RU2158367C1 - Способ разрушения горных пород - Google Patents
Способ разрушения горных пород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158367C1 RU2158367C1 RU99111667A RU99111667A RU2158367C1 RU 2158367 C1 RU2158367 C1 RU 2158367C1 RU 99111667 A RU99111667 A RU 99111667A RU 99111667 A RU99111667 A RU 99111667A RU 2158367 C1 RU2158367 C1 RU 2158367C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- rock
- amplitude
- range
- torsional vibrations
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разрушении горных пород групповым резцовым инструментом. При осуществлении способа на рабочий орган с групповым резцовым инструментом накладывают крутильные колебания относительно его продольной оси. Параметры крутильных колебаний оптимизируют по частоте и амплитуде. Частоту крутильных колебаний выбирают из диапазона 20 - 100 Гц, амплитуду колебаний выбирают из диапазона 1-10 мм. Амплитудное значение динамического момента на рабочем органе выбирают из диапазона от 5 до 1000 кН•м. Способ позволяет снизить усилие резания при обработке породного массива. 2 ил.
Description
Изобретение относится к способам разрушения горных пород групповым резцовым инструментом.
Известен способ разрушения горных пород исполнительным органом проходческого комбайна по [а.с. N 562651, МКИ E 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна. БИ N 23, 25.06.77]. По данному способу разрушение происходит за счет фрезерования резцовой коронкой горного массива с наложением на рабочий орган ударов перпендикулярно оси его вращения.
Недостатком данного способа разрушения является то, что он не обеспечивает существенного снижения усилия резания и увеличения крупности кусков, отделяемых от массива из-за отсутствия явления псевдотекучего ядра. Кроме того, данный способ ведет к увеличению ударной нагрузки на трансмиссию и корпус.
Известен способ разрушения горных пород, реализуемый в исполнительном органе проходческого комбайна а. с. N 1087661, МКИ E 21 С 27/24. Исполнительный орган проходческого комбайна. БИ N 15, 23.04.84], который взят за прототип. По данному способу разрушение горных пород происходит за счет фрезерования резцовой коронкой горного массива с наложением на рабочий орган крутильных колебаний относительно его оси.
Недостатком данного способа является то, что в нем не определены оптимальные параметры колебаний режущего инструмента, что снижает эффективность процесса разрушения горных пород.
Задачей данного изобретения является снижение усилий резания породного массива, увеличение размеров отделяемых от массива кусков и повышение производительности процесса резания массива за счет выбора рациональных параметров крутильных колебаний группового резцового инструмента.
Поставленная задача решается тем, что в способе фрезерования горных пород групповым резцовым органом, при котором на рабочий орган накладываются крутильные колебания относительно его оси, частоту крутильных колебаний выбирают из диапазона 20...100 Гц, амплитуду колебаний выбирают из диапазона 1. ..10 мм, при этом амплитудное значение динамического момента рабочего органа выбирают из диапазона 5...1000 кН•м.
На фиг.1 представлена схема разрушения породного массива резцовым инструментом, при котором вследствие возникновения явления псевдотекущего ядра точка образования ядра приближается к режущей кромке резца, что вызывает отрыв больших кусков породы.
На фиг.2 представлены фрагменты осциллограмм резания породы при оптимизированных и неоптимизированных параметрах колебаний, характеризующие влияние оптимизации колебаний на нагрузку на инструменте.
На схеме разрушения породного массива изображен резец 1 группового резцового рабочего органа, воздействующий на породный массив 2 с образованием псевдотекучего ядра 3 и линий отделения 4 кусков породы.
Повышение эффективности процесса фрезерования связано с тем, что при наложении крутильных колебаний на рабочий орган с оптимальными параметрами частоты и амплитуды воздействия на массив разрушающее его усилие снижается в связи с уменьшением коэффициента трения в зоне образования псевдотекучего ядра 3 по выражению:
где Nп - нормальное усилие на передней грани резца, H;
B - коэффициент, зависящий от геометрических параметров резцового инструмента, физико-механических свойств массива режима его резания, H;
α - угол резания инструмента, град α = 55...105o);
Ω - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств массива, град ( Ω = 40...55o);
fп - средний коэффициент трения породы по передней> грани резца (безразмерный).
где Nп - нормальное усилие на передней грани резца, H;
B - коэффициент, зависящий от геометрических параметров резцового инструмента, физико-механических свойств массива режима его резания, H;
α - угол резания инструмента, град α = 55...105o);
Ω - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств массива, град ( Ω = 40...55o);
fп - средний коэффициент трения породы по передней> грани резца (безразмерный).
Коэффициент fп при периодическом динамическом воздействии на массив уменьшается с увеличением удельного давления Nуд на передней грани инструмента по формуле:
где:
С - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств разрушенной породы, H. Например, для углей Подмосковного угольного бассейна C = 31,1 H
Частота колебаний выбирается при условии fn ---> 0. При этом уплотненное ядро из-за наложения на него силовых импульсов, вызванных колебательными движениями резца, испытывает значительные удельные давления, что приводит ядро 3 во псевдотекучее состояние. Точка формирования ядра, определяющая возникновение и развитие трещины 4 в породе при ее разрушении приближается к режущей кромке резца 1 (фиг. 1), что вызывает отрыв более крупных кусков породы.
где:
С - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств разрушенной породы, H. Например, для углей Подмосковного угольного бассейна C = 31,1 H
Частота колебаний выбирается при условии fn ---> 0. При этом уплотненное ядро из-за наложения на него силовых импульсов, вызванных колебательными движениями резца, испытывает значительные удельные давления, что приводит ядро 3 во псевдотекучее состояние. Точка формирования ядра, определяющая возникновение и развитие трещины 4 в породе при ее разрушении приближается к режущей кромке резца 1 (фиг. 1), что вызывает отрыв более крупных кусков породы.
Амплитуда колебательных движений А, мм принимается в зависимости от числа резцов на исполнительном органе:
где R - радиус исполнительного органа по резцам, мм;
m - число резцов на исполнительном органе.
где R - радиус исполнительного органа по резцам, мм;
m - число резцов на исполнительном органе.
Динамический момент MA на рабочем органе принимается из условия превышения его значением величины нормального усилия на передней грани резца:
MA ≥ Nn
Пример.
MA ≥ Nn
Пример.
Экспериментально было подтверждено, что при разрушении резцовым инструментом пород крепостью 6...8 по шкале проф. Протодьяконова оптимальными значениями частоты и амплитуды являются соответственно 40 Гц и 3 мм. На фиг. 2 приведены фрагменты осциллограмм момента на рабочем органе при оптимизированном 5 (частота 40 Гц, амплитуда 3 мм) и неоптимизированном 6 (частота 10 Гц, амплитуда 2 мм) разрушении. На фигуре видно, что при использовании заявляемых оптимизированных параметров крутильных колебаний группового резцового органа значительно снижаются нагрузки на рабочем органе.
Изобретение позволяет повысить производительность горной машины на 25-30%, повысить сортность разрушаемой породы, уменьшить нагрузку на рабочем органе и снизить энергоемкость процесса разрушения породного массива на 20-25%.
Claims (1)
- Способ разрушения горных пород, заключающийся во фрезеровании групповым резцовым органом горного массива с наложением на рабочий орган крутильных колебаний относительно его оси, отличающийся тем, что частоту крутильных колебаний выбирают из диапазона 20 - 100 Гц, амплитуду колебаний выбирают из диапазона 1 - 10 мм, при этом амплитудное значение динамического момента рабочего органа выбирают из диапазона 5 - 1000 кН • м.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99111667A RU2158367C1 (ru) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | Способ разрушения горных пород |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99111667A RU2158367C1 (ru) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | Способ разрушения горных пород |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2158367C1 true RU2158367C1 (ru) | 2000-10-27 |
Family
ID=20220722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99111667A RU2158367C1 (ru) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | Способ разрушения горных пород |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2158367C1 (ru) |
-
1999
- 1999-06-10 RU RU99111667A patent/RU2158367C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20080074949A (ko) | 굴삭 로드, 굴삭 비트 및 굴삭 공구 | |
US5520444A (en) | Method of cutting and cutting rotative bit | |
CN205315007U (zh) | 一种带有超声波振动器的tbm高效碎岩刀盘 | |
RU2153569C2 (ru) | Шарошка бурового долота | |
RU2158367C1 (ru) | Способ разрушения горных пород | |
CN112610223A (zh) | 一种基于超声波振动预先掏槽的巷道掘进高效破岩方法 | |
RU2731967C2 (ru) | Разрушающий инструмент и способ разрушения горных пород | |
CN203248084U (zh) | 一种牙轮-固定切削结构复合钻头 | |
CN113638741A (zh) | 一种降低隧道围岩应力的掘进机及其施工方法 | |
JP7061853B2 (ja) | 岩盤類の掘削部位からの掘削物を資材として採取することにより資材を製造する方法 | |
RU2237148C2 (ru) | Способ бурения скважин и устройство для его осуществления | |
CN103147692A (zh) | 一种牙轮-固定切削结构复合钻头 | |
CN203248085U (zh) | 一种复合钻头 | |
RU2087666C1 (ru) | Породоразрушающая твердосплавная вставка | |
RU2053346C1 (ru) | Породоразрушающий инструмент для вибровращательного бурения | |
RU2081990C1 (ru) | Инструмент для ударного бурения | |
CN103147691A (zh) | 一种复合钻头 | |
RU2374418C2 (ru) | Термофрикционный породоразрушающий инструмент | |
CN213330905U (zh) | 一种六刀翼钢体pdc钻头 | |
Santi et al. | Waterjet-assisted polycrystalline diamond indentation drilling of rock | |
RU2247215C1 (ru) | Буровая коронка | |
RU2009305C1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
Styler et al. | Analysis of rock chips produced during water-jet-assisted cutting | |
SU1601311A1 (ru) | Долото дл вращательного бурени | |
RU2014457C1 (ru) | Способ гидроразмыва горных пород |