скачать
Аннотация
Разработана методика расчёта производительности и удельных энергозатрат для алмазно-канатных машин, применяемых при разработке месторождений блочного природного камня. Расчёты базируются на энергетической теории резания природного камня алмазно-абразивным инструментом, согласно которой производительность камнерезных машин определяется по установленной мощности привода породоразрушающего инструмента и удельного энергопотребления процесса контактного взаимодействия инструмента с породой. При этом определение удельного энергопотребления может включать как экспериментальный путь, так и аналитический. В работе разработан и предлагается аналитический метод нахождения удельных энергозатрат процесса поверхностного разрушения горной породы по её физико-механической константе – энергоёмкости и коэффициентам, выражающим доли суммарной удельной энергии, затрачиваемой на разрушение породы, инструмента и их взаимное трение. Энергоёмкость поверхностного разрушения материала породы, как и её доля в общем балансе энергопотребления, определяются только расчётным путём, исключающим влияние взаимного трения инструмента с породой на данные показатели. Энергетическая характеристика материала горной породы, энергоёмкость, представлена через показатель поверхностной контактной прочности, характеризуемой твёрдостью по Бринеллю.
Для адекватного отражения взаимодействия алмазно-абразивного инструмента с породой при расчёте коэффициента её поверхностного разрушения был использован принцип активно работающих алмазных зёрен, согласно которому для фронтального поражения забоя при движении инструмента ему должна соответствовать определённая поверхностная концентрация выступающих над связкой алмазных зёрен. В этом случае реализуется эффективная породоразрушающая способность инструмента при минимальной поверхностной концентрации алмазных зёрен.
Полученные показатели дают возможность аналитическим путём рассчитывать удельное энергопотребление и, таким образом, производительность резания горных пород алмазно-абразивным инструментом в зависимости от режима работы алмазно-канатной машины. Режим резания с постоянной мощностью энергопотребления по отношению к режиму с постоянной скоростью подачи инструмента на забой имеет преимущества в увеличении производительности и снижении удельных энергозатрат, однако при этом существенно повышается удельный расход дорогостоящего алмазного инструмента, что необходимо учитывать в каждом конкретном случае путём расчёта и сопоставления удельной себестоимости резания.
Произведённые расчёты производительности отвечали режиму работы с постоянной мощностью энергопотребления и выполнялись по двум схемам, когда в первом случае удельная работа резания определялась аналитическим путём по предложенной методике и когда удельная работа резания принималась на основе экспериментальных данных. Сравнение расчётов даёт удовлетворительное совпадение (расхождение не более 10 %), что позволяет рекомендовать разработанную комплексную методику для расчёта производительности алмазно-канатных машин при добыче блоков камня различной прочности.
Ключевые слова
Производительность, алмазно-канатная машина, удельное энергопотребление, энергоемкость, режим резания.
Першин Г.Д., Уляков М.С., Пшеничная Е.Г., Габбасов Б.М. Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия
1. Першин Г.Д., Гуров М.Ю., Чеботарёв Г.И. Канатные пилы. Обоснование конструктивных параметров и режимов работы: монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2006. 152 с.
2. Першин Г.Д., Митин А.Н. Геометрические характеристики модели контактной поверхности породоразрушающего алмазно-абразиного инструмента // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. №1 (41). С. 10–13.
3. Ахметшин А.М. Аналитический метод определения сопротивляемости породы поверхностному разрушению // Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2004. C. 199–203.
4. Першин Г.Д., Уляков М.С. Анализ влияния режимов работы канатных пил на эффективность отделения монолитов природного камня от массива // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. №4 (48). С. 14–21.
5. Акопян Р.В., Лусинян К.Г. Исследование влияния режимов резания на износ алмазных элементов алмазно-канатного режущего инструмента // Изучение природных каменных материалов и силикатного сырья, разработка эффективной техники и технологии производства: сб. науч. тр. Ереван: НИИКС, 1983. С. 40–49.
6. Левицький В.Г., Соболевський Р.В. Обґрунтування оптимальних технологічних параметрів видобування гранітних блоків на основі показників тріщинуватості // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2014. Т. 3.
№ 3 (69). С. 48–52.
