CC BY
29
The method for mathematical description of erosion by hydroabrasive jet is proposed. It is based on design diagram of the erosion process of fragile materials is conditioned by transverse joint's germing under a particle stroke to the surface. The task of rock (fragile materials) surface's erosion by hydroabrasive jet is formulated. A data needed to calculate the erosion like this might be got from the solving of the task about fragile massif surface's destruction by the stroke of a perfectly rigid abrasive particle. Allocation of task for the calculation of kinetics of massif's stressedly-deformed state under particle's stroke is given. The method based on the finite element method for solving this task is elaborated. The method for the definition of massif's strength that lets to determine the eroded material's volume is elaborated as well.
Key words: mathematical model, hydroabrasive, erosion, rocks, fragile materials, abrasive particle, joint
Zhabin Aleksandr Borisovich, doctor of technical sciences, professor, zha-bin. tula@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Lavit Igor Michailovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Averin Eugene Anatolievich, postgraduate, evgeniy. averin. 90@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 622.271.64
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ДИАМЕТРА НАСАДКИ НА РАСХОД РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО СТРУГА.
В.Г. Хачатурян
Произведен анализ серии экспериментов. Получена зависимость расхода рабочей жидкости на гидромеханическом резце от диаметра насадки.
Ключевые слова: струг, гидромеханическое разрушение угля.
За последние 10-15 лет применение струговых установок стало одним из наиболее привлекательных способов по добыче угля, так как выемка тонких и средней мощности пластов шнековыми комбайнами выявила ряд недостатков, снижающие экономический показатель горных работ и ухудшающие условия труда в очистных забоях [1,2].
Отметим, что струговая технология является перспективной.
Современный механический инструмент стругов обеспечивает эффективное применение струговых установок на слабых породах. Однако, расширение области применения стругов сдерживается ограниченными
312
возможностями механического способа разрушения прочных пластов, характеризующихся твердыми пропластками, традиционным резцовым инструментом [3]. Одним из вариантов повышения эффективности струговой выемки является применение гидромеханических резцов.
Результаты экспериментов по определению диаметра насадки
на расход воды
№ опыта й0, мм Р0, МПа 3 Qo, м /с
15 0,000398
30 0,000562
1 0,4 40 0,000649
50 0,000726
60 0,000794
70 0,000858
15 0,000895
30 0,00126
2 0,6 40 0,00146
50 0,00163
60 0,00178
70 0,00193
15 0,00159
30 0,00224
3 0,8 40 0,00259
50 0,00289
60 0,00316
70 0,00342
Научной группой ТулГУ была разработана новая компоновка резца, в котором подача воды высокого давления осуществляется через струе-формирующее устройство, размещенное внутри осевого канала резца. При такой схеме обеспечивается защита насадки струеформирующего устройства от заштыбовки и наличие постоянного истечения высокоскоростной струи на массив.
Для обеспечения гидравлической системы струга высоконапорной водой воспользуемся оборудованием отечественного производителя - ЗАО «Талнах».
Исследования, выполненные для установления зависимости гидравлических характеристик источников высокого давления: диаметра струеформирующей насадки на расход рабочей жидкости при разрушении массива гидромеханическими резцами, диаметр насадки которого был равен 0,4; 0,6 и 0,8 мм. Давление воды Р0 = 15, 30, 40, 50, 60 и 70 МПа.
Традиционно, расход воды Q0 через резец вычислялся по формуле
(1):
Оо =Рр (1.4 • 10-5 т п^10.2Ро ) (1)
где й0 - диаметр выходного отверстия насадки струеформирующего устройства (диаметр насадки), мм; р - коэффициент расхода (р = 0,5 ... 0,9); п0 - число резцов в контакте с массивом.
При этом, конкретное значение р определяется экспериментальным путем для принятой конструкции насадки.
Оо, м3/с 10
36 34 32 30 28 26 24 22 20
18
16
14
12
10 8
6
2
-5
МПа
ХР=70
\ р-тмпп
МПа МПа
\ АЖ
/// / К Р=40
///\ °=30 МПа
(/ /
( /
/// /
$ ; / 5 МПа
у/
N 7
О 0,2 0А 0,6 0,8 1
б0, ММ
Рис. 1. Зависимости расхода воды (¿0 от диаметра насадки
Таким образом, проведенные на основе экспериментальных данных исследования позволили установить эмпирическую зависимость расхода воды от диаметра струеформирующей насадке, которая обеспечит модернизацию конструктивных параметров исполнительного органа струговой установки.
Список литературы
1. Пушкарев А.Е., Наумов Ю.Н., Король В.В. Перспективы развития технологии струговой выемки. Известия ТулГУ. Естественные науки.
Серия «Науки о Земле» Вып. 2. -Тула: ТулГУ, 2007. - С.210 - 213.
2. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В. А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушка-рев, М.М. Щеголевский. - М.: Изд-во АГН, 2000. - 343 с.
3. Артемьев В.Б. Перспективы струговой выемки угля// Уголь. 2004. №3. С.9
Хачатурян Вильям Генрихович, асп., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF RESULTS OF EXPERIMENTAL RESEARCH OF INFLUENCE OF DIAMETER NOZZLE ON THE WORKING FLUID FLOW OF THE EXECUTIVE BODY
HYDROMECHANICAL PLOW
W. G. Khachaturyan Tula State University
The analysis of a series of experiments. The dependence of the flow rate of the working fluid on the hydromechanical cutter on the diameter of the nozzle.
Key words: plow, hydromechanical destruction of coal.
Khachaturyan William Genrihovich, posygraduate, wil71 amail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 622.271.64
МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУИВОДОЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА ПРИ ГИДРОСТРУЙНОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ
К.А. Головин, А.М. Лебедев, А.Е. Пушкарев
Произведен анализ серии экспериментов. Определены значения коэффициентов математической модели.
Ключевые слова: гидроструйная цементация; скорость струи; формирование струи; разрушение массива пород.
В последнее время на рынке машиностроительной техники, главным образом за рубежом (Япония Италия и Англия), появилось большое количество оборудования, использующего для закрепления в основном грунтов способ гидроструйной цементации (ГСЦ) при строительстве оснований и фундаментов, возведении свай и т.д. Сущность ГСЦ горных пород (Jеtgrouting) заключается в использовании кинетической энергии высокоскоростной суспензионной водоцементной струи, погруженной в пород-
