автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Разработка метода расчета эффективности процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления и обоснование параметров устройства для их получения применительно к проходческим комбайнам

На правах рукописи

ПОЛЯКОВ Алексей Вячеславович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СТРУЯМИ ВОДЫ СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПРОХОДЧЕСКИМ КОМБАЙНАМ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула - 2006

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

Научный руководитель — Заслуженный деятель науки и техники РФ лауреат Государственной премии СССР, докт. техн. наук, проф. Бреннер В.А.

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. Картавый Николай Григорьевич канд. техн. наук, доц. Демин Константин Вячеславович

Ведущее предприятие — ООО «Скуратовский машиностроительный завод»

Защита состоится « » 2006 г. в часов на заседании диссерта-

ционного совета Д 212. 271.04 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, ауд. 6-311).

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

Автореферат разослан (<3@ » г.

диссертационного совета

Ученый секретарь

О.М. Пискунов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проводимые в последнее время в России и за рубежом научные исследования, направленные на изыскание новых способов и средств разрушения горных пород показывают, что повышение производительности проходческих комбайнов без увеличения их габаритов и массы и расширение области их применения на породы повышенной крепости может быть достигнуто на основе гидромеханического способа разрушения, заключающегося в комбинированном воздействии на породный массив высокоскоростных струй воды и механического инструмента. С точки зрения интенсификации процесса разрушения крепких горных пород, предпочтение следует отдавать щелевой схеме гидромеханического способа разрушения, при которой производится нарезание опережающей щели высокоскоростной струей воды с последующим скалыванием межщелевых целиков механическим инструментом. Эффективность щелевого разрушения в значительной степени определяется глубиной нарезаемой щели. Как показывают расчеты, глубина щели, нарезаемая в крепких горных породах струями воды давлением до 200 МПа, оказывается недостаточной (не более 3 мм) для эффективного ослабления массива и, как следствие, снижения нагруженности механического инструмента. Применение же струй воды сверхвысокого давления (более 200 МПа) позволит повысить производительность процесса щелеобразования и расширить область применения гидромеханических исполнительных органов, работающих по щелевой схеме, на более крепкие породы.

Однако, если вопрос о закономерностях разрушения пород струями воды давлением до 200 МПа достаточно хорошо изучен, то процесс нарезания щеяей струями сверхвысокого давления еще недостаточно исследован. Известные зависимости по определению глубины щели, прорезаемой струей воды сверхвысокого давления, носят во многих случаях фрагментарный характер, поскольку не учитывают влияние на процесс щелеобразования ряда основных факторов. В связи с этим отсутствует метод расчета эффективности резания горных пород струями воды сверхвысокого давления, который позволил бы установить взаимосвязь основных показателей и параметров процесса щелеобразования.

Кроме того, для создания сверхвысокого давления требуются преобразователи (повысители) давления мультипликаторного типа, как наиболее приемлемые с точки зрения агрегатирования их с исполнительными органами проходческих комбайнов. Одним из элементов преобразователя давления, во многом определяющем его КПД, является уплотнение. При этом в преобразователях сверхвысокого давления наиболее широкое распространение нашли бесконтактные уплотнения, повышение эффективности работы которых (снижение утечек жидкости через зазор уплотнения) достигается введением в них вязкой запирающей жидкости.

Однако отсутствие практических рекомендаций по конструктивному исполнению и параметрам бесконтактного уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью сдерживает широкое практическое использование пре-

образователен давления и требует, наряду с разработкой метода расчета эффективности процесса щелеобразования, проведения исследований и в этом направлении, что и определяет актуальность работы.

Цель работы. Разработка метода расчета эффективности процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления на основе установленных закономерностей процесса щелеобразования для обоснования и выбора параметров преобразователя сверхвысокого давления, оснащенного бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью, обеспечивающих повышение производительности гидроструйного разрушения и расширение области его применения на крепкие породы.

Идея работы. Эффективность гидроструйного разрушения горных пород достигается за счет использования струй воды сверхвысокого давления на основе установленных закономерностей процесса щелеобразования с учетом особенностей работы преобразователя сверхвысокого давления, оснащенного бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью.

Работа соответствует шифру специальности 05.05.06 — Горные машины, ее формуле, а также пунктам «Изучение закономерностей внешних и внутренних рабочих процессов в горных машинах, комплексах и агрегатах с учетом внешней среды», «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы машин и оборудования и их элементов», «Обоснование и выбор конструктивных и схемных решений машин и оборудования во взаимосвязи с горнотехническими условиями, эргономическими и экологическими требованиями» области исследования.

Метод исследования - комплексный, включающий научный анализ и обобщение опыта создания и использования струй воды высокого и сверхвысокого давления для резания различных материалов и горных пород; результатов ранее выполненных работ по расчету, проектированию и опыту эксплуатации источников воды высокого и сверхвысокого давления; экспериментальные исследования процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления в стендовых условиях; анализ и обработку экспериментальных данных с применением методов теории вероятностей и математической статистики, а также методов теории подобия и размерностей; сопоставление экспериментальных и расчетных данных; теоретические исследования с построением математической модели процесса работы бесконтактного уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью, проведение и обработку результатов численных экспериментов и их экспериментальную проверку в стендовых условиях.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

I. Установлены закономерности процесса резания горных пород различной прочности струями воды сверхвысокого давления с учетом их гидравлических и режимных параметров и длины цилиндрического участка проточной части струеформирующей насадки, позволяющие обоснованно определять глубину щели.

2. Разработан метод расчета эффективности процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления, обеспечивающий возможность расчета и выбора гидравлических параметров мультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления.

3. Разработана математическая модель процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью, выполненного в виде гребешковой гильзы, учитывающая влияние изменения давления, вязкости и температуры жидкости по длине уплотнения, его геометрии, рабочих зазоров, жесткости гильзы и элементов гидромультипликатора и позволяющая рассчитывать объем утечек рабочей жидкости, обеспечивающий обоснованный выбор параметров уплотнения и гидромультипликатора.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- корректностью постановки задач исследований;

- достаточным и статистически обоснованным объемом и представительностью выполненных экспериментальных исследований в стендовых условиях;

- корректным применением методов теории вероятностей и математической статистики, а также методов теории подобия и размерностей при обработке и анализе экспериментальных данных по резанию горных пород струями воды сверхвысокого давления и удовлетворительной сходимостью (отклонения не превышают 22 %) экспериментальных и расчетных данных;

- представительным объемом данных численного эксперимента, удовлетворительной сходимостью результатов расчета режимов работы бесконтактного уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью по математической модели с результатами экспериментальных исследований в стендовых условиях;

- опытом использования основных положений методик расчета и проектирования преобразователей давления мультипликаторного типа.

Научное значение работы заключается в разработке метода расчета эффективности процесса резания горных пород различной прочности струями воды сверхвысокого давления с учетом их гидравлических и режимных параметров и геометрии струеформирующей насадки, а также математического описания процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения с запирающей жидкостью, что позволяет управлять процессом щелеобразования и производить расчет и обоснованный выбор параметров преобразователя сверхвысокого давления, обеспечивающих повышение эффективности применения высокоскоростных струй воды.

Практическое значение работы:

- разработана конструкция преобразователя сверхвысокого давления, гидромультипликатор второй ступени сжатия которого оснащен бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью;

- разработана конструкция стендовой установки, обеспечивающая исследование процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления в широком диапазоне изменения режимных и гидравлических параметров и ре-

гистрацию показателей процесса работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью;

- определен диапазон рациональных значений расстояния между срезом струеформирующей насадки и поверхностью горной породы, при которых достигается максимальная глубина щели;

- получены расчетные зависимости для определения рациональной скорости перемещения струи воды сверхвысокого давления над поверхностью горной породы, обеспечивающей максимальную скорость приращения боковой поверхности щели, и глубины щели, прорезаемой струей воды в горных породах;

- разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета показателей работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью для преобразователя сверхвысокого давления;

- разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления.

Реализация результатов работы. Методики расчета показателей работы бесконтактного уплотнение с запирающей жидкостью и основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия для преобразователя сверхвысокого давления, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

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

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2003-2006 гг.); научном симпозиуме «Неделя горняка» в МГГУ (г. Москва, 2006 г.); 2-ой международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2005 г.); 7-ой научно-технической конференции ученых, аспирантов и студентов (НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Новомосковск, 2005 г.); 15-ой научной конференции профессорско-преподавательского состава и сотрудников НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева (г. Новомосковск, 2006 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 91 странице машинописного текста, содержит 74 рисунка, 17 таблиц, список использованной литературы из 95 наименований и 1 приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ результатов исследований, выполненных Ю.В. Антиповым, В.А. Бреннером, В.Е. Бафталовским, Ю.А. Гольдиным, К.В. Деминым, И.И. Дорошенко, А.Б. Жабиным, И.В. Иванушкиным, Ю.Г. Коняшиным, И.А. Кузьмичом, И.М. Лавитом, В.Г. Мерзляковым, Г.П. Никоновым, А.Е. Пушкаревым, С.Е. Харламовым, М.М. Щеголевским и другими учеными, свидетельствует, в частности, о том, что одной из схем гидромеханического способа разрушения горных пород применительно к исполнительным органам проходческих комбайнов является щелевая схема разрушения. Однако, при разрушении пород средней и выше средней крепости глубины щели, нарезаемой струей воды давлением до 200 МПа, не всегда достаточно для последующего эффективного разрушения породных целиков механическим инструментом. Тем не менее, как показывает анализ, повышение эффективности процесса щелеобразования, связанное прежде всего с увеличением глубины щели (производительности), может быть достигнуто за счет создания и применения струй воды сверхвысокого давления (более 200 МПа).

Большой вклад в изучение струй воды сверхвысокого давления и резания ими различных материалов внесли P.A. Тихомиров, М. Hashish, Н. Blickwedel, Н. Oweinah, R. Kovacevic и другие ученые. Было установлено, что струи воды сверхвысокого давления являются весьма эффективным инструментом для резания большинства пластиков и металлов. Однако резание ими горных пород еще не получило такого широкого распространения как, например, резание полимерных материалов и металлов. В настоящее время широкое использование струй воды сверхвысокого давления в гидромеханических исполнительных органах проходческих комбайнов затруднено по следующим причинам:

- не установлены закономерности процесса нарезания щелей в горных породах в зависимости от гидравлических, геометрических и режимных параметров струй воды сверхвысокого давления;

- не обоснован и не выбран критерий оценки сопротивляемости горных пород разрушению струями воды сверхвысокого давления;

- не разработан метод расчета глубины прорезаемой щели, который связывал бы основные показатели и параметры процесса щелеобразования единой функциональной зависимостью, позволяющей целенаправленно управлять им и обоснованно прогнозировать его количественные результаты.

Наряду с этим одним из сдерживающих факторов применения струй воды сверхвысокого давления в гидромеханических исполнительных органах проходческих комбайнов является отсутствие соответствующих устройств для их получения. Анализ опыта создания высоконапорного оборудования для реализации гидроструйных технологий показывает, что одним из вариантов создания такой техники является использование принципа многоступенчатого сжатия воды, в частности двухступенчатого сжатия. Принимая во внимание существующие ограничения по размещению автономного источника воды сверхвысокого давления общепромышленного применения (в большинстве случаев зару-

бежного производства) в выработке шахты и по встраиванию преобразователя давления в режущую коронку исполнительного органа проходческого комбайна, наиболее приемлемым вариантом, реализующим этот принцип, является использование в обеих ступенях сжатия преобразователей мультипликаторного типа. В этом случае мультипликатор второй ступени сжатия может быть встроен в режущую коронку исполнительного органа, а первой ступени - размещен автономно на раме комбайна или в горной выработке. В то же время при использовании этой схемы практически нет конструктивных ограничений для повышения давления до 500 МПа и более.

При этом на эффективность работы преобразователя сверхвысокого давления мультипликаторного типа влияет конструкция его основных узлов: корпуса, плунжера и системы уплотнений. Выбор конструкции корпуса и плунжера не вызывает затруднений, а расчет их геометрических размеров и прочностных характеристик проводится по известным и апробированным методикам. Поэтому наиболее остро встает вопрос выбора конструкции и подбора размеров уплотнения сверхвысокого давления. Испытания и последующая эксплуатация преобразователей давления на базе мультипликаторов, оснащенных контактными уплотнениями с некомпенсированной площадью, показывают, что они могут эффективно эксплуатироваться при давлении до 160 МПа. Поэтому в преобразователях сверхвысокого давления единственно пригодными будут бесконтактные уплотнения. Из всей номенклатуры бесконтактных уплотнений наиболее распространенными и широко применяющимися являются щелевые -уплотнения.

Конструкция бесконтактного щелевого уплотнения, выполненного в виде тонкостенной гильзы с кольцевыми камерами противодавления, предложенная Ю.В. Антиповым, показала эффективность работы при давлении до 200 МПа. Однако, при работе на сверхвысоких давлениях утечки жидкости через зазоры такого уплотнения становятся соизмеримы с производительностью мультипликатора, снижение объема которых может быть достигнуто за счет подвода к бесконтактному уплотнению запирающей (более вязкой) жидкости.

При этом процесс эффективной работы бесконтактного щелевого уплотнения с запирающей жидкостью зависит от большого числа разнородных факторов и имеет сложный характер с труднопрогнозируемыми значениями перепада.давления по длине гильзы и объема утечек жидкости через зазоры. Все это наряду с необходимостью проведения экспериментальных исследований по определению перепада давления по длине гильзы и объема утечек через зазоры вызывает и необходимость разработки математической модели процесса работы уплотнения, которая связывала бы основные показатели процесса работы уплотнения и влияющие на него факторы и позволяла бы целенаправленно управлять их изменением и обоснованно прогнозировать количественные и качественные результаты, а также являлась бы основой для разработки методик расчета основных геометрических параметров такого уплотнения и преобразователя сверхвысокого давления в целом.

Р*. ЪЛ

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

- установить влияние геометрических, гидравлических и режимных параметров струеформирующей насадки, а также прочности горных пород на показатели процесса разрушения;

- разработать метод расчета эффективности процесса резания горных пород струей воды сверхвысокого давления;

- разработать математическую модель процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью для гидромультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления;

- провести теоретические (в виде численных экспериментов) и экспериментальные исследования процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью, и для оценки адекватности математической модели реальному процессу сопоставить их результаты;

- разработать методики расчета основных параметров и показателей работы гидромультипликатора второй ступени сжатия, оснащенного бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью, для преобразователя сверхвысокого давления.

Процесс нарезания щелей в породном массиве струей воды сверхвысокого давления с учетом присущих ему особенностей (рис. 1) определяется следующими основными факторами: гидравлическими параметрами струи воды, включающими давление воды перед струеформирующей насадкой Р0 (скорость истечения струи воды из струеформирующей насадки 50) и диаметр отверстия струеформирующей насадки (!0, определяющий расход воды; длиной цилиндрического участка 1Ц проточной

части струеформирующей насадки; режимными параметрами струи воды, а именно скоростью перемещения струе-формирующего устройства 3„, расстоянием между срезом струеформирующей насадки и поверхностью породы /0и количеством проходов струи по щели и; а также прочностными свойствами горных пород.

В качестве основных критериев оценки эффективности процесса нарезания щелей в горных породах струей воды сверхвысокого давления были приня-

Рис.1. Основные факторы и показатели, определяющие и характеризующие процесс резания горных пород струей воды сверхвысокого давления:

1 - струеформирующее устройство;

2 — горная порода

ты глубина прорезаемой щели Л и скорость приращения боковой поверхности щели Г„ = А-9п.

Для установления закономерностей процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления и проверки результатов теоретических исследований процесса работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью проведены экспериментальные исследования. Для этого разработана экспериментальная стендовая установка, реализующая принцип двухступенчатого сжатия воды. В качестве преобразователя давления первой ступени сжатия использовался мультипликатор двухстороннего действия, обеспечивающий давление воды до 120 МПа и ее расход до 25 л/мин, а второй ступени сжатия -мультипликатор одностороннего действия, позволяющий получать давление воды до 500 МПа, в корпусе которого была запрессована гребешковая гильза с запирающей жидкостью. Породные блоки с различными пределами прочности на одноосное сжатие крепились на поворотном столе стенда.

Влияние предела прочности горных пород на одноосное сжатие на глубину щели исследовалось при резании пород с сгсм. = 11,5 — 159,1 МПа при давлении воды перед насадкой Р0 = 400 МПа, диаметре отверстия струефор-мирующей насадки </0 =0,4-10-3 м, расстоянии от среза струеформирующей насадки до образца горной породы = 5 • 10_3 м и скорости перемещения струи воды относительно образца горной породы 9п = 25 - Ю-3 м/с за один проход. Установлено, что глубина щели и предел прочности горных пород на сжатие связаны между собой тесной степенной зависимостью с индексом корреляции 0,82. Это свидетельствует о том, что предел прочности на одноосное сжатие может быть принят в качестве критерия оценки сопротивляемости горных пород разрушению струями воды сверхвысокого давления.

Влияние расстояния от среза струеформирующей насадки до поверхности горной породы на глубину щели Л изучалось на образцах горных пород с асж= 11»5; 68,8 и 88,2 МПа при давлении воды перед насадкой Р0 =200, 250, 300 и 400 МПа. Диаметр отверстия струеформирующей насадки принимался равным 0,2; 0,3; 0,4 и 0,6-10"3 м, скорость перемещения струи воды сверхвысокого давления относительно образца горной породы Зп = 25-10'3м/с. Расстояние от среза струеформирующей насадки до поверхности горной породы /0 изменялось от 2 до 200-10-3 м.

Анализ зависимости Л = /(/0) показывает, что с увеличением расстояния /0 вначале происходит возрастание глубины прорезаемой щели Л, а затем уменьшение ее во всем диапазоне значений 10 независимо от давления воды, диаметра отверстия струеформирующей насадки и прочности горных пород на сжатие. Установлено, что наиболее эффективно нарезание щели происходит при значениях/0 в пределах (4 —б)-10~3 м.

Исследования влияния количества проходов струи воды на глубину щели проводились на образцах горных пород с асж =27,3 и 68,8 МПа. Параметры струи воды и режимы резания были следующими: давление воды Р0 = 250 МПа, диаметр отверстия струефор-мирующей насадки = 0,4 и

0,6-Ю-3 м, расстояние между срезом струеформирующей насадки и поверхностью горной породы /о = 5-10-3 м и скорость перемещения струи воды относительно образца горной породы |9Л=25-10~3 м/с. Количество проходов изменялось от 1 до 10. Установлено, что при увеличении количества проходов струи по щели прирост ее глубины вначале происходит пропорционально ему, а затем при неизменном расположении насадки относительно поверхности разрушаемого образца горной породы уменьшается, причем более интенсивно для струи меньшего диаметра.

Для определения влияния давления воды и диаметра отверстия струеформирующей насадки на глубину щели проведены исследования на породах с сг =27,3; 68,8 и 88,2

ыо ', «о

Рис. 2. Зависимость глубины прорезаемой щели А от давления воды Р0:

а - при (Гас = 27,3 МПа; б - при сгсж = 68,8 МПа; в -при <Тсс = 88,2 МПа; 1- при Л> = 0,2Ю"3 м; 2- при </<, - 0,310"' м; 3 - при <1о = 0,4-10"3 м; 4 - при (¡о = 0,6-10"3 м; 5 - при (¡о = 0,8-10"3 м

МПа. Давление воды изменялось от 100 до

500 МПа, диаметр отверстия

струеформирующей насадки принимался равным 0,2; 0,3; 0,4; 0,6 и 0,8-10" м, скорость перемещения струи воды относительно образца горной породы 9П = 25 ■ Ю-3 м/с и расстояние между срезом струеформирующей насадки и поверхностью горной породы /0=5-Ю-3 м. Анализ результатов исследований (рис. 2) показывает, что повышение давления воды от 200 до 500 МПа приводит

к увеличению глубины щели в 5,6 — 29,5 раз, а изменение диаметра отверстия струеформирующей насадки от 0,2 до 0,8-10~3 м вызывает рост глубины щели в 10,6 - 29 раз при разрушении пород с сгсж от 88,2 до 27,3 МПа соответственно.

Исследования влияния скорости перемещения струи воды относительно разрушаемой породы $„ на глубину щели и скорость приращения ее боковой поверхности F0 проводились при резании пород с сгсж =33,5; 68,8 и 88,2 МПа. Опыты выполнялись при давлении воды 200, 250, 300 и 400 МПа, диаметре отверстия струеформирующей насадки 0,4-Ю-3 м, расстоянии от среза струеформирующей насадки до горной породы 5-Ю-3 м. Скорость перемещения струи воды относительно образца горной породы Зп составляла 1, 5, 10, 25 и

50 -10~3 м/с. Получено, что при резании горных пород различной прочности при всех значениях давления воды с увеличением скорости 9п глубина щели Л интенсивно уменьшается, а скорость приращения боковой поверхности щели сначала возрастает, достигая максимума, а затем снижается.

В результате анализа и обработки экспериментальных данных получена расчетная формула для определения рациональной скорости перемещения струи воды сверхвысокого давления над поверхностью горной породы, соответствующей максимальной скорости приращения боковой поверхности щели,

Эпрац = 10"3 • Р\ ■ {асж -10"2 -0,9)-<г„,с(б,5Р0 - 0,84)+ 0,57Р0 -50,98. (1)

Индекс корреляции для выражения (1) составил 0,87, коэффициент вариации опытных данных относительно расчетных - 13,7 %, а критерий Фишера F = 19,3. Критическое значение критерия Фишера при 5 % уровне значимости составило 4,25, что подтверждает адекватность полученной зависимости (1) экспериментальным данным. Значения коэффициентов в уравнении (1) выдерживают проверку на значимость по критерию Стьюдента.

Таким образом, функциональная зависимость между глубиной прорезаемой щели и основными факторами может быть представлена в следующем виде:

Ь = f{P0,d0,l0,l4,3,0&o'<Tc»cin)- (2)

Анализ зависимости (2), приведенный в диссертации с применением методов теории подобия и размерностей, позволил установить, что величины Р0, d0 и 30 имеют независимые размерности. С учетом этого зависимость (2) примет следующий, более простой, вид:

¿М-<МЧ (з)

0 \^сж 1ц $0 )

Здесь и функция, и аргументы - безразмерные величины.

В результате обработки экспериментальных данных была получена расчетная зависимость, позволяющая определять глубину прорезаемой щели с

учетом длины цилиндрического участка проточной части струеформирующей насадки, гидравлических и режимных параметров струи воды сверхвысокого давления, а также прочности горных пород,

Г „ \0.9? f . / „ \0,75

¿—Ш {£) (Й (4)

Индекс корреляции для зависимости (4) составил 0,88, а критерий Фишера F —177,8. Критическое значение критерия Фишера при 5% уровне значимости составило 8,53, что подтверждает адекватность полученной зависимости экспериментальным данным. Значения коэффициентов в .уравнении (4) выдерживают проверку на значимость по критерию Стьюдента. Коэффициент вариации опытных данных, относительно расчетных, составил 21,2 %, что соответствует III классу точности классификационной шкалы горно-технологических показателей и расчетов и указывает на удовлетворительную сходимость расчетных и экспериментальных данных.

В качестве основных показателей процесса работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью были приняты перепад давления по длине гильзы и объем утечек через нее. Для определения этих показателей разработана математическая модель, расчетная схема которой представлена на рис. 3. Принцип работы уплотнения состоит в следующем. При рабочем ходе плунжера 2 (движение вправо) давление в рабочей камере 6 возрастает и достигает максимального значения Р0. Под действием давления Р0 с помощью импульсного механизма подачи 7 возрастает и давление запирающей жидкости (минерального масла), поступающей в первую, со стороны рабочей камеры б, камеру противодавления 3, образованную двумя соседними гребешками гильзы. Под действием давления Р0 в силу вязкости воды и наличия конструктивных зазоров в парах «гильза-плунжер» и «гильза-корпус» происходят ее утечки объемом Q. При этом одна их часть протекает по регламентированному зазору между плунжером 2 и гильзой 5, а вторая, смешиваясь с запирающей жидко-

1 - корпус мультипликатора; 2 - плунжер; 3 - камеры противодавления; 4 - каналы; 5 - гребешковая гильза; 6 -рабочая камера мультипликатора; 7 - импульсный механизм подачи запирающей жидкости; 8 - проставка

стью, попадает через каналы 4 в камеры противодавления Там, воздействуя на стенки корпуса мультипликатора 1 и внешнюю стенку гильзы 5, жидкость стремится сжать гильзу, что уменьшает натяг в паре «гильза-корпус». Таким образом, пройдя последовательно через зазоры, сверления и кольцевые каналы, образованные плунжером, гильзой и корпусом, утечки жидкости уходят в слив.

При этом предполагается, что кольцевые зазоры в соединении «гильза - плунжер» и «гильза — корпус» являются концентричными; радиальная деформация стенок гильзы, корпуса мультипликатора и плунжера равномерна в поперечном сечении; радиальные каналы в корпусе гильзы позволяют равномерно распределять давление жидкости по всему кольцевому зазору в данном сечении; величина гидравлического сопротивления является обратной величиной от гидравлической проводимости (по аналогии с электрическим сопротивлением).

Для определения объема утечек уплотнение разбивается на / участков (см. рис. 3) по числу гребешков гильзы, представляющих собой последовательно-параллельный ряд конических кольцевых зазоров. При этом было установлено, что режим течения жидкости в зазорах является ламинарным.

Объем утечек в кольцевом коническом зазоре определяется по формуле

где б, - объем утечек рабочей жидкости в /-ом кольцевом зазоре; Рот и Ро1к — давление жидкости в начале и конце / - ого кольцевого зазора, соответственно; 8Ш и 8Ы - начальный и конечный зазоры на »'-ом участке, соответственно; -длина I -ого участка.

При определении объема утечек в паре «гильза — корпус» в формуле (5) необходимо вместо диаметра плунжера <1 подставить наружный диаметр гильзы йг, а вместо 5Ы и соответственно Д,-„ и А!к.

Текущие значения радиальных зазоров 8Ш и 5Ы (натягов А/и и А,„), исходя из значений деформаций корпуса, гильзы и плунжера, определяются с учетом распределения давления жидкости по длине гильзы по следующим формулам:

где 8 и А- конструктивные зазоры и натяги в каждой паре, соответственно; ип1 - деформация диаметра плунжера с! на / — ом участке, вызванная давлением жидкости в радиальном и осевом направлениях; иг1 и Vг1 - деформации / -ого участка по внутреннему йг1 и наружному Вг1 диаметрам гильзы, соот-

8,-=8- и,„- + иг; + А,- =Д + нК1.-£/г1. +АД

Н|

(б)

ветственно; ик1 - деформация I - ого участка внутреннего диаметра корпуса мультипликатора с1к!; и Ад,- - изменение зазора в паре «плунжер — гильза» и натяга в паре «гильза - корпус» на /— том участке в результате действия тепловых деформаций, соответственно. ■

Потребный усредненный объем запирающей жидкости рассчитывается по зависимости

0*=0У-к. (7)

где к - число двойных ходов плунжера; - объемный расход масла, отводимый в дренажную линию за один рабочий ход плунжера.

Учитывая, что при дросселировании рабочей жидкости через радиальные зазоры будет изменяться ее вязкость вследствие изменения температуры и давления, а объем утечек зависит от текущих значений зазоров, определяемых из эпюры давления, данная задача решается только с применением численных методов. Поэтому для ее решения предлагается использовать метод последовательных приближений со следующим алгоритмом.

1. Принимая вязкость рабочей жидкости = рассчитывают эпюру падения давления по длине гильзы, которая на начальном этапе принимается линейной, и определяют значения деформаций гильзы, корпуса и плунжера.

2. С учетом полученной эпюры давления определяют условные утечки жидкости по участкам гильзы по зависимости (5), на каждом из которых используются средние значения давления, температуры и вязкости жидкости.

3. Исходя из того, что утечки жидкости по участкам должны быть одинаковыми, а суммарный перепад давления должен быть равным рабочему давлению мультипликатора Р0 для среднего объема утечек, удовлетворяющего указанным выше условиям, пересчитывают вязкость жидкости и эпюру давления по участкам гильзы.

4. По расчетной (пересчитанной, см. п. 3) эпюре давления пересчитывают и аппроксимируют деформации гильзы, корпуса и плунжера и повторяют расчеты по п.п. 2 и 3, при этом пользуясь уточненными значениями деформаций.

Цикл расчетов повторяется до тех пор, пока расхождения между значениями утечек по контролируемым участкам уплотнения не станут менее наперед заданной величины погрешности.

Предложенный численный метод для расчета перепада давления по длине гильзы и объема утечек через уплотнение был использован при разработке методики расчета уплотнения и реализован в прикладной программе.

Расчет перепада давления воды по длине гильзы и объема утечек при теоретических исследованиях процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения с запирающей жидкостью проводился для гильзы с различным расположением гребешков, а также с изменением зазоров в паре «гильза - плунжер», натягов в паре «гильза - корпус» и диаметра корпуса мультипликатора.

Анализ результатов расчета показывает, что графики падения давления по длине гильзы в зависимости от зазора в паре «гильза - плунжер» (рис. 4) и натяга в паре «гильза - корпус» (рис. 5) носят криволинейный характер. Пунктирной прямой на рис. 4 и 5 обозначен оптимальный режим работы уплотнения, характеризующийся равномерным падением давления по длине гильзы. Более резкое падение давления наблюдается на начальных участках гильзы, а на конечных - более плавное. Объем утечек с увеличением Д (рис. 6) возрастает. При этом рекомендуется значения зазора в паре «плунжер — гильза» выбирать в пределах от 0 до 25 мкм, а значения натяга в паре «корпус-гильза» -исходя из условия обеспечения наиболее равномерного падения давления по длине гильзы.

р». ,

40« 300 200

\ V

ч^ ^ N 3 /

ч 1 N Ч ч ч ^^ ^ 2

ч \ к ч

Ь , .чч

Рис. 4. Зависимость падения давления рабо- Рис. 5. Зависимость падения давления рабочей жидкости по длине гильзы от конструк- чей жидкости по длине гильзы от конструктивного зазора в паре «гильза — плунжер»: тивного натяга в паре «гильза — корпус»: 1 - при 8= 10 мкм; 2 - при 8= 5мкм; 3 - при 1 - при Д=- 15 мкм; 2 - при Д=0 мкм; 3 - при

8= 20 мкм

Д= + 10 мкм

О,

Л/МИН

0,8 0,6 0,4 0,2 0

---*

Рис. 6. Зависимости объема утечек рабочей жидкости от зазора в паре «плунжер (а) и натяга в паре «гильза - корпус» (б)

- гильза»

Установлено, что при более частом расположении гребешков гильзы со стороны высокого давления кривая перепада давления имеет более плавный характер, а длина уплотнения задействована более полно и имеет самый низкий объем утечек (£? = 0,03л/мин). Показано, что увеличение наружного диаметра корпуса мультипликатора влечет за собой более равномерное падение давления по длине гильзы из-за снижения деформаций (рабочих зазоров). Кроме того, увеличение наружного диаметра корпуса мультипликатора приводит к снижению объема утечек рабочей жидкости с 0,06 л/мин (Эк = 70 мм) до 0,055 л/мин (= 180 мм). Поэтому при проектировании мультипликаторов необходимо варьировать параметры «габарит- прочность материала» для достижения наиболее линейного падения давления по длине уплотнения.

С целью экспериментальной проверки эффективности работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью и оценки адекватности разработанной математической модели реальному процессу проведены экспериментальные исследования. Оценка соответствия математической модели реальному процессу работы уплотнения проводилась путем сравнения расчетных по модели и замеренных экспериментальным путем давления воды по участкам гильзы и объема утечек.

Сопоставление экспериментальных данных с расчетными по математической модели свидетельствует о достаточно высокой их сходимости. Коэффициент вариации опытных данных относительно расчетных по падению давления составил 5,7 %, а по объему утечек — 8,3 %. В связи с этим можно сделать вывод о том, что математическая модель адекватно отражает процесс работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью и позволяет рассчитывать геометрические параметры уплотнения для гидромультипликаторов преобразователей сверхвысокого давления с учетом утечек рабочей жидкости.

На основании результатов проведенных экспериментальных исследований по резанию горных пород струями воды сверхвысокого давления, а также результатов теоретических и экспериментальных исследований процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения с запирающей жидкостью разработана методика расчета параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления.

Методика позволяет производить расчет:

- гидравлической мощности (давления и расхода воды) гидромультипликатора преобразователя сверхвысокого давления, необходимой для резания горных пород заданной прочности струями воды сверхвысокого давления, для заданных геометрических и режимных параметров струеформирующего устройства и глубины прорезаемой щели;

- основных геометрических параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления, а также выбор источника воды высокого давления (первой ступени сжатия).

Методики расчета показателей работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью и основных параметров гидромультипликатора второй

ступени сжатия для преобразователя сверхвысокого давления, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на базе выполненных автором экспериментальных и теоретических исследований решена задача разработки метода расчета глубины щели при резании горных пород струями воды сверхвысокого давления на основе выявленных закономерностей процесса щелеобразования для обоснования и выбора параметров преобразователя сверхвысокого давления, мультипликатор второй ступени сжатия которого оснащен бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью, обеспечивающих повышение эффективности применения высокоскоростных струй воды применительно к гидромеханическим исполнительным органам проходческих комбайнов, что имеет важное значение для горной промышленности.

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

1. Предложено для оценки сопротивляемости породного массива разрушению струями воды сверхвысокого давления использовать предел прочности горных пород на одноосное сжатие.

2. Определен диапазон рациональных значений расстояния между срезом струеформирующей насадки и поверхностью горной породы

рац =(4-б)-10~3 м), при которых достигается максимальная глубина щели.

При этом диапазон значений 10рац не зависит от прочности горных пород на

сжатие и гидравлических параметров струи воды. Показано, что при увеличении количества проходов струи по щели прирост глубины щели вначале происходит пропорционально ему, а затем при неизменном расположении насадки относительно поверхности разрушаемого образца горной породы уменьшается, причем более интенсивно для струи меньшего диаметра.

3. Установлено, что глубина прорезаемой щели возрастает с увеличением гидравлических параметров струи воды. Повышение давления воды с 200 до 500 МПа приводит к увеличению глубины щели в 5,6 — 29,5 раз, а изменение диаметра отверстия струеформирующей насадки от 0,2 до 0,8 -10~3 м вызывает рост глубины щели в 10,6 - 29 раз при разрушении пород с стсж от 88,2 до 27,3 МПа соответственно.

4. Получена расчетная формула для определения рациональных значений скорости перемещения струи воды сверхвысокого давления относительно горных пород, соответствующих максимальной скорости приращения боковой поверхности щели, с учетом их прочности и гидравлических параметров струи воды.

5. Установлена расчетная зависимость в безразмерных параметрах для определения глубины щели, нарезаемой струей воды сверхвысокого давления, с учетом ее гидравлических и режимных параметров и длины цилиндрического участка проточной части струеформирующей насадки, а также прочности горных пород.

6. Предложена конструкция и разработана математическая модель работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления в виде гребеш-ковой гильзы с запирающей жидкостью, позволяющая на основе выявленных закономерностей изменения давления, вязкости и температуры жидкости по длине уплотнения с учетом деформаций гильзы и элементов гидромультипликатора определять их параметры для различных условий работы и обеспечивающая минимизацию объема утечек рабочей жидкости.

7. Установлено, что значения зазора в паре «плунжер-гильза» находятся в пределах от 0 до 25 мкм, а значения зазора (натяга) в паре «корпус-гильза» выбираются исходя из условия обеспечения наиболее равномерного падения давления по длине уплотнения. При этом пояски, разделяющие камеры противодавления, следует располагать более часто со стороны высокого давления, чем со стороны низкого давления. Габаритные размеры корпуса мультипликатора выбираются из условия обеспечения его прочности и наиболее равномерного падения давления по длине уплотнения, а минимальная длина гильзы - исходя из допустимого объема утечек жидкости.

8. Разработаны и реализованы на персональном компьютере методики расчета показателей работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью и основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия для преобразователя сверхвысокого давления.

9. Методики расчета показателей работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью и основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия для преобразователя сверхвысокого давления, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Встраиваемость преобразователя давления в режущую коронку гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов/ В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, A.B. Поляков и др.// Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства: Материалы 2-й Междунар. конф. -Тула, 2002. - С. 363 - 366.

2. Головин К.А., Поляков A.B., Пушкарев А.Е. Установление влияния давления воды на эффективность процесса разрушения горных пород струями воды сверхвысокого давления// Материалы 2-й междунар. конф. По проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. - Тула, 2005. - С. 33 -35.

3. Лукиенко JI.В., Головин К.А., Наумов Ю.Н., Поляков A.B. Бесконтактные уплотнения высокого давления: Докл. и тез. докл. VII научно-технич конф. ученых, аспирантов и студентов, изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева. — Новомосковск, 2005.-С. 18-19.

4. Головин К.А., Поляков А. В., Пушкарев А.Е. Стендовая база для исследования процесса разрушения горных пород струями воды сверхвысокого давления// Науков1 npaui Донецького нацюнального техшчного ушверситету. CepiH: "Прничо-електромехашчна". Випуск 99. - Донецьк: ДонНТУ, 2005. - С. 22-26.

5. Поляков A.B. Разработка гидроструйных систем сверхвысокого давления на базе преобразователей давления мультипликаторного типа II Научно-техническое творчество студентов вузов: Материалы Всероссийского смотра -конкурса научно-технического творчество студентов высших учебных заведений «Эврика-2005». - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2005. - С. 139 - 144.

6. Поляков A.B. Исследование процесса разрушения горных пород струями воды сверхвысокого давления // Материалы 3-ей Всероссийской конф. Студентов и молодых ученых «Георесурсы и геотехнологии». 19 — 22 декабря 2005г. / ТулГУ. - Тула. - С. 73 - 78.

7. Поляков A.B., Пушкарев А.Е., Головин К.А., Наумов Ю.Н.,. Бафталов-ский В.Е. Оценка возможности создания гидроструйных систем сверхвысокого давления // Геомеханика. Разрушение горных пород: Научн. сообщ./ ННЦ ГП -ИГД им. A.A. Скочинского. - М., 2005. - №331. - С. 127 - 133.

8. Головин К.А., Поляков А. В., Пушкарев А.Е., Лукиенко Л.В. Установление основных закономерностей процесса разрушения горных пород тонкими струями воды сверхвысокого давления. XXV науч. конф. профессорско-прелодаватательского состава и сотрудников НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева: тез. докл. ч. 1./ изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева. - Новомосковск, 2006. - С. 92.

9. Поляков A.B. Бесконтактные щелевые уплотнения сверхвысокого давления с запирающей средой/ Материалы 4-ей межрегиональной научно-практической конференции: «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения». 12-14 апреля. - Воркута-Сыктывкар-Ухта, 2006. - С. 314 - 318.

10. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Поляков A.B. Результаты исследований процесса разрушения горных пород струями воды сверхвысокого давления // Горное оборудование и электромеханика. - 2006. - № 6. — С. 29 - 32.

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,2 Уч. - изд. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ$5

Тульский государственный университет.

300600, г. Тула, просн. Ленина, 92

Отпечатано Издательство ТулГУ

300600, г. Тула, ул. Болдина, 151

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ результатов исследований разрушения горных пород тонкими струями воды высокого давления.

1.2. Анализ результатов исследований разрушения прочных материалов и горных пород тонкими струями воды сверхвысокого давления.

1.3. Анализ схем компоновки высоконапорного оборудования для разрушения горных пород тонкими высокоскоростными струями воды. 1.4. Анализ технических решений в области разработки уплотнений для преобразователей давления.

1.5. Цель и задачи исследований.

2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Факторы и показатели, определяющие и характеризующие процесс резания горных пород струями воды сверхвысокого давления.

2.2. Общие положения методики.

2.3. Стендовое оборудование и измерительная аппаратура.

2.4. Характеристика горных пород.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СТРУЯМИ ВОДЫ СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

3.1. Влияние прочности горных пород на глубину щели, прорезаемой струей воды сверхвысокого давления.

3.2. Влияние расстояния от среза струеформирующей насадки до поверхности горной породы и количества проходов струи воды на глубину прорезаемой щели.

3.3 Влияние гидравлических параметров струи воды сверхвысокого давления на глубину прорезаемой щели.

3.4. Влияние скорости перемещения струи воды сверхвысокого давления на показатели процесса щелеобразования.

3.5. Анализ и обобщение экспериментальных данных.

Выводы.

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА РАБОТЫ БЕСКОНТАКТНОГО УПЛОТНЕНИЯ С ЗАПИРАЮЩЕЙ ЖИДКОСТЬЮ ДЛЯ ГИДРОМУЛЬТИПЛИКАТОРА ВТОРОЙ СТУПЕНИ СЖАТИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

4.1. Разработка математической модели процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью

4.2. Результаты теоретических исследований работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью.

4.2.1. Оценка влияния рабочих зазоров в парах "гильза-плунжер" и "гильза корпус" на эффективность процесса работы уплотнения.

4.2.2. Оценка влияния расстояний между гребешками гильзы на эффективность процесса работы уплотнения.

4.2.3. Оценка влияния жесткости корпуса мультипликатора на эффективность процесса работы уплотнения.

4.3. Результаты экспериментальных исследований работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью и их сравнительный анализ с результатами теоретических исследований.

Выводы.

5. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ГИДРОМУЛЬТИПЛИКАТОРА ВТОРОЙ СТУПЕНИ СЖАТИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

5.1. Основные положения и порядок расчета.

5.2. Методика расчета основных параметров гидромультипликатора.

5.2.1. Расчет гидравлической мощности.

5.2.2. Расчет основных геометрических параметров.

5.3. Пример расчета основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления.

Выводы.

Проводимые в последнее время в России и за рубежом научные исследования, направленные на изыскание новых способов и средств разрушения горных пород показывают, что повышение производительности проходческих комбайнов без увеличения их габаритов и массы и расширение области их применения на породы повышенной крепости может быть достигнуто на основе гидромеханического способа разрушения, заключающегося в комбинированном воздействии на породный массив высокоскоростных струй воды и механического инструмента. С точки зрения интенсификации процесса разрушения крепких горных пород, предпочтение следует отдавать щелевой схеме гидромеханического способа разрушения, при которой производится нарезание опережающей щели высокоскоростной струей воды с последующим скалыванием межщелевых целиков механическим инструментом. Эффективность щелевого разрушения в значительной степени определяется глубиной нарезаемой щели. Как показывают расчеты, глубина щели, нарезаемая в крепких горных породах струями воды давлением до 200 МПа, оказывается недостаточной (не более 3 мм) для эффективного ослабления массива и, как следствие, снижения нагруженности механического инструмента. Применение же струй воды сверхвысокого давления (более 200 МПа) позволит повысить производительность процесса щелеобразования и расширить область применения гидромеханических исполнительных органов, работающих по щелевой схеме, на более крепкие породы.

Однако, если вопрос о закономерностях разрушения пород струями воды давлением до 200 МПа достаточно хорошо изучен, то процесс нарезания щелей струями сверхвысокого давления еще недостаточно исследован. Известные зависимости по определению глубины щели, прорезаемой струей воды сверхвысокого давления, носят во многих случаях фрагментарный характер, поскольку не учитывают влияние на процесс щелеобразования ряда основных факторов. В связи с этим отсутствует метод расчета эффективности резания горных пород струями воды сверхвысокого давления, который позволил бы установить взаимосвязь основных показателей и параметров процесса щелеобразования.

Кроме того, для создания сверхвысокого давления требуются преобразователи давления мультипликаторного типа, как наиболее приемлемые с точки зрения агрегатирования их с исполнительными органами проходческих комбайнов. Одним из элементов преобразователя давления, во многом определяющем его КПД, является уплотнение. При этом в преобразователях сверхвысокого давления наиболее широкое распространение нашли бесконтактные уплотнения, повышение эффективности работы которых (снижение утечек жидкости через зазор уплотнения) достигается введением в них вязкой запирающей жидкости.

Однако отсутствие практических рекомендаций по конструктивному исполнению и параметрам бесконтактного уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью сдерживает широкое практическое использование преобразователей давления и требует, наряду с разработкой метода расчета эффективности процесса щелеобразования, проведения исследований и в этом направлении, что и определяет актуальность работы.

Цель работы. Разработка метода расчета эффективности процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления на основе установленных закономерностей процесса щелеобразования для обоснования и выбора параметров преобразователя сверхвысокого давления, оснащенного бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью, обеспечивающих повышение производительности гидроструйного разрушения и расширение области его применения на крепкие породы.

Идея работы. Эффективность гидроструйного разрушения горных пород достигается за счет использования струй воды сверхвысокого давления на основе установленных закономерностей процесса щелеобразования с учетом особенностей работы преобразователя сверхвысокого давления, оснащенного бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью.

Метод исследования - комплексный, включающий научный анализ и обобщение опыта создания и использования струй воды высокого и сверхвысокого давления для резания различных материалов и горных пород; результатов ранее выполненных работ по расчету, проектированию и опыту эксплуатации источников воды высокого и сверхвысокого давления; экспериментальные исследования процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления в стендовых условиях; анализ и обработку экспериментальных данных с применением методов теории вероятностей и математической статистики, а также методов теории подобия и размерностей; сопоставление экспериментальных и расчетных данных; теоретические исследования с построением математической модели процесса работы бесконтактного уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью, проведение и обработку результатов численных экспериментов и их экспериментальную проверку в стендовых условиях.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Установлены закономерности процесса резания горных пород различной прочности струями воды сверхвысокого давления с учетом их гидравлических и режимных параметров и длины цилиндрического участка проточной части струе-формирующей насадки, позволяющие обоснованно определять глубину щели.

2. Разработан метод расчета эффективности процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления, обеспечивающий возможность расчета и выбора гидравлических параметров мультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления.

3. Разработана математическая модель процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью, выполненного в виде гребешковой гильзы, учитывающая влияние изменения давления, вязкости и температуры жидкости по длине уплотнения, его геометрии, рабочих зазоров, жесткости гильзы и элементов гидромультипликатора и позволяющая рассчитывать объем утечек рабочей жидкости, обеспечивающий обоснованный выбор параметров уплотнения и гидромультипликатора.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтвериедается:

- корректностью постановки задач исследований;

- достаточным и статистически обоснованным объемом и представительностью выполненных экспериментальных исследований в стендовых условиях;

- корректным применением методов теории вероятностей и математической статистики, а также методов теории подобия и размерностей при обработке и анализе экспериментальных данных по резанию горных пород струями воды сверхвысокого давления и удовлетворительной сходимостью (отклонения не превышают 22 %) экспериментальных и расчетных данных;

- представительным объемом данных численного эксперимента, удовлетворительной сходимостью результатов расчета режимов работы бесконтактного уплотнения сверхвысокого давления с запирающей жидкостью по математической модели с результатами экспериментальных исследований в стендовых условиях;

- опытом использования основных положений методик расчета и проектирования преобразователей давления мультипликаторного типа.

Научное значение работы заключается в разработке метода расчета эффективности процесса резания горных пород различной прочности струями воды сверхвысокого давления с учетом их гидравлических и режимных параметров и геометрии струеформирующей насадки, а также математического описания процесса работы бесконтактного щелевого уплотнения с запирающей жидкостью, что позволяет управлять процессом щелеобразования и производить расчет и обоснованный выбор параметров преобразователя сверхвысокого давления, обеспечивающих повышение эффективности применения высокоскоростных струй воды.

Практическое значение работы:

- разработана конструкция преобразователя сверхвысокого давления, гидромультипликатор второй ступени сжатия которого оснащен бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью;

- разработана конструкция стендовой установки, обеспечивающая исследование процесса резания горных пород струями воды сверхвысокого давления в широком диапазоне изменения режимных и гидравлических параметров и регистрацию показателей процесса работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью;

- определен диапазон рациональных значений расстояния между срезом струеформирующей насадки и поверхностью горной породы, при которых достигается максимальная глубина щели;

- получены расчетные зависимости для определения рациональной скорости перемещения струи воды сверхвысокого давления над поверхностью горной породы, обеспечивающей максимальную скорость приращения боковой поверхности щели, и глубины щели, прорезаемой струей воды в горных породах;

- разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета показателей работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью для преобразователя сверхвысокого давления; *

- разработана и реализована на персональном компьютере методика расчета основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия преобразователя сверхвысокого давления.

Реализация результатов работы. Методики расчета показателей работы бесконтактного уплотнение с запирающей жидкостью и основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия для преобразователя сверхвысокого давления, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

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

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2003-2006 гг.); научном симпозиуме «Неделя горняка» в МГГУ (г. Москва, 2006 г.); 2-ой международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2005 г.); 7-ой научно-технической конференции ученых, аспирантов и студентов (РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Новомосковск, 2005 г.); 15-ой научной конференции профессорско - преподавательского состава и сотрудников НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева (г. Новомосковск, 2006 г.). и

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

1. Предложено для оценки сопротивляемости породного массива разрушению струями воды сверхвысокого давления использовать предел прочности горных пород на одноосное сжатие.

2. Определен диапазон рациональных значений расстояния между срезом струеформирующей насадки и поверхностью горной породы

Оорац =(4-б)-1(Г3 м), при которых достигается максимальная глубина щели. При этом диапазон значений 10рац не зависит от прочности горных пород на сжатие и гидравлических параметров струи воды. Показано, что при увеличении количества проходов струи по щели прирост глубины щели вначале происходит пропорционально ему, а затем при неизменном расположении насадки относительно поверхности разрушаемого образца горной породы уменьшается, причем более интенсивно для струи меньшего диаметра.

3. Установлено, что глубина прорезаемой щели возрастает с увеличением гидравлических параметров струи воды. Повышение давления воды с 200 до

500 МПа приводит к увеличению глубины щели в 5,6 - 29,5 раз, а изменение диал метра отверстия струеформирующей насадки от 0,2 до 0,8-10 м вызывает рост глубины щели в 10,6 - 29 раз при разрушении пород с осж от 88,2 до 27,3 МПа соответственно.

4. Получена расчетная формула для определения рациональных значений скорости перемещения струи воды сверхвысокого давления относительно горных пород, соответствующих максимальной скорости приращения боковой поверхности щели, с учетом их прочности и гидравлических параметров струи воды.

5. Установлена расчетная зависимость в безразмерных параметрах для определения глубины щели, нарезаемой струей воды сверхвысокого давления, с учетом ее гидравлических и режимных параметров и длины цилиндрического участка проточной части струеформирующей насадки, а также прочности горных пород.

6. Предложена конструкция и разработана математическая модель работы бесконтактного щелевого уплотнения сверхвысокого давления в виде гребешко-вой гильзы с запирающей жидкостью, позволяющая на основе выявленных закономерностей изменения давления, вязкости и температуры жидкости по длине уплотнения с учетом деформаций гильзы и элементов гидромультипликатора определять их параметры для различных условий работы и обеспечивающая минимизацию объема утечек рабочей жидкости.

7. Установлено, что значения зазора в паре «плунжер-гильза» находятся в пределах от 0 до 25 мкм, а значения зазора (натяга) в паре «корпус-гильза» выбираются исходя из условия обеспечения наиболее равномерного падения давления по длине уплотнения. При этом пояски, разделяющие камеры противодавления, следует располагать более часто со стороны высокого давления, чем со стороны низкого давления. Габаритные размеры корпуса мультипликатора выбираются из условия обеспечения его прочности и наиболее равномерного падения давления по длине уплотнения, а минимальная длина гильзы - исходя из допустимого объема утечек жидкости.

8. Разработаны и реализованы на персональном компьютере методики расчета показателей работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью и основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия для преобразователя сверхвысокого давления.

9. Методики расчета показателей работы бесконтактного уплотнения с запирающей жидкостью и основных параметров гидромультипликатора второй ступени сжатия для преобразователя сверхвысокого давления, а также все конструктивные решения и рекомендации используются фирмой «НИТЕП» при создании машин для гидроструйных технологий применительно к горным породам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на базе выполненных автором экспериментальных и теоретических исследований решена задача разработки метода расчета глубины щели при резании горных пород струями воды сверхвысокого давления на основе выявленных закономерностей процесса щелеобразования для обоснования и выбора параметров преобразователя сверхвысокого давления, мультипликатор второй ступени сжатия которого оснащен бесконтактным уплотнением с запирающей жидкостью, обеспечивающих повышение эффективности применения высокоскоростных струй воды применительно к гидромеханическим исполнительным органам проходческих комбайнов, что имеет важное значение для горной промышленности.

1. О развитии водоструйной технологии/ В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, М.М. Щеголевский и др.// Технология и механизация горных работ: Сб. науч. тр. М.: Изд-во АГН, 1998.-С. 17-25.

2. Перспективы развития гидроструйных технологий в горно-добывающей промышленности и подземном строительстве/ В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, М.М. Щеголевский и др.// Горные машины и автоматика. 2002. - № 5. - С. 2 - 10.

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

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

5. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Пушкарев А.Е., Щеголевский М.М. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидроабразивное резание горных пород: М.: Изд-во. Московского гос. горного университета. 2003. - 279 с.

6. Мерзляков В.Г., Бафталовский В.Е. Физико-технические основы гидроструйных технологий в горном производстве. М.: ННЦГП - ИГД им. А.А. Скочинского, 2004. - 645 с.

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

8. Пушкарев А.Е. Обоснование и выбор параметров гидроабразивного инструмента исполнительных органов горных машин с разработкой модулей высоконапорного оборудования. Автореф. дис. докт. техн.наук. Тула, 1999. - 43 с.

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

10. Мерзляков В. Г. Разрушение угля высокоскоростной струёй воды и дисковой шарошкой. М.: Недра, - 1997. - 212 с.

11. Гольдин Ю.А. Исследование гидравлического разрушения угля тонкими струями высокого давления применительно к расчету параметров исполнительных органов нарезных машин. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1968. 19 с. (ИГД им. А.А.Скочинского).

12. Шавловский С.С., Бафталовский В.Е. Разрушение угольного пласта с помощью высоконапорных струй воды. Технология добычи угля подземным способом, 1972, N 6, с. 29 - 30.

13. Никонов Г.П., Кузмич И.А., Ищук И.Г., Гольдин Ю.А. Научные основы гидравлического разрушения угля. М., "Наука", 1973.147 с.

14. Шавловский С.С. Оптимальные параметры разрушения угля гидравлическими струями. Науч. сообщ. ИГД им. А.А.Скочинского, вып. 110. М., 1973, с. 17-23.

15. Мерзляков В.Г. Исследование и выбор рациональных параметров схем комбинированного разрушения угольного массива высокоскоростной струей воды и дисковой шарошкой: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: 1981. -19 с.

16. Проходка выработок водяными струями сверхвысокого давления// Глю-кауф. 1977. - № 23. - С. 42.

17. Гольдин Ю.А., Фролов B.C. Выбор рациональных параметров гидромеханического способа разрушения горных пород// Разрушение углей и горных пород и их физико-механические свойства: Науч. сообщ./ИГД им. А.А. Скочинско-го.-М., 1982.-№207.-С. 55 -62.

18. Коняшин Ю.Г., Захаров Ю.Н. Новые направления в разрушении горных пород. В кн.: Технология разработки месторождений твёрдых полезных ископаемых: Итоги науки и техники, т. 11,- М., ВИТИТИ, 1973. - С. 320.

19. Коняшин Ю.Г. Эффективность применения насадок различных видов для гидравлического разрушения горных пород // Научн. Сообщ. / ИГД им. А.А. Скочинского. Вып. 178. М., 1979. - С. 38-44.

20. Коняшин Ю.Г. Определение необходимых параметров струй воды, формируемых одиночными насадками, оснащающими гидромеханический исполнительный орган проходческого комбайна // Научн. Сообщ. / ИГД им. А.А. Скочинского. Вып. 126.-М., 1975.-С. 21-29.

21. Иванушкин И.В. Установление влияния параметров струи воды и режимов резания на силовые показатели гидромеханического бесщелевого разрушения горных пород: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1998. 16 с.

22. О создании гидромеханических исполнительных органов с тангенциальными дисковыми шарошками для проходческих комбайнов избирательного действия/ В.Г. Мерзляков, В.Е. Бафталовский, В.А. Бреннер и др.// Горные машины и автоматика.-2001.-№ 11.-С. 8- 13.

23. Дорошенко И.И. Разработка и обоснование параметров устройств комбинированного способа разрушения горных пород с подачей воды в зону режущего инструмента: Автореф. дис. канд. техн. наук. JL, 1987. - 22 с.

24. Харламов С. Е. Моделирование процесса разрушения горных пород гидромеханическими резцами проходческих комбайнов и разработка метода расчета их нагруженности: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тула, 1998. - 17 с.

25. Головин К.А. Установление параметров процесса нарезания щелей в горных породах гидроабразивным инструментом. Дис. .канд. техн. наук. Тула, 1997.-С. 186.

26. Пушкарев А. Е. Обоснование и выбор параметров гидроабразивного инструмента исполнительных органов горных машин с разработкой модулей высоконапорного оборудования: Автореф. дис. докт. техн.наук. Тула, 1999. - 43 с.

27. A review of Water Jet Assisted Cutting Technique for Rock and Coal Cutting Machines Barham D.K. Buhanan D.I. Mining End. (Qr Pritt). 1987. -№ 310.- P. 6 - 7, 9-14.

28. Бреннер B.A., Пушкарев A.E., Головин К.А. Исследование гидроабразивного разрушения горных пород//Экология и безопасность жизнедеятельности/Известия Тульского государственного университета. Выпуск 3. Тула, 1997-С. 94-97.

29. Hashish М. Data Trends in Abrasive Waterjet Machining, SME Automated Waterjet Cutting Processes, Southfield, MI, May, 1989. pp. 64 68.

30. Шавловский С.С. Основы динамики струй при разрушении горного массива. М.: Наука, 1979. - 174 с.

31. Тихомиров Р.А., Бабанин В.Ф., Петухов Е.Н. и др. Гидрорезание судостроительных материалов. JL: Судостроение, 1985. С. 162.

32. Тихомиров Р.А. Гидравлическая резка листовых пластиков // Пластические массы. —1982. № 2. - С. 43-45.

33. Тихомиров Р.А., Гхенко B.C. Гидрорезание неметаллических материалов. К.: Техника, 1984. - С. 150.

34. Hashish М.; du Plessis М.Р. The Application of a Generalized Jet Equation; Proceedings of the 4th International Conference on Jet Cutting Technology, BHRA,Granfield 1978, Paper Fl.

35. Hashish M. Cutting and drilling at 690MPa; Proceedings of the 10th American Waterjet Conference, Houston 1999, pp. 137-152.

36. Hashish M.; Steele D., Bothell D. Machining with Superpressure (690 MPa) Waterjet: International Journal of Machine tools Manufacturing, Vol. 37, № 4, 1997, pp. 465-479.

37. Imanaka О.; Fujiho S.; Shinohara К.; Kawate Y. Experimental study of machining characteristics by liquid jet of high power density up to 1018Wcm-2; First International Symposium on Jet Cutting Technology 5-7 April, 1972, G3-25-G3-35.

38. Rock cutting with water jet and quantified roughness at cut wall/ K. Hyung-Mok, L. Chung-In, K. Wan-Mo, C. Byung-Hee/Proceeding of international symposium on New application of waterjet, Ishinomaki, Japan October 19-21, 1999. pp. 373 383.

39. Summers D.A. Water Jet Technology. Oxford: Alden Press, 1993.-63Op.

40. Walstad O.; Noccer P. Development of high pressure pump and associated equipment for fluid jet cutting. First International Symposium on Jet Cutting Technology, BHRA, Granfield, England, 1972.

41. Mohaupt U., Burns D. Machining with continues fluid jet of 2 to 7 kbar., First International Symposium on Jet Cutting Technology, BHRA, Granfield, England, 1972.

42. Гидросистемы высоких давлений/ Под. ред. Ю.Н. Лаптева М.: Машиностроение, 1973. - 151 с.

43. Гидроструйные технологии в промышленности. Расчет и проектирование гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов/ Н.М. Качурин, В.А. Бреннер, А.Б. Жабин,М.М. Щеголевский, И.М. Лавит. М.: Изд -воМГГУ, 2003.-294 с.

44. Степанов Ю.С., Барсуков Г.В. Современные технологические процессы механического и гидроструйного раскроя технических тканей. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2004.240 с.

45. P. Koerner, W. Hiller, W. Werth Design of reliable pressure intensifier for water-jet cutting at 4 to 7kbar//16 th International Conference on water jetting. 16-18 October Aix-en Province 2002 pp. 123 133.

46. Development of the code standards for ultra high pressure water jet cutting machine X. Shengxiong, W. Leging, H. Wangping, S. Haixia // 16 th International Conference on water jetting. 16-18 October Aix-en Province 2002 pp. 133 139.

47. Домбэ Ю.И. Насосы сверхвысокого давления. М.: Химнефтемаш. 1973.44с.

48. Современная техника сверхвысоких давлений. Пер. с англ. С.М. Стишо-ва, Н.А. Тихомировой; Под. ред. Е.Г. Понятевского. М.: Мир, 1964. - 366 с.

49. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов. 10-е изд., перераб. и доп. - Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. - 592 с.

50. Колтунов М.А. Прочность полых цилиндров. М.: Мшиностроение, 1981.-264 с.

51. Оценка возможности создания гидроструйных систем сверхвысокого давления Поляков А.В., Пушкарев А.Е., Головин К.А. и др. // Геомеханика. Разрушение горных пород: Научн. сообщ./ ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского. -М., 2005.-№331.-С. 127- 133.

52. Михеев В.А. Гидронасосные установки сверхвысоких давлений. М. -свердловск: Машгиз, 1958. 119 с.

53. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник/ Под. общ. ред. А.И. Голубева. М.: Машиностроение, 1994. - 448 с.

54. Уплотнения: Сб. статей/ Под ред. В.К. Житомирского М.: Машиностроение, 1964. - 280 с.

55. Никитин Г.А. Щелевые и лабиринтные уплотнения. М.: Машиностроение, 1982.-168 с.

56. Р.А. Тихомиров, B.C. Гуенко Гидрорезание неметаллических материалов. -Киев, Техшка, 1984. 154 с.

57. Лукиенко Л.В., Головин К.А., Наумов Ю.Н., Поляков А.В. Бесконтактные уплотнения высокого давления: Докл. и тез. докл. VII научно-технич конф. ученых, аспирантов и студентов, изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева. Новомосковск, 2005.-С. 18-19

58. Патент РФ № 2020340, кл. F16j 15/32 от 25.06.91 г.

59. Патент США № 4102611, кл. 417/469 от 11.04.77 г.

60. Патент США № 3740169, кл. 417/397 от 07.10.70 г.

61. Антипов Ю.В. Обоснование параметров водоструйной бурильной машины с встроенным преобразователем давления. Автореф. дис. канд. техн. наук. -Тула, 1999- 18 с.

62. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М. Машиностроение. 1973.-697 с.

63. Киселев П.Г. Гидравлика: основы механики жидкости: Учеб. пособ. для вузов. -М.: Энергия, 1980. 360 с.

64. Гидравлика и аэродинамика. Учеб. для вузов./ А.Д. Альтшуль, JI.C. Жи-вотовский, Л.П. Иванов и др. М.: Стройиздат, 1987. - 414 с.

65. Барон Л.И. О познавательной ценности экспериментально-статистического метода в науке о разрушении горных пород. В кн.: Науч. со-общ. ИГД им. А.А. Скочинского, 1973. - Вып. 113. - С. 3-21.

66. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М., Наука., 1967.-С.428.

67. Леман Э. Проверка статистических гипотез. М., Мир., 1975. С. 450.

68. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М., Наука., 1965.-С. 256.

69. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М., Физматгиз., 1962. С. 387.

70. Крамер Г. Математические методы статистики. М., Мир., 1975. С. 243.

71. Тутубалин В.Н. Статистическая обработка рядов наблюдений. М., Знание. 1973.-С. 301.

72. Барон Л.И. Горнотехническое породоведение. М., Наука, 1977. С. 323.

73. Венецкий И.Г., Кильдищев Г.С. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Статистика, 1975. - 264 с.

74. Гнурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1972. - 368 с.

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

76. Койфман М.И. Скоростной комплексный метод определения механических свойств горных пород. В кн.: Механические свойства горных пород. - М.: 1963, с. 73-84.

77. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Поляков А.В. Результаты исследований процесса разрушения горных пород струями воды сверхвысокого давления // Горное оборудование и электромеханика. 2006. - № 6. - С. 29 - 32.

78. Поляков А.В. Исследование процесса разрушения горных пород струями воды сверхвысокого давления // материалы 3-ей Всероссийской конф. Студентов и молодых ученых «Георесурсы и геотехнологии». 19-22 декабря 2005 г./ ТулГУ. Тула. - С. 73-78.

79. Осипов А.Ф. Объемные гидравлические машины. М.: Машиностроение, 1966.- 160 с.

80. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

81. Основы теории и конструирования объемных гидропередач. Кулагин А.В., Демидов Ю.С., Прокофьев В.Н., Кондаков А.А. М.: «Высшая школа», 1967.-220 с.

82. Мэтьюз Джон Г., Финк Куртис Д. Численные методы. Использование MATLAB. Пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. 720 с.

83. Кетков Ю.Л., Кетков А.Ю., Шульц М.М. MATLAB 6.x. Программирование численных методов. СПб.: БХВ - Петербург, 2004. - 672 с.