии управления качеством окружающей природной среды является проблема создания горных машин и технологического оборудования, обеспечивающих эффективность комплексного и экологически рационального воздействия на горные массивы. Экономическая эффективность и экологическая рациональность такого подхода к созданию технологического бурового оборудования и горнопроходческой техники в современных экономических условиях возможны только на основе разработки и внедрения новых организационно-технологических принципов изготовления и эксплуатации проходческих комбайнов, буровой техники и различных технических устройств и систем для восстановления нестандартного технологического оборудования.

Актуальность рассматриваемой проблемы подтверждается тем, что в современной России ресурсодобывающий комплекс, включающий отрасли промышленности добывающие минеральное сырье, жидкие и газообразные углеводороды, по-прежнему будет оставаться основой экономической стабильности в стране. При этом последние годы показали, что, например, угольная промышленность потребует серьезных мероприятий государственного масштаба на строительство новых шахт и разрезов, потому что доля природного газа как топлива на теплоэлектростанциях будет снижаться вследствие падения добычи. Мировая электроэнергетика в среднем на 43% основана на угле: в Европе - более 50%, в США - на 56%, в Китае - на 70%. В России его доля на теплоэлектростанциях сейчас составляет около 27%, а с учетом атомных и гидростанций - 18%.

Однако наряду с очевидной социально-экономической необходимостью перехода с газа на уголь, возникает техническая проблема создания проходческой техники, оборудованной шарошечными исполнительными органами, для проведения подготовительных выработок по твердым породам. В последнее время в практике отечественного и зарубежного машиностроения все более широкое распространение получает шарошечный инструмент, который по сравнению с резцовым инструментом обладает высокой стойкостью и работоспособностью.

Буровые технологические комплексы, также составляют один из важнейших видов горной техники и требуют разработки более совершенного оборудования для их восстановления и создания различных устройств, позволяющих продлить период их безремонтной эксплуатации. Но при транспортировании загрязненных жидкостей породными частицами при добыче минерального сырья возникает сложнейшая техническая проблема, которая состоит в необходимости снижения энергоемкости процесса транспортирования и износа трубопроводов. Промышленные трубопроводы в большинстве случаев подвергаются интенсивному абразивному износу, поскольку транспортируемые жидкости содержат взвешенные примеси, повышающие вязкость потока.

Таким образом, исследования посвященные разработке теоретических положений, позволяющих научно обосновать технические параметры машин и оборудования для разрушения горных пород шарошками и восстановления технологических буровых комплексов, являются актуальными

Диссертационная работа выполнялась в рамках тематических планов Федеральной целевой программы «Интеграция», межрегиональных научно-технических программ «Прогноз» и «Экологически чистое горное производство».

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей разрушения горных пород шарошками и диспергирования твердых примесей в жидкостях для создания новых исполнительных органов проходческих комбайнов и оборудования технического сервиса технологических буровых комплексов, внедрение которых обеспечит высокий экономический эффект и соблюдение экологических ограничений при добыче минерального сырья.

Идея работы заключается в том, что создание новых исполнительных органов проходческих комбайнов и технологического оборудования буровых комплексов, внедрение которых обеспечит повышение долговечности горной техники и соблюдение экологических ограничений при добыче минерального сырья, основывается на комплексных экспериментальных исследованиях режимов резания прочных пород шарошками и адекватных математических моделях гидродинамики и системного анализа, обосновывающих технологические решения и параметры машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, позволивших разработать и внедрить новые технические устройства и организационно-технологических принципы.

Основные научные положения, сформулированные в работе, состоят в следующем: мощность, потребляемая двигателем шарошечного исполнительного органа, крутящий момент на выходном валу, усилие подачи стрелы комбайна, осевое усилие и удельная энергоемкость процесса разрушения зависят от контактной прочности породы, высота уступа, величины подачи инструмента, угла наклона и диаметра режущего диска при этом зависимости результативных характеристик от факториальных признаков с достаточной для практики точностью можно представить в линейном виде; дисковый шарошечный исполнительный орган должен оснащаться нечетным количеством режущего инструмента с минимально возможным диаметром шарошек, исходя из конструкции опорного узла и физико-технических свойств породы для снижения динамических нагрузок; при врезании шарошечного исполнительного органа в породный массив режущий диск должен быть отклонен от продольной оси стрелы на 3 . 6 0 для исключения контакта с забоем тыльных плоскостей шарошек при этом рациональные угловые скорости находятся в диапазоне от 0,004 до 0,025 рад/с соответственно, а увеличение угла наклона режущего диска и величины подачи инструмента приводит к возрастанию вариации удельной энергоемкости разрушения породы, крутящего момента, осевого и поперечного усилий подачи исполнительного органа в среднем на 22 %; кавитационное воздействие на загрязненные жидкости в трубопроводах приводит к тому, что при отношении начальной вязкости жидкости к произведению диаметра трубопровода на скорость потока равном 1, наблюдается равновесное состояние, соответствующее динамической вязкости, обеспечивающей наименьшее значение коэффициента сопротивления трения, а для условий, когда это отношение более 1, существуют такие сочетания отношения среднего времени движения жидкой частицы к периоду релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости; при моделировании автоколебаний пластины гидродинамического диспергатора, включающее совместное решение нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины, поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса с учетом вязкости, записанными в консервативной форме, при этом исходными данными являются частота и форма собственных колебаний пластины, механические свойства материала пластины, физические характеристики жидкости, рабочее давление в рассматриваемом гидродинамическом объеме и расход жидкости. современная парадигма производства горных машин в делом, а также разработки и внедрения, новых организационно-технологических принципов изготовления и ремонта нестандартного технологического бурового оборудования в частности, заключается в межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства, которая, в свою очередь, должна базироваться на интеграции системы высшего образования, вузовской и академической науки;

Новизна теоретических положений: научно обоснованы эксплуатационные параметры режущего диска шарошечного исполнительного органа для проходческих комбайнов и разработаны методические положения проектирования, отличающиеся тем, что обоснование и выбор конструктивных параметров основываются на комплексных стендовых испытаниях с учетом вариации удельной энергоемкости разрушения породы, крутящего момента, осевого и поперечного усилий подачи исполнительного органа; доказано, что плотность распределения показателей процесса разрушения горного массива шарошками подчиняется нормальному закону, а автокорреляционные функции описываются экспоненциально-косинусными зависимостями; установлены закономерности возникновения напряжения в пластинах диспергатора излучательного типа при колебаниях пластин по из-гибным и крутильным формам, позволяющие научно обосновать конструктивные параметры пластин по критериям механической прочности; установлены закономерности влияния кавитационного воздействия на загрязненные жидкости в трубопроводах, учитывающие динамику начальной вязкости жидкости после кавитационной обработки, диаметр трубопровода, скорость потока, коэффициента сопротивления трения и период релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости; научно обосновано использование совместного решения нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины, где поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса с учетом вязкости, записанными в консервативной форме при моделировании автоколебаний пластины гидродинамического диспергатора; сформулированы теоретические положения структурированности научно-производственных подсистем, реализующих функциональные возможности гибкой организационно-технологической системы производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания проходческой техники и нестандартного бурового оборудования, отличающиеся тем, что обоснованы требования многоуровневой иерархии системы управления; сформулирована и научно обоснована современная парадигма производства горных машин и оборудования, отличающаяся тем, что доказана реальная эффективность межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства, которая базируется на интеграции системы высшего образования, вузовской и академической науки.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендации подтверждается: корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием классических методов физической химии, математической физики, математической статистики и современных достижений вычислительной техники; достаточно большим объемом лабораторных и вычислительных экспериментов, результаты которых свидетельствуют об адекватности разработанных моделей и обоснованности выводов и рекомендаций; результатами опытно-промышленной апробации разработанных методик и положительными решениями государственной патентной экспертизу по заявленным техническим решениям; положительными результатами обширного внедрения в производство на машиностроительных заводах, обогатительных фабриках и горнодобывающих предприятиях разработанных технических средств и организационно-технологических схем.

Практическая значимость работы заключается в том, что были на практике реализованы новые направления повышения качества и технологического уровня производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания нестандартного бурового оборудования для решения перспективных задач развития конкретных производственных единиц на основе интеграции промышленности Уральского региона, вузовской и академической науки. Внедрен и действует интеграционный императив в развитии технологической базы ЗАО «ИНОКАР» и ЗАО «НОиР» за счет создания региональных научно-производственных структур, в которых концентрируются для этого усилия институтов соответствующего профиля Российской академии наук, университетов Министерства образования Российской Федерации, ведущих горнодобывающих компаний России. Разработана и внедрена структура и функциональные принципы интеграции науки и производства в сфере обслуживания горнодобывающих и перерабатывающих предприятий Урала и Сибири. Разработаны и внедрены новые и усовершенствованы существующие технологий производства нестандартного бурового оборудования. Создано опытно-экспериментальное производство нестандартного оборудования для восстановления буровой техники. Организована эффективная система научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в экономических условиях переходного периода. Освоены производство и выпуск установки для очистки и мойки бурового оборудования; установки упрочнения резьбы насосно-компрессорных труб и штанг; комплекса оборудования для ремонта глубинных штанговых насосов, насосных штанг, насосно-компрессорных труб; новые технические средства по измерению прочности, неразрушающему радиационному и магнитному контролю насосно-компрессорных труб. Разработаны, внедрены и освоено производство, и выпуск гидродинамических устройств, воздействующих потоки загрязненной жидкости в трубопроводах. Реализация сформулированных концептуальных положений идеологии межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства в сфере производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания нестандартного оборудования способствует устойчивому функционированию российских горнодобывающих компаний.

Реализация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены на машиностроительных предприятиях, в научно-исследовательских и проектных организациях Уральского региона и Западной Сибири. Наиболее эффективное внедрение предлагаемых разработок осуществлено на крупнейшем машиностроительном комплексе России АК «Мотавилихинские заводы». Теоретические результаты и технические решения включены в базовые учебные курсы по проектированию горных машин и комплексов для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело» и студентов, обучающихся по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование», а также использованы при выполнении договорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете.

Апробация работы. Научные положения и практические разработки диссертационной работы в целом и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах и конференциях кафедр горных машин и комплексов и геотехнологий ТулГУ (г.Тула, 1985-2003 гг.); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (1985-2003 гг.); Международных симпозиумах «Mining Environmental Pro

1есйоп» (Югославия, г. Белград 2001 - 2003 г.г.), 2-й Международной конференции «Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и переработки отходов горной промышленности» (г. Тула, 2003 г.), 1-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула 2003 г.); Международных конференциях по проблемам экологической и технологической безопасности (г. Санкт-Петербург 1997 - 2001 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 1 монография и 26 статей, получены 7 авторских свидетельств и 12 патентов.

Объем и структура диссертации' Диссертация состоит из введения 7 глав, и заключения, изложенных на 294 страницах машинописного текста, содержит 71 иллюстрацию, 11 таблиц и список литературы из 208 наименований.

Выводы

1. Повышение эффективности диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей за счет обеспечения устойчивых суперкавитационных режимов течения суспензий и эмульсий для снижения их вязкости, а также снижение энергоемкости процесса и металлоемкости диспергатора обеспечивается за счет того, что в устройстве для диспергирования примесей в текучей среде, содержащем корпус, в котором установлены направляющий аппарат и резонансные пластины, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату, направляющий аппарат выполнен в виде соединенного с корпусом кольца, на внутренней боковой поверхности которого расположены лопатки под углом к оси корпуса, а резонансные пластины установлены в корпусе посредством ригелей.

2. Повышение эффективности диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей за счет обеспечения устойчивых суперкавитационных режимов течения суспензий и эмульсий для снижения их вязкости достигается за счет того, что устройство для t диспергирования примесей в текучей среде, содержащее корпус, в котором установлен кавитатор потока, снабжен направляющим аппаратом в виде соединенного с корпусом кольца, на внутренней боковой поверхности которого расположены лопатки под углом к оси корпуса, а кавитатор выполнен в виде расположенного по оси корпуса стержня с обтекаемой торцевой поверхностью, обращенной к направляющему аппарату и кавитационных лопаток, расположенных в кольцевом зазоре между стержнем и корпусом.

3. Расширение технологических возможностей за счет обеспечения воздействия на проходящий поток текучей среды и улучшение условий эксплуатации за счет обеспечении доступа к проточному отверстию в шаровом запорном элементе при очистке расположенных в нем узлов, а также возможностью их замены без полной разборки устройства обеспечивается усовершенствованием устройства для воздействия на поток текучей среды, выполненного в виде крана, содержащего корпус, имеющий узлы соединения с подводящим и отводящим трубопроводами, и шаровой запорный элемент со сквозным отверстием.

4. Для повышение качества упрочнения длинномерного изделия путем повышения усталостной прочности материала изделия за счет установления оптимальных режимов технологического процесса при пластическом деформировании изделия способе упрочнения длинномерных цилиндрических изделий, включающем упругую и пластическую деформацию продольным нагруженном и контроль величины удлинения изделия, следует после пластической деформации длинномерного изделия продольным нагруженном произвести деформацию изделия кручением, при этом продольное нагружение изделия ведут со скоростью на-гружения 0,12 - 12,0 мм/с, - продольное нагружение ведут до величины удлинения, в 0.5 - 9,0 раза превышающего удлинение, соответствующее пределу пропорциональности, для новых изделий или до величины уд-# линения, в 1,5 - 5,0 раза превышающего удлинение, соответствующее пределу пропорциональности, для изделии, бывших в эксплуатации.

5. Опыт эксплуатации диспергаторов типа ВГ показал, что они эффективно дробят твёрдые частицы потока до микронных размеров, 23-х кратно снижают скорость коррозии внутренних поверхностей трубопроводов, усиливают действие ингибиторов, а также позволяют вообще обходиться без них и увеличивают межремонтный период нагнетательных скважин на 40-50 %.

Заключение

Таким образом, в результате комплексных экспериментальных и теоретических исследований разработаны теоретические положения, обосновывающие технологических решения и параметры машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, на основе установленных и уточненных закономерностей разрушения горных пород шарошками и диспергирования твердых примесей в жидкостях, внедрение которых обеспечит высокий экономический эффект и соблюдение экологических ограничений при добыче минерального сырья, что имеет важное значение для развития горной промышленности России.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Сформулированы теоретические положения, позволяющие обосновать технологических решения и параметры машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, повышающих долговечность горной техники за счет рационального выбора конструктивных параметров исполнительных органов проходческих комбайнов и гидромеханических * воздействий на твердые примеси в суспензиях буровых комплексов.

2. Установлено, что мощность, потребляемая двигателем шарошечного исполнительного органа, крутящий момент на выходном валу, усилие подачи стрелы комбайна, осевое усилие и удельная энергоемкость процесса разрушения зависят от контактной прочности породы, высота уступа, величины подачи инструмента, угла наклона и диаметра режущего диска, и доказано, что зависимости результативных характеристик от фактори-альных признаков с достаточной для практики точностью можно представить в линейном виде.

3. Экспериментально обосновано, что дисковый шарошечный исполнительный орган должен оснащаться нечетным количеством режущего инструмента ( 13, 15, 17 шт.) с минимально возможным диаметром шарошек, исходя из конструкции опорного узла и физико-технических свойств породы для снижения динамических нагрузок.

4. Обоснованы геотехнологические параметры процесса врезания шарошечного исполнительного органа в породный массив, при которых режущий диск должен быть отклонен от продольной оси стрелы на 3 . 6 0 для исключения контакта с забоем тыльных плоскостей шарошек при этом рациональные угловые скорости находятся в диапазоне от 0,004 до 0,025 рад/с соответственно, а увеличение угла наклона режущего диска и величины подачи инструмента приводит к возрастанию вариации удельной энергоемкости разрушения породы, крутящего момента, осевого и поперечного усилий подачи исполнительного органа в среднем на 22 %.

5. Экспериментально доказано, что плотность распределения показателей процесса разрушения горного массива шарошками подчиняется нормальному закону, а автокорреляционные функции описываются экспоненциально-косинусными зависимостями.

6. Установлено, что кавитационное воздействие на загрязненные жидкости в трубопроводах буровых комплексов приводит к тому, что при отношении начальной вязкости жидкости к произведению диаметра трубопровода на скорость потока равном 1, наблюдается равновесное состояние, соответствующее динамической вязкости, обеспечивающей наименьшее значение коэффициента сопротивления трения, а для условий, когда это отношение более 1, существуют такие сочетания отношения среднего времени движения жидкой частицы к периоду релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости.

Чр'еу

7. Установлены закономерности возникновения напряжений в пластинах диспергатора излучательного типа при колебаниях пластин по из-гибным и крутильным формам, позволяющие научно обосновать конструктивные параметры пластин по критериям механической прочности, а также обоснованы параметры кавитационного воздействия на загрязненные жидкости в трубопроводах, учитывающие динамику начальной вязкости жидкости после кавитационной обработки, диаметр трубопровода, скорость потока, коэффициента сопротивления трения и период релаксации, при которых можно снизить энергоемкость транспортирования жидкости.

8. Теоретически обосновано использование совместного решения нестационарной гидродинамической задачи и упругих колебаний пластины, где поведение жидкости описывается нестационарными уравнениями На-вье-Стокса с учетом вязкости, записанными в консервативной форме при моделировании автоколебаний пластины гидродинамического диспергато-ра.

9. Сформулированы теоретические положения структурированности научно-производственных подсистем, реализующих функциональные возможности гибкой организационно-технологической системы производства, ремонта, гарантийного и сервисного обслуживания проходческой техники и нестандартного бурового оборудования, отличающиеся тем, что обоснованы требования многоуровневой иерархии системы управления.

10. Сформулирована и научно обоснована современная парадигма производства горных машин и оборудования, отличающаяся тем, что доказана реальная эффективность межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства, которая базируется на интеграции системы высшего образования, вузовской и академической науки.

1. Щадов М.И. Основные направления развития угольной промышленности в двенадцатой пятилетке // Уголь. 1986. - № 3. - С. 3-8.

2. Христенко П.Н. Результаты промышленной проверки единых отраслевых нормативов скорости проведения подготовительных выработок //Совершенствование управление экономикой угольной промышленности УССР. -Донецк, 1985. С. 22 - 29.

3. Абрамсон Х.И., Калънщкий Я.Б. Резервы повышения эффективности горнопроходческих работ // Горн. журн. 1986. -№2. - 47 -49.

4. Малиованов Д.И. Исследование применения горнопроходческого оборудования при проведении горных выработок. М.: ЦНИИподземмаш, 1987. - 107 с.

5. Классификация вмещающих пород месторождений СССР по разрушаемости при работе проходческих машин / ИГД им .А.А.Скочинского. 1973,- 17 с.

6. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Губенков Е.К. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Научно-методические основы. Разрушение резцовым инструментом. М.: Наука, 1968. - 216 с.

7. Крутилин В.И., Гудков Г.Д., Дмитрак Ю.А. Повышение качества и технического уровня горнопроходческой техники // Уголь. -1986. -№ 10. -С. 40 42.

8. Локтионов A.B., Губин Н.И., Бусаров Ю.Ф. Совершенствование исполнительных органов проходческих комбайнов: Обзор / ЦНИЭИуголь. -М., 1984.-Вып 22.-29 с.

9. Апрапетян Л.Г., Гальперин В.Г., Юхжмов Д.И. Проходка горизонтальных горных выработок комбайнами за рубежом // Черн. металлургия. 1986. - № 1. - С. 2 - 18.

10. Малевич H.A. Горнопроходческие машины и комплексы. М.: Недра, 1980.-384 с.

11. Базер Я.И., Крутилин В.И., Соколов Ю.А. Проходческие комбайны. М.: Недра, 1974. - 304 с.

12. Кучеба П.К. Опыт проведения горизонтальных и наклонных горных выработок: Обзор / ЦНИЭИуголь. М.,1985. - 41 с.

13. Стреловые проходческие комбайны/ В.Е.Германов, И.И. Мельников, И.Д. Фишман и др. М.: Недра, 1978. - 200 с.

14. Малевич H.A. Применение проходческих комбайнов и комплексов на шахтах ФРГ. М.: ЦНЭИуголь, 1976. - 65 с.

15. Иностранные породопроходческие комбайны / Л.И.Барон, Л.Б. Глатман, С.JT.Загорский и др. М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1970. - 32 с.

16. Юхимов Я.И., Гальперин В.Г. Проведение горизонтальных выработок с помощью стреловых комбайнов избирательного действия // Шахт, стр-во. 1985. - № 1. - С. 27 - 29.

17. Юхимов Я.И., Гальперин В.Г. Стреловые комбайны для про- -ходки горизонтальных выработок в крепких породах // Горн. журн.

18. Мершенс Ф., Кляйнер Х-В Техника для машинной проходки выработки // Глюкауф.-1978.-№2. С.24-28

19. Мершенс Ф. Совершенствование проходческих комбайнов избирательного действия // Глюкауф.-1979.-№18. С.8-13

20. Больдт Г. Разработка и первый опыт эксплуатации комбайна избирательного действия для проходки породных выработок// Глюкауф.-1982.-№3. С.3-10

21. Jones С.Т. Heavy duty roadheading machines // Colliery Guardian. -1981. Vol.1230 №2. P.24-44,46,47

22. Robbins R.G Future of Mechanical Excavation in Underground Mining // Mining Engineering. 1984. Vol.36. - №6 - P.617 - 627

23. Green Peter Roadheaders sut shaup profiles // Coal Age. 1985, - Vol. 90.- №10.- P.62-67

24. John Adams Heavy duty roadheader modernized for tunneling // Highway and Heavy Constr. 1984 -Vol. 127 - № 12.- P.54-55

25. New roadheader from FRG //Mining Magazine. 1987 - Vol .157.-№2. -PI67

26. New roadheader for mining // Mining J.- 1987.- Vol.309.- №7943,-P.395

27. Tunnelling machines // Colliery Gaurd. 1986.-Vol.224.-№2.-P.91

28. OCT 12.44.268-85. Комбайны проходческие буровые. Определение параметров и сил разрушения на исполнительный орган, оснащенных дисковыми шарошками. Методика.-18.11.1985. Введ. 01.07.86. М.: Изд-во стандартов, 1985.- 112 с.

29. Трубицын. Е.Ф., Мультанов С.И., Леванковский И.А. Шарошечный инструмент для буровых и проходческих машин, используемых в угольной промышленности // Горн.оборуд.: Сер.2 1985. -№ 8. -С.3-5

30. Скоробогатов C.B. Исследование процесса разрушения горных пород коронкой, оснащенной дисковыми шарошками // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1979. - № 2. - С. 67 - 71.

31. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Загорский С.Л. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Разрушение шарошками. М.: Наука, 1969.- 151 с.

32. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Козлов.Ю.Н., Мельников Н.И. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Разрушение агрегированными инструментами. М.: Наука, 1977. 160 с.

33. Левин A.M., Звягинцев В.Н., Данилов В.Н. Дисковый шарошечный инструмент комбайна "Союз-19" // Уголь Украины. 1981 № 8. - С. 32 - 34.

34. Левин A.M. Шарошечный инструмент проходческого комбайна "Союз-19У" // Уголь Украины. 1987. -6. -С. 24 - 25.

35. Одуло Б.Г., Кутеко B.C. и др. Разрушение горных пород шарошками // Горные машины и автоматика. 1970. - Л 9 - 10 (126 - 127). -С. 46 - 49.

36. Гамильтон У.Г., Долингер Дж. Совершенствование шарошечного инструмента туннеле проходческих машин бурового действия // Глюкауф. 1980.-№17.-С. 13-19.

37. Глатман Л.Б., Логунцов Б.М., Позин Е.З. Инструмент очистных и проходческих машин // Горн, и нефтепромысловое машиностроение. М., -1978.-Т. 5.-215 с.

38. Деркач К.Ф. Исследование работы дисковых шарошек для проходческих комбайнов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новочеркасск, 1969.- 18 с.

39. Фишман И. Д. Исследование разрушения горных пород дисковыми шарошками применительно к созданию тоннеле проходческих комбайнов: Автореф. дис . канд. техн. наук. М., 1974. - 20 с.

40. Леванковский И.А. Разработка методов расчета нагруженности и износостойкости лобовых дисковых шарошек проходческих комбайнов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1983. - 15 с.

41. Степановский Е.Л. Определение рациональной геометрии тангенциальных дисковых шарошек с учетом их изнашивания: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Донецк, 1972. -*17 с.

42. Азерская К.Ф. Исследование основных факторов режима разрушения горных пород тангенциальными дисковыми шарошками: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М.: ИГД им.А.А.Скочинского, 1974. -17 с.

43. Безгубов А.П. Установление рациональных параметров процесса разрушения, горных пород дисковыми шарошками в уступном забое: Автореф дис. . канд. техн. наук. -М.,-1982. 16 с.

44. Комаров A.C. Результаты исследования разрушения горных пород дисковыми шарошками // Механизация горнопроход, работ. М., 1974. - № 10.-С. 99-113.

45. Комаров A.C. Аналитическое исследование параметров исполнительного органа с вращательно-поступательным движением дискового инструмента // Механизация горн, работ / ЦНИИподземмаш. -М., 1973.-№10.-С. 73-84.

46. Васильев В.И. О создании проходческих комплексов для проведения выработок по крепким породам // Уголь. 1983. - № 11. -С. 29 -32.

47. Левин A.M., Дейниченко Б.А., Святый H.A., Шептева Л.М. Метод расчета нагрузок на исполнительных органах буровых проходческих комбайнов, оснащенных дисковыми шарошками // Физ. техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1984. - № 4. - С. 53 - 59.

48. Валъдман И.Ш., Малахов И.'Н. и др. Комбайны бурового типа для проходки горизонтальных горных выработок: Обзор: Сер. Горное оборудование / ЦНИИТЭИтяжмаш. М., 1982. - J£ 32. - 2 с.

49. Иверовский E.H. Исследование и разработка бермовых органов породопроходческих комбайнов, оснащенных дисковыми шарошками. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М.: ИГД. им.А.А.Скочинского, 1977. -14 с.

50. Лаптев А.Г., Левин A.M.,. Святый H.A. Результаты испытаний и исследование режимов работы породопроходческого комбайна "Союз-19" // Горн, машины и средства автоматизации. -1981. № 6.- С. 37 - 39.

51. Гутман М.В. Исследование динамической нагруженности роторного исполнительного органа проходческого комбайна с дисковыми шарошками: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1974. - 13 с.

52. Карцев А.К., Деркач К.Ф. Проходческий комбайн роторного типа для крепких пород // Уголь Украины. 1978. - Л 2. -С. 27 - 29.

53. Кутеко B.C. Исследование работы дисковых шарошек //Торн, машины и автоматика. 1971. - № 6. - С. 14 - 16.

54. Пащевский А.Б., Курелин В.И., Лукач Л.М. Результаты испытаний проходческого комплекса "Союз-19У" // Механизация производства на шахтах УССР. Донецк,1986. - С. 91-98.

55. Гросекемпер Г. Возможности совершенствования передовых скважин при бурении скважин большого диаметра по породе // Глюкауф. -1970.-№ 15.-С. 25 -36.

56. Шахтные испытания экспериментального проходческого комбайна ЭПК на шахте "Октябрьская" треста Макеевуголь. Отчет о НИР двух этапов / Донгилроуглемаш. Донецк, 1963-64 гг. - 37 с.

57. A.c. 312939СССР, ЖИ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / С.В.Скоробогатов (СССР). Опубл. в Б.И. -1971 -№26.-С. .98.

58. A.c. 389250 СССР, МКИ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / Я.И.Базер, В.Е.Германов, Ю.Г.Храпов -(СССР). Опубл.в. Б.И. - 1973. -№ 29. - С. 123.

59. A.c. 907262 СССР, MM3 E 21 D9/10. Исполнительный орган проходческого комбайна / Г.М.Алексеев, М.В.Равцов, Л.Н.Макашов, Л.М.Беспальчик (СССР). Опубл. в Б.И. - 1982. - № 7. - С.152.

60. Дыдзинский Б.В., Курулов Г.И. Исполнительные органы с дисковым .породоразрушаюцим инструментом // Горноруд. пр-во (подзем, добыча желез, руд). Кривой Рог, 1977. - С. 55 - 57.

61. A.c. .386264 СССР, МКИ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган, проходческого комбайна / С.В.Скоробогатов (СССР). Опубл. в Б.И.1973,-№7.-С. 57.

62. Гипрорудмаш. Отчет по теме 1326 "Исследования по созданию комбайнов для проходки горизонтальных горных выработок сечением до 10 м2 в породах крепостью до 10 по шкале проф. М.М.Протодьяконе ва. Кривой Рог, 1974.

63. A.c. 443976 СССР, МКИ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / С.В.Скоробогатов, И.В.Спивак, Ю.Б.Московченко (СССР). Опубл. в Б.И. - 1974. - № 35. - С. 75.

64. A.c. 298742 СССР, МКИ3 Е 21 С 27/24. Комбайн для подрывки кровли / В.И.Долгов, Г.А.Ганзен и др. (СССР). Опубл. в Б.И. - 1971,- № 11.-С. 122.

65. A.c. 465476 СССР, МКИ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / С.В.Скоробогатов (СССР). Опубл.в Б.И. - 1975. -№12.-С. 66.

66. A.c. 443975 СССР, МКИ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / С.В.Скоробогатов (СССР). Опубл. в Б.И.1974.-№35.-С. 75.

67. A.c. 440486 СССР, МКИ3 -Е 21 С 27/24. Проходческий комбайн / А.М.Левин, Е.Н.Иверовский (СССР). Опубл. в Б.И. -.1974. -№31. - С. 87.

68. A.c. 457799 СССР, МКИ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / Ф.В.Костюкевич, И.А.Симонов (СССР). -Опубл. в Б.И. 1975. - и 3. - С. 76.

69. Патент Великобритании №2067262. Машина для выемки породы и полезных ископаемых. Torn Lin Malcolm, George Nichols, Rodney Vincent. №7932783; Заявлено 21.09.79; Опубл. 22.07.81

70. Определить рациональные схемы разрушения горных пород режущими инструментами: Отчет о НИР / ДонУГЙ; Руководитель .

71. Ю.Б.Московченко. № ГР 76068452; Инв. № Б 602178. - Донецк, 1976. 77 с.

72. Разработка рациональных параметров исполнительных органов для проходческих комбайнов избирательного действия: Отчет о НИР (заключительный) / ИГД им. A.A. Скочинского; Руководитель Л.Б.Глатман. № ГР 81068653; Инв. J6 02825009289. - М., 1981. - 82 с.

73. Гитман Я.Б. Установление рациональной скорости перемещения резцового и шарошечного инструмента проходческих комбайнов при разрушении горных пород: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 1986. -16 е.

74. Московченко Ю.В. Исследование режимов разрушения горных пород стреловидными исполнительными органами проходческих комбайнов, оснащенных дисковыми шарошками: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1977. - 19 с.

75. Скоробогатов С.В., Московченко Ю.В- Исследование нагрузок на дисковом исполнительном органе проходческого комбайна // Проектирование и реконструкция угол, предприятий. 1973. - и 5. -С. 28 -29.

76. Герике Б.Л. Некоторые особенности процесса разрушения крепких горных пород дисковым скалывающим инструментом. Кемерово, 1988. -12 с. - Деп. в ВИНИТИ 22.01.88, № 609-В88.

77. Нестеров В.И., Полкунов Ю.Г., Вернер В.Н. Оценка работоспособности очистных комбайнов с дисковыми шарошками на трудноразрушаемых пластах // Механизация очист. и проход, работ. -Кемерово, 1985.- С. 4 7.

78. Дорстевиц Г., Хендрикс X. О совершенствовании комбайнов для проходки горизонтальных выработок по абразивным крепким породам // Глюкауф. 1968. - №№6 8. - С. 1 - 4.

79. Загорский С.Л., Кибардина Т.Б. О рациональной схеме суппортных разрушающих органов проходческих комбайнов. М., 1984. -7 с. - Деп. в ЦНИЭИуголъ 17.08.84, J6 3098уп - 84.

80. Разработка и испытание исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия с дисковыми шарошками: Отчет о НИР (промежуточный) / ИГД им.А.А.Скочинского; Руководитель

81. И.А.Леванковский. № ГР 01860094526; Инв. К 02870008452. - Люберцы, 1987.-23 с.

82. Васильченко В.К. К вопросу о выборе рациональных параметров торгового исполнительного органа проходческого комбайна // Неуч, сообщ. ИГД им.А.А.Скочинского. М., 1973. - С. 67 - 70.

83. Определить параметры экспериментальных исполнительных органов проходческих комбайнов избирательного действия: Отчет о НИР / ДонУГИ; Руководитель Ю.В.Московченко. И ГР 01821042873; Инв. № 02840002874. - Донецк, 1984. - 70 с.

84. Азерская К.Ф. Исследование параметров режима разрушения горных пород тангенциальными дисковыми шарошками // Науч. сообщ. ИГД им .А. А. Скочинского. М., 1973. 106. - С. 55 - 58.

85. Храпов Ю.Г., Черемных М .И., Люлъчак И.М. и др. Исследование исполнительных органов проходческих комбайнов на полноразмерных стендах// Механизация горнопроход, работ: Тр. ЦНИИПодзем-шахтостроя. -М., 1968.-№б.-С. 232-250.

86. Манаков В.М. Выбор рациональных параметров исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия с шарошечным инструментом // Горн. журн. 1984. - № 6. - С. 41 - 43.

87. Манаков В.М., Безгубов А.П., Рогов А.к. Теоретические и экспериментальные исследования основных параметров исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия // Механизация горн, работ на .угол, шахтах. Тула, 1984. - С. 54-56.

88. Манаков В.М., Рогов А.Б. Создание исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия с шарошечным инструментом // Механизация горн, работ на угол, шахтах. Тула, 1985. -С. 104-ПО

89. Рогов А.Б. Математическая модель процесса врезания дискового исполнительного органа с тангенциальными шарошками в массив. Тула, 1988. - 13 с. - Дел. в ЩИЭИуголъ 20.05.88, № 4569-ул.

90. Постников М.М.- Аналитическая геометрия. М.: Наука, 1973.-752 с

91. Рогов А.Б., Безгубов А.П. Разработка шарошечного исполнительного органа проходческого комбайна избирательного действия. 2-я Всесоюзн. науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов угол, пром-сти. 1983. - С. 114.

92. Рогов А.Б.,- Катагаров H.H., Храпов Ю.Г. Универсальный стенд для исследования шарошечных исполнительных органов стрелового типа. .Тула, 1986. - 10 с. - Деп. в ЦЖЗИуголъ 03.10.86, № 3897-ул.

93. Барон Л.И., Глатман Л.Б, Контактная прочность горных пород. М.: Недра, 1966. - 228 с.

94. Барон Л.И., Койфман М.И., Чирков С.Е., Соломина И.А. Методика определения прочности горных пород на образцах полуправильной формы. М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1976. - 21 с.

95. ИЗ. Барон Л.И., Кузнецов A.B. Методика испытаний горных пород на абразивность. М.: ИГД им.А.А.Скочинского, 1960. - 17 с.

96. Длин A.M. Математическая статистика в технике. М.: Сов. наука, 1949. -216 с.

97. Зажигаев Л.С., Кишьян A.A., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978.-230 с.

98. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир, 1960.-160 с.

99. Глатман Л.Б., Красников Ю.Д., Шмарьян Е.М. Применение методов теории случайных функций для изучения процесса разрушения горных пород // Разрушение горн, пород шарошечным инструментом. -М., 1966.-с. 27 -37.

100. Бреннер В.А., Каралюс A.A., Палев П.П. Динамика проходческих комбайнов М.: Машиностроение, 1977. 224 с.

101. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. ~ 381 с.

102. Бреннер В.А., Толстов A.A., Казак А.Ю., Панова O.K. Методика статистической обработки случайных процессов. Тула: Тул-ПИ, 1986. -71 с.

103. Барон Л.И. Горно-технологическое породоведение. М.: Наука, 1977.-323 с.

104. Математическая статистика / В.М.Иванова, В.Н.Калинина, Л.А.Нешумова и др. М.: Высш.-шк., 1981. ~ 371 с.

105. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента: Справочное пособие. М.: Наука, 1971. - 192 с.

106. Каминский Л.С. Измерение связи (корреляция). Л.: ЛГУ, 1962.48 с.

107. Докукин A.B., Красников Ю.Д., Хургин З.Я. Корреляционный анализ нагрузок выемочных машин. М.: Наука, 1969. - 135 е.

108. Бреннер В.В., Воронов Ю.В. Математические методы для системотехников. Теория планирования эксперимента: Учеб. пособие. -Тула: ТулПИ, 1987.- 100 с.

109. Безгубов А.П., Рогов А.Б. Результаты стендовых исследований проходческого комбайна ПК-9р с шарошечным исполнительным органом //Механизация горн, работ на угол, шахтах. Тула: ТулПИ, 1986. - С. 81 -84.

110. Рогов А.Б., Безгубов А.П. Стендовые испытания шарошечного исполнительного органа ПК-9р на песчанике // Механизация горн, работ. -Тула.: ТулПИ, 1988. С. 53 -.56.

111. A.c. 1236101 СССР, ММ3 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган горного комбайна / В.А.Бреннер, Л.Г.Зысманов, И.П.Кавыршин, А.Б.Рогов и др. (СССР). Опубл. в Б.И. - 1986. - Л 21. - С. 126 :

112. A.c. 1423736 СССР, МКИ Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / В.А.Бреннер, А.Б.Рогов, А.В.Лопатченко, Л.Д.Баташева (СССР). Опубл. в Б.И. - 1988. - № 34. - С.155.

113. A.c. 1425317 СССР, МКИ4 Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна / В.А.Бреннер, А.Б.Рогов, А.В.Лопатченко, Л.Д.Баташева (СССР). Опубл. в Б.И. - 1988. - № 35. - С.73. :

114. A.c. 1472669 СССР, МКИ4Е 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна В.А.Бреннер, И.П.Кавыршин, А.Б.Рогов и др. (СССР). Опубл. в Б.И. - 1989. - № 14. - С. 121.

115. Прандтль Л. Результаты работ последнего времени по изучению турбулентности / Проблемы турбулентности. М. - Л. - 1936. - С. 9-34.

116. Prandtl L. Neuere Ergebnisse der Turdulenzforschung. V. - D. I. -№ 5.- 1933.

117. Prandtl L. Entstehung der Turbulenz. Z. f. angew. Math. u. Mech. -Т.11.-1931.

118. Рейнольде О. Динамическая теория движения жидкости несжимаемой вязкой жидкости и определение критерия / Проблемы турбулентности. М. - Л. - 1936. - С. 9-34.

119. Рейнольде А. Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях. М. - «Энергия». - 1979. - 405 с.

120. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. М.- Физматгиз.

121. Баренблатт Г. И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. -Л. -Метеоиздат. 1978.

122. Берд Э., Стюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса. М. - Химия. - 1974.

123. Брэдшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение. М. -Мир. - 1974.

124. Вулис Л.А., Кашкаров В.П. Теория струй вязкой жидкости. М. -Наука. - 1965.

125. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. М. - Высшая школа.1973.

126. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М. - Наука.1970.

127. Лыков А.В. Тепломассообмен. М. - Энергия. - 1972.

128. Прандтль Л. Гидромеханика. М. -Изд-во иностр. лит. - 1951.

129. Гаунсенд А. А. Структура турбулентного потока с поперечным сдвигом. М. - Изд-во иностр. лит.- 1959.

130. Чоу В. Г. Гидравлика открытых каналов. М.- Стройиздат.1969.

131. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М,- Наука. - 1974.

132. Шубауэр Г., Чен К. Турбулентное течение / Турбулентное течение и теплопередача. М.- Изд-во иностр. лит. - 1963.

133. Bradbury L. J. S., Castro I. P. A pulsed-wire technique for velocity measurement in highly turbulent flows. J. Fluid Mech. - 1971. - P. 657—691.

134. Bradbury L. J. S., Castro I. P. Some comments on heat-transfer laws for fine wires.—J. Fluid Mech.- 1972. 51 - P. 487—4.95.

135. Bradshaw P. The turbulence structure of equilibrium boundary layers.—J. Fluid Mech., 1967, 29, p. 625—645.

136. Bradshaw P. Experimental fluid mechanics. Oxford: Pergamon,1970.

137. Bradshaw P. The understanding and prediction of turbulent flow. — Aero Journal, 1972, 76, p. 405—418.

138. Bradshaw P., Ferriss D. H., Atwell N. P. Calculation of boundary layer development using the turbulent energy equation.—J. Fluid Mech., 1967, 28, p. 593—616.

139. Boothroyd К. O. Flowing gas-solids suspensions. London: Chapman and Hall, 1971.

140. Brundrett E., Baines W. D. The production and diffusion of vorticity in duct flows.—J. Fluid Mech., 1964, 19, p. 375—394.

141. Cockrell D. J. Fluid dynamic measurements in the industrial and medical environments. Leicester U. P., 1972.

142. Coles D. A survey of data for turbulent boundary layers with mass transfer. — Proceedings of a conference hold in London «Turbulent Shear Flows», AGARD—CP.93, 1971.

143. Coles D. The law of the wake in the turbulent boundary layer.—J. FluidMech. 1956, l,p. 191—226.

144. Coles D. Interfaces and intermittency in turbulent shear-flow. The mechanics of turbulence. — Proceedings of Symposium Held in Marseilles. New York: Gordon and Breach, 1964.

145. Computation of turbulent boundary layers. — Proceedings of Conference Orga-inzed by the Thermoscience Division. Department of Mechanical Engineerings, Stanford University, 1969.

146. Corrsin S. Turbulent flow. — Amer. Scientist, 1961, 49, p. 300—325.

147. Corrsin S. Turbulence: experimental methods, vol. VIII, 2, Handbuch derPhy-sik. Berlin: Springer, 1963.

148. Corrsin S., Kistler A. L. The free-stream boundaries of turbulent flows. U. S. Nat. Adv. Corn. Aero. Rep. 1244, 1955.

149. Davies G. T. Turbulence phenomena. New York: Academic Press,1972.

150. Drummond G. Steamside pressure gradients in surface condensers.— Proc. J. Mech. E., 1972, 186, p. 117—124.

151. Favre A. Mechanics of turbulence. — Proceedings of a Symposium Held in Mas-seilles. New York: Gordon and Breach, 1964.

152. Gartshore I. S. An experimental examination of the large-eddy equilibrium hypothesis. — J. Fluid Mech., 1966, 24, p. 84—98.

153. Gartshore I. S., Newman B. G. The turbulent wall jet in an arbitrary pressure gradient. Aeron. Quart., 1969, XX., p. 25—56.

154. Grant H. L. The large eddies of turbulent motion. — J. Fluid Mech., 1958,4, p. 149—190.

155. Hanjalic K., Launder B. E. Fully developed asymmetric flow in a plane channel.—J. Fluid Mech., 1972, 51, p. 301—335.

156. Head M. R., Patel V. C. Improved entrapment method for calculating turbulent boundary layer development. Rep. and Memo 3643. London: Aero. Rec. Council, 1968.

157. Henderson F. M. Open channel flow. New York: Macmillan, 1966. Hinze J. 0. Turbulent pipe-flow. — Proceedings of a Symposium Held in

158. Marseilles: The Mechanics of Turbulence. New York: Gordon and Breach, 1964.

159. Kline S. I. Observed structure features in turbulent and transitional boundary layers. Fluid Mechanics of Internat Flow. Amsterdam: Elsevir, 1967.

160. Knudsen 1. S., Katz D. L. Fluid dynamics and heat transfer. New York: McGraw-Hill, 1958.

161. Koch F. A., Gartshore 1. S. Temperature effects on hot wire anemometer calibrations—J. Physics, 1972, 5, p. 58—61.

162. Промысловые трубопроводы / В.Д. Куликов, A.B. Шибнев, А.Е. Яковлев, В.Н. Антипов. М.: «Недра». - 1994. - 300 с.

163. Бородавкин П.П., Березин B.JI. Сооружение магистральных трубопроводов. М.: «Недра». - 1977. - 407 с.

164. Кухлинг X. Справочник по физике. М.: «МИР». - 1982. - 519 с.

165. Неволин В.Г., Попов Г.И. Выбор оптимальных дозировок деэмульгатора // Защита металлов. 1981. - Т. 18, вып. 1. - С. 109,110.

166. Неволин В.Г. Использование низкочастотных гидродинамических вибраторов при подготовке нефтепромысловых сточных вод. Пермь. 1999. - 32 с.

167. Неволин В.Г., Поздеев О.В. Сухих Ю.М. Способ повышения структурно-механических свойств промывочных жидкостей приготовленных из местных глин / Нефтепромысловое дело. М. ВНИИОЭНГ, 1994. -Вып: 6.-21-23.

168. Неволин В.Г. Возможный механизм кавитационной зрозии // Журнал технической физики. 1980. - Т. 50, вып. 7. - С. 1487-1491.

169. Пирсол И. Кавитация. М.: Мир, 1975.

170. Неволин В.Г. Использование акустических колебаний при промысловой подготовке нефти. Пермь. 2001. - 52 с.

171. Балабышко A.M. Использование ультразвука для повышения надежности работы гидрофицированной горной техники. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1991. 32с.

172. Балабышко A.M. Рабочие жидкости гидросистем и опыт их производства в угольной промышленности: (Обзор). М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1992. 24 с.

173. Балабышко A.M., Зимин А.И, Ружицкий В.П. Гидромеханическое диспергирование, М.: Наука, 1998. - 331 с.

174. Балабышко A.M., Юдаев В.Ф. Роторные аппараты с модуляцией потока и их применение в промышленности. М.: Недра, 1992. 176 с.

175. Зимин А.И., Балабышко A.M., Ружицкий В.П. Определение кинематических параметров потока рабочей жидкости в прерывателе гидродинамического диспергатора // Уголь. 1995. № 2. С. 31-32.

176. Зимин А.И., Балабышко A.M., Старцев В.Н. Аналитический и компьютерный расчет режимов работы гидродинамического диспергатора //Уголь. 1996. №6. С. 26.

177. Зимин А.И. Математическая модель нестационарного течения жидкости через вращающийся и неподвижный каналы. М.,1995. 33 с. (Препр./ МВОКУ; 7-95).

178. Ружицкий В.П. Гидромеханический диспергатор для приготовления рабочих жидкостей. М.: МВОКУ, 1995. 52 с.

179. Арзуманов Э.С. О зависимости критического числа кавитации от коэффициента сопротивления регулирующих клапанов. «Труды института НИИавтоматика», 1967, вып. XXXI, с. 51-60.

180. Горшков A.C., Русецкий A.A. Кавитационные трубы. JI. «Судостроение», 1972. 192с.

181. Горшков A.C., Гончаров Н.Т. «Воздействие кавитации в жидкости». «Труды акустического института», 1969, вып. VI, с. 30 - 38.

182. Жестков A.A. Кавитационные характеристики затворов. -«Водоснабжение и санитарная техника», 1969, № 12, с. 1-3.

183. Ильичев В.И. Кавитационная прочность жидкости и возникновение кавитации. «Труды акустического института», 1969, вып. VI, с. 16-29.

184. Казеев А.И. Кавитация в регулирующих клапанах. «Труды института НИИавтоматика», 1964, вып. XVII, с. 29-53.

185. КозыревС.П. О кавитации в вязкой жидкости. В кн.: Развитие гидродинамической теории смазки. М., «Наука», 1970, с. 44-64.

186. Пешков М.А. Кавитационные характеристики местных сопротивлений трубопроводов. «Теплоэнергетика», 1960, № 12, с. 59-62.

187. Перник А.Д. Проблемы кавитации, JL, «Судостроение», 1966,440 с.