Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Пивнев Владимир Анатольевич. Разработка и исследование средств бурения с регулируемым ударным импульсом для шпуров и скважин : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 : Санкт-Петербург, 2004 152 c. РГБ ОД, 61:04-5/3767

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СРЕДСТВ БУРЕНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА БУРОВЫХ РАБОТ 10

  1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ БУРОВЫХ РАБОТ НА ОАО "АПАТИТ" 10

  2. НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПЕРФОРАТОРОВ 17

  1. Возможные модернизации конструкций перфораторов ПП63В 19

  2. Разработка новых отечественных конструкций гидравлических бурильных головок 20

  1. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БУРОВЫХ СТАНКОВ 24

  2. АНАЛИЗ НАПРАВЛЕНИЙ СОЗДАНИЯ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ НЕТРАДИЦИОННОГО ИСПОЛНЕНИЯ 28

  3. АНАЛИЗ МЕТОДИК ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ 31

  1. Определение производительности буровых машин 31

  2. Анализ методик расчета ударной системы буровых машин 34

  3. Методы определения КПД передачи удара. 36

1.6. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 41

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ
ПАРАМЕТРОВ НОВЫХ СРЕДСТВ БУРЕНИЯ 43

  1. ПРЕДПОСЫЖИ СОЗДАНИЯ НОВЫХ СРЕДСТВ БУРЕНИЯ 43

  2. УДАР ПНЕВМОУДАРНИКА ПО АБСОЛЮТНО ЖЕСТКОЙ ШТАНГЕ «ДРЕБЕЗГ - КВАЗИПЛАСТИЧЕСКИЙ УДАР» 46

  3. КВАЗИПЛАСТИЧЕСКИЙУДАР В ПРОЦЕССЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОРШНЯ И ШТАНГИ 50

  4. СЛУЧАЙ НЕЖЕСТКОЙ ШТАНГИ 54

  1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЛНОВОЙ И СТЕРЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТЕОРИЙ 57

  2. CPABHEHPffi ПЕРЕДАВАЕМЫХ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ОДИНАРНЫХ И СДВОЕННЫХ УДАРНИКОВ 58

  3. ДИНАМИКА ПНЕВМОУДАРНИКА С УПРУГИМ ДЕМПФЕРОМ 60

  4. ВЫВОДЫ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ИССЛЕДОВАНИЯМ 66

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ И СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СДВОЕННЫХ
УДАРНЫХ СИСТЕМ 67

  1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 67

  2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВУХМАССОВЫХ УДАРНИКОВ 67

  3. СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДАРНЫХ СИСТЕМ «УДАРНИК-БОЕК-ШТАНГА» 73

4. РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ
СРЕДСТВ БУРЕНИЯ 87

  1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НОВЫХ СРЕДСТВ БУРЕНИЯ 87

  2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕНОСНЫХ ПЕРФОРАТОРОВ С УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ УДАРНОЙ СИСТЕМОЙ 87

  1. Испытания перфораторов ПП-63 (ППТ-63, ППТУ-63) с усовершенствованной ударной системой 89

  2. Испытание тульских перфораторов ССПБ с усовершенствованной ударной системой 94

4.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ СТАНКОВ СБШ С
МОДЕРНИЗИРОВАННЫМИ ПНЕВМОУДАРНИКАМИ 98

  1. ОБОСНОВАНИЕ ОБЛИКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СРЕДСТВ БУРЕНИЯ 101

  2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ 108

  1. Оценка перспектив использования отечественного бурового оборудования на ОАО «Апатит» 108

  2. Пример расчета экономической эффективности совершенствования механизации проходческих работ на Кировском руднике ОАО «Апатит». 115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121

ЛИТЕРАТУРА 124

ПРИЛОЖЕНИЯ 135

Введение к работе:

Актуальность. Развитие горного машиностроения в СССР и РФ было
направлено на создание разнообразной и эффективной отечественной"
буровой техники при необходимых объемах производства; создавались
отечественные модернизированные пневматические перфораторы с
улучшенными характеристиками (НИПИрудмаш, ИГД

им. А.А.Скочинского), гидроперфораторы, не уступающие зарубежным аналогам (Гипроникель), в планах было создание новейших буровых станков и установок буровых шахтных. Особенности 90-х годов резко изменили положение - значительная доля заводов горного машиностроения оказалась за рубежом, свернуты программы по НИР, исследовательские и проектные институты работают не достаточно эффективно. На горных предприятиях становится все сложнее поддерживать существующее оборудование в работоспособном состоянии. Однако, ОАО «Апатит» при наращивании объемов производства в последние годы вынуждено находить возможности покупать лучшие образцы буровой техники как отечественной, так и зарубежной - станки Solo и установки Minimatik фирмы Tamrock, цена которых значительно превосходит цены отечественных аналогов. Это ставит вопросы по расширению применения отечественных образцов буровой техники. Эксплуатируемая отечественная буровая техника в значительной степени изношена и устарела. Внедрение новых образцов буровой техники в производство происходит редко. Поэтому необходимо проведение исследований для создания новых буровых технологий и образцов отечественной буровой техники, эффективность которых обоснованы теоретически и подтверждаются экспериментально. Так, например, в настоящее время совершенствование конструкций переносных перфораторов (1111-54, 1111-63 и др.), станка СБШ-250 позволит повысить производительность бурения в сравнении с образцами традиционной компоновки, что сделает их конкурентоспособными с западными образцами при бурении апатитовых и залегающих совместно с ними других руд.

6 Целесообразно обоснование базовых моделей буровой техники в условиях ОАО "Апатит".

В качестве буровой машины целесообразно применять модернизированные перфораторы, имеющие повышенные скорость бурения и стойкость инструмента, расширенную область применения и базирующиеся на стандартных узлах и деталях, что позволит значительно снижать себестоимость бурения и число бурильщиков.

Работа базируется на исследованиях: Алимова О.Д., Асатура К.Г., Загривного Э.А., Иванова К.И., Кантовича Л.И., Коломийцова М.Д., Красникова Ю.Д., Нагаева Р.Ф., Подэрни Р.Ю., Соколинского В.Б., Хазановича Г.Ш., Ушакова Л.С. и др.

Целью работы является разработка модернизированных конструкций пневмоперфораторов и погружных пневмоударников с оптимизацией их основных параметров по разработанным механико-математическим моделям для повышения скорости бурения и стойкости бурового инструмента.

Идея работы: модернизация конструктивных схем перфораторов и погружных пнемударников с учетом повышения КПД передачи удара с переходом на квазипластический удар на основе дребезга меньшей части разделенного ударника и получения рациональной формы ударного импульса, позволяющего производить эффективное разрушение породы.

Защищаемые научные положения.

  1. Установлено, что при соотношении массы ударника к условной массе штанги большем суммы удвоенного коэффициента восстановления скорости ударника и квадрата этого коэффициента происходит превышение передаваемой энергии от поршня к штанге при квазипластическом ударе по сравнению с частично упругим, при этом такое условие является критерием для определения рациональных масс ударной системы.

  2. В ударной системе, в которой поршень-ударник разделен на большую (поршень) и меньшую (боек) части, формируется суммарный ударный импульс регулируемой амплитуды и продолжительности,

7 состоящий не менее чем из трех всплесков (подимпульсов), параметры которых управляются изменением расстояния между штангой и бойком.

3. При демпфировании ударной нагрузки погружного пневмоударника установкой упругих элементов перед поршнем, сила, продолжительность удара и основные параметры которого описываются параметрическим дифференциальным уравнением, достигается прирост скорости бурения и стойкости долота за счет регулирования параметров ударного импульса.

Основные задачи исследований:

  1. Анализ существующих и перспективных способов и технических средств ведения буровых работ в условиях ОАО "Апатит".

  2. Разработка механико-математических моделей описания процессов в ударных системах буровых машин.

  3. Разработка методики расчета параметров элементов ударных систем "поршень-боек-штанга" для достижения роста КПД удара.

4. Обоснование компоновочных схем модернизированных
перфораторов и погружных пневмоударников, их конструкций и областей
применения.

  1. Анализ и экспериментальные исследования на стендах и в рудничных условиях основных параметров конструкций модернизированных перфораторов и погружных ударников для буровых станков.

  2. Разработка конструкций модернизированных перфораторов и погружных пневмоударников для буровых станков и определение их рациональных параметров по алгоритмам, учитывающим динамические процессы модернизированных перфораторов и ударников.

Методы исследований

Для решения поставленных задач был выбран комплексный метод исследований, включающий методы математического анализа, результаты которого сопоставлялись (корректировались) на базе анализа и обобщения данных, получаемых в процессе проведения лабораторных и промышленных экспериментов. При этом использовались методы: аналитический (обзор, обобщение и анализ выполненных ранее научных исследований);

8 математического моделирования (оптимизации параметров буровых машин); экспериментальный (физические эксперименты на стендах и опытно-промышленные исследования по совершенствованию конструкций буровых машин).

Научная новизна заключается в определении новых функционально-параметрических зависимостей, полученных на основе стереомеханической теории удара, позволяющих определить соотношение масс разделенных частей ударника и обеспечивающих повышение КПД передачи удара, обоснование компоновочных схем перфораторов и пневмоударников на основе исследования механико-математических моделей, описывающих их функционирование.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, подтверждается использованием апробированных математических методов, фундаментальных положений по динамике машин, адекватностью поведения расчетных динамических моделей буровых машин объектам исследования, удовлетворительной сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований на стендах и в шахтных условиях, а также достаточным объемом экспериментальных исследований в условиях Кировского и Восточного рудников ОАО «Апатит».

Практическая ценность. Разработанные методики расчета ударных систем позволяют с большей достоверностью рассчитывать параметры сдвоенных ударников и подпружиненных ударных систем. Конструкция перфоратора с разделенным ударником позволяет повысить скорость бурения на 20-30%, погружной пневмоударник, основанный на предложенном новом способе бурения для СБШ-250 позволяет повысить стойкость шарошки (на 10 %) и увеличить скорость бурения на 10-15 %.

Реализация результатов работы

Варианты конструкторской документации на основе принципиально новых схем средств бурения используются в ОАО «Апатит».

Пакеты программ (MORF2, DRILL2) используются в учебном процессе СПГТИ для специальностей 170100.

Апробация работы

Результаты работы обсуждались на семинаре в ОАО «ЦГМ «Ижорские заводы» (2002 г.), на семинаре ИПМАШ РАН 19.12.03 г.; на Международном семинаре «Ударные, вибрационные машины», ОрелГТУ, г. Орел (21-22.10 03); на кафедре "Горные машины и оборудование" МГГУ на конференции «Неделя горняка» 28.01.04 г., на научно-методическом совете УМО-горное (2003), межкафедральных семинарах ГЭМФ СПГТИ (2002, 2003, 2004).

Автор выражает искреннюю благодарность профессорам СПбГТИ (ТУ) Нагаеву Р.Ф., Тимофееву И.П., Маховикову Б.С., Кулешову А.А., Габову В.В. за консультации и помощь в работе над диссертацией, а также всем соавторам совместных исследований.

Подобные работы
Трушин Евгений Иванович
Исследование и разработка методов и средств ускоренных испытаний трансмиссий угледобывающих машин
Хадонов Амиран Владимирович
Повышение эффективности использования коронок для бурения шпуров и скважин
Соловьев Анатолий Ильич
Обоснование параметров и разработка устройств удаления шлама при бурении нисходящих скважин малого диаметра в трещиноватых породах
Чернов Олег Васильевич
Разработка и исследование погруженных насосов для откачки затвердевающего и загустевающего сырья на горнодобывающих предприятиях
Ретинский Владимир Семенович
Разработка и исследование бурового станка с пневматической системой управления циклическими процессами работы
Макаров Владимир Николаевич
Исследование и разработка энергетических методов повышения эффективности шахтных установок главного проветривания (УГП) с центробежными вентиляторами
Короткий Анатолий Аркадьевич
Исследование стойкости шахтных подъемных канатов с металлическим сердечником и разработка мероприятий по её увеличению
Карасева Людмила Андреевна
Исследование и обоснование уровня надежности очистных механизированных комплексов на стадии разработки
Карасёва Людмила Андреевна
Исследование и обоснование уровня надежности очистных механизированных комплексов на стадии разработки. Приложения
Чиркова Алёна Анатольевна
Исследование взаимосвязей параметров средств активизации рабочих органов горных машин

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net