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:

Симисинов Денис Иванович. Исследование и выбор технологических методов повышения надежности опор шарошечных долот : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 : Екатеринбург, 2004 122 c. РГБ ОД, 61:05-5/1383

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 9

1.1. Закономерности изнашивания опор шарошечных долот 9

1.2. Факторы, влияющие на долговечность опор долот 13

1.3. Температурный режим работы шарошечного долота 27

1.4. Исследование надежности опор шарошечных долот по эксплуатационным данным 31

1.5. Технологические методы повышения надежности долот 37

Цели и задачи диссертационной работы 52

2. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРОЧНЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР 54

2.1. Сущность объемной вибрационной обработки 54

2.2. Влияние объемной вибрационной обработки на качество поверхностного слоя обрабатываемых деталей 56

2.3. Выбор оптимальных технологических режимов вибрационной обработки опор шарошечных долот 60

Выводы по разделу 62

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОПОРЫ ДОЛОТА 63

3.1. Формулировка и задание внешних факторов 64

3.2. Методика определения контактных напряжений в опоре

долота 68

3.3. Интерпретация результатов моделирования 77

3.4. Оценка адекватности модели предельного состояния по эксплуатационным данным 82

Выводы по разделу 84

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА УПРОЧ НЕНИЯ ОПОРЫ НА ЭТАПЕ ПРИРАБОТКИ И УСТАНОВИВШЕГОСЯ ИЗНОСА 85

4.1. Цель и объект эксперимента 85

4.2. Описание конструкции стенда для абразивного изнашивания 87

4.3. Подготовка образцов к эксперименту 88

4.4. Методика проведения и обработки результатов проведения

экспериментальных исследований 89

Выводы по разделу 96

5. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОМЫСЛОВЫМИ ИСПЫТАНИЯМИ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА 98

ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 102

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 104

ПРИЛОЖЕНИЯ 112 

Введение к работе:

Актуальность работы. Отечественные долота по степени внедрения новейших конструкторских и технологических разработок и качеству изготовления продолжают значительно уступать долотам, выпускаемым ведущими зарубежными производителями. Такие фирмы, как «Хьюз Кристен-сен», «Секьюрити ДБС», «Смит», «Рид» и др., являются ведущими в инновации технических решений, направленных на повышение надежности долот.

Отечественному долото строению удается конкурировать с инструментом, производимым западными фирмами за счет сравнительно низких цен на буровой инструмент. Достижение качества изготовления долот на уровне ведущих мировых производителей невозможно без полного перевооружения производства. Отсюда вытекает задача повышения долговечности отечественных долот с минимальными производственными затратами.

Многолетняя практика применения трех шарошечных буровых долот при бурении на рудные полезные ископаемые и анализ их состояния после отработки приводят к заключению, что долговечность долот в большинстве случаев лимитируется износостойкостью опоры. Опора долота работает в тяжелых условиях и подвергается абразивному, окислительному, тепловому, осовидному, усталостному износу и пластическому деформированию.

Несмотря на то, что предлагается множество различных способов повышения долговечности долот, широкого применения в долотостроении они не находят. Как правило, это связано с их низкой эффективностью или недостаточной подтвержденностью эффективности, отсутствием учета специфики технологии изготовления и высокой стоимостью их реализации.

При объемах бурения свыше 7 млн. м в год и высокой стоимости долот предоставляется возможность получения существенного экономического эффекта.

Связь темы диссертации с государственными программами. Данная работа выполнена в рамках г/б тем: «Развитие теории прогноза технического состояния и надежности сложных механических систем горного оборудования», 1999-2001 гг., № гос. per. 01990010840 и «Развитие теории мониторинга надежности и эффективности сложных электромеханических систем горного производства», 2002-2004 гг., № гос. per. 1.8.02.

Объектом работы является опора шарошечного долота.

Целью работы является повышение надежности опоры шарошечного долота технологическим упрочнением.

Идея работы заключается в проверке положения о феноменологии упрочнения поверхностного слоя вибрационной обработкой в сочетании с традиционной обработкой, путем определения предельных состояний опоры при изменении схем взаимодействия поверхностей трибологического сопряжения для различных технологических вариантов упрочнения моделированием напряженно-деформированного состояния элементов опоры, проведением стендового эксперимента и промысловых испытаний.

Задачи исследований:

1. Анализ влияния объемной вибрационной обработки на качество поверхностного слоя при обработке опоры долота.

2. Разработка модели предельного состояния опоры долота на основе математического моделирования напряженно-деформированного состояния рассматриваемой зоны изменения трибологического состояния опоры для различных вариантов технологического упрочнения.

3. Формулировка критериев предельного состояния опоры.

4. Определение предельного состояния опоры на основе разработанной модели.

5. Выбор технологических режимов вибрационной обработки опор шарошечных долот.

6. Экспериментальная проверка гипотезы о феноменологии упрочнения поверхностного слоя вибрационной обработкой на этапе приработки и установившегося износа с определением эффекта. Научные положения, выносимые на защиту.

1. Применяемая технологическая схема формирования трибологических свойств поверхностного слоя деталей подшипниковой опоры шарошечных долот химико-термической (ХТО) и последующей механической обработкой не обеспечивает заданных свойств поверхностей трения в ранний период эксплуатации долот и требует специальной их приработки.

2. Упрочнение поверхностного слоя деталей опоры вибрационной обработкой приводит к снижению доли приработочных отказов по сравнению с применяемой технологической схемой за счет формирования напряжений сжатия, благоприятного микрорельефа поверхностей и устранения концентраций остаточных напряжений.

3. Разработанная модель предельного состояния опоры долота на основе математического моделирования напряженно-деформированного состояния рассматриваемой зоны изменения трибологического состояния опоры для различных вариантов технологического упрочнения позволяет адекватно идентифицировать предельное состояние и граничные условия нагружения и износа.

Достоверность научных положений и выводов диссертационной работы гарантирована анализом представительного объема условий эксплуатации буровых долот, вложенного в технико-экономические модели с использованием методов планирования экспериментов, метрологической проверкой точности используемых средств измерений, выбором наиболее приемлемых способов измерения параметров, применением известных методов исследований и адекватностью моделей.

Научная новизна.

1. Дан критический анализ феноменологии процесса формирования поверхностного слоя элементов опоры в период приработки при действующей технологии обработки.

2. Сформулирована гипотеза о модели изнашивания и изменения напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при упрочнении вибрационной обработкой, в сочетании с ХТО и механической обработкой, являющейся альтернативным технологическим методом, предполагающим возможность сокращения периода приработки и увеличения ресурса долота.

3. Разработана модель предельного состояния опоры долота на основе математического моделирования напряженно-деформированного состояния элементов опоры для различных кинематических состояний опор и вариантов их упрочнения.

4. Проведены экспериментальные исследования закономерностей протекания изнашивания виброупрочненного поверхностного слоя в пери од переходных процессов изнашивания.

Практическая ценность. Разработана методика, позволяющая выявить опасное сечение элементов опоры долота и определить их предельное состояние при изменении схем взаимодействия поверхностей трибологического сопряжения для различных технологических вариантов упрочнения.

Предложена технология упрочнения опоры долота вибрационной обработкой, которая в стендовых испытаниях обеспечила повышение износостойкости пар трения в 2 раза по сравнению с серийной.

Реализация результатов работы. По данным рекомендациям в лаборатории разработки буровых долот и инструментов ДФГУП ЗапСибБур-НИПИ при ОАО «Уралбурмаш» изготовлена опытная партия бурголовок с виброупрочненной опорой, проведены промысловые испытания опытных бурголовок, показавшие повышение проходки и стойкости соответственно на 182 и 256 % в сравнении с серийными, экономический эффект повышения надежности на одну бурголовку составил 8216 руб.

Проведена модернизация стенда для моделирования абразивного изнашивания опор шарошечных долот и разработана методическая база для его использования в учебном процессе Уральского государственного горного университета.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного иссле дования докладывались на научно-технической конференции «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности»: Чтения памяти В.Р. Кубачека (г. Екатеринбург 2001 г.), на Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» (г. Екатеринбург, 2003 г.), Молодежной научно-практической конференции, проводимой в рамках Уральской горнопромышленной декады (г. Екатеринбург, 2003 г.), Международной научно-технической конференции «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности»: Чтения памяти В.Р. Кубачека (г. Екатеринбург, 2004 г.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 11 печатных работах и отчете НИР, прошедшем госрегистрацию № 01990010840.

Структура и объем. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 88 наименований и приложений. Материал диссертации изложен на ПО стр. машинописного текста. 

Подобные работы
Хачатрян Самвел Амазаспович
Обоснование методов повышения надежности эксплуатации конвейерных систем угольных шахт
Рязанцев Сергей Николаевич
Исследование и выбор параметров шнековых исполнительных органов очистных комбайнов для конкретных условий эксплуатации
Галкин Владимир Иванович
Исследование динамических нагрузок и выбор конструктивных параметров роликоопор шахтных ленточных конвейеров.
Городецкий Анатолий Васильевич
Исследование влияния пускового режима на выбор параметров линейной части ленточного конвейера на ходовых опорах
Ковтуненко Валерий Владимирович
Исследование работы планетарных мельниц с целью рационального выбора их параметров при тонком измельчении карбонатных пород
Макаров Владимир Николаевич
Исследование и разработка энергетических методов повышения эффективности шахтных установок главного проветривания (УГП) с центробежными вентиляторами
Левченя Жанна Брониславовна
Повышение надежности стыковых соединений конвейерных лент на горнодобывающих предприятиях (На примере РУП "ПО "Беларуськалий")
Бондаренко Олег Анатольевич
Повышение надежности исполнительных органов струговых установок отрывного типа
Батчулуун Чинзориг
Повышение надежности буровых станков совершенствованием системы технического обслуживания и ремонта :В условиях СП "Эрдэнэт"
Кочнева Ольга Владимировна
Повышение надежности загрузочных секций распределительных конвейеров обогатительных фабрик

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