Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы
It is experimentally established, that the tool of ISM design effectively works to depth of cutting of 8 mm., thus minimum power consumption of destruction of breed is observed at a step of cutting Тр = 60 mm. Necessary Тр the mathematical model is developed for the computer program of arrangeme...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23559 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы / И.А. Свешников, А.Л. Майстренко, С.Д. Заболотный, С.Ф. Беспалов, А.И. Доброскокин, В.Г. Городецкий, Н.П. Осадчук // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 89-93. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859821266578440192 |
|---|---|
| author | Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Беспалов, С.Ф. Доброскокин, А.И. Городецкий, В.Г. Осадчук, Н.П. |
| author_facet | Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Беспалов, С.Ф. Доброскокин, А.И. Городецкий, В.Г. Осадчук, Н.П. |
| citation_txt | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы / И.А. Свешников, А.Л. Майстренко, С.Д. Заболотный, С.Ф. Беспалов, А.И. Доброскокин, В.Г. Городецкий, Н.П. Осадчук // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 89-93. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | It is experimentally established, that the tool of ISM design effectively works to depth of cutting of 8 mm., thus minimum power consumption of destruction of breed is observed at a step of
cutting Тр = 60 mm. Necessary Тр the mathematical model is developed for the computer program
of arrangement of cutters in a combine crown
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:26:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
89
2. Давиденко О.М., Камишацький О.Ф. Пат. 68524 А Україна, МКИ 7 Е 21 В 21/06. Устрой-
ство для приготовления буровых растворов / № 2003065862; Заявлено 24.06.2003; Опубл.
16.08.2004; Бюл. № 8. – 3 с.
3. Ятров С.Н. Промывочные жидкости в бурении скважин. – М.: Гостоптехиздат, 1960. –
310 с.
Поступила 09.06.09
УДК 622.24.051
И. А. Свешников1, А. Л. Майстренко1, доктора технических наук, С. Д. Заболотный1,
С. Ф. Беспалов1, А. И. Доброскокин1, В. Г. Городецкий2, канд. техн. наук, Н. П. Осадчук2
1 Институт сверхтвердых материалов им В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
2 Национальный технический университет «КПИ», г. Киев
ВЛИЯНИЕ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ РЕЗЦОВ НА ЭНЕРГОЕМКОСТЬ
РАЗРУШЕНИЯ ПРОЧНОЙ ГОРНОЙ ПОРОДЫ
It is experimentally established, that the tool of ISM design effectively works to depth of cut-
ting of 8 mm., thus minimum power consumption of destruction of breed is observed at a step of
cutting Тр = 60 mm. Necessary Тр the mathematical model is developed for the computer program
of arrangement of cutters in a combine crown.
Разрушение прочной горной породы при комбайновой проходке выработок является
сложной проблемой. При проведении горных выработок проходческими комбайнами типа
П110-01М должна обеспечиваться максимально возможная глубина резания породы. При
этом наблюдается большой расход серийных самовращающихся резцов типа РТ32 вследст-
вие частых поломок твердосплавных вставок и износа при прекращении вращения. Резцы
РП-221 с градиентной структурой отличаются высокой прочностью и износостойкостью.
Цель настоящей работы состоит в разработке путей рационального размещения единичных
резцов в коронке комбайна. При этом основным показателем был взят оптимальный шаг ре-
зания Тр – расстояние между соседними резцами, при котором наблюдается взаимодействие
зон разрушения от единичных инденторов.
Экспериментальные исследования проводили на стенде, созданном на базе токарно-
карусельного станка 1М553. При этом использовали блоки Теребовлянского песчаника
прочностью 60-80 МПа. Для измерения составляющих силы резания использовали специаль-
ный динамометр в комплексе с измерительной системой фирмы «НВМ» (Германия). При
проведении исследований шаг резания изменяли в диапазоне 12–80 мм при глубине резания
2–8 мм. В процессе экспериментов проводили отбор продуктов разрушения песчаника, по
которым определяли объем разрушенной породы и площадь реза. Далее рассчитывали энер-
гоемкость разрушения (МДж/м3) по формуле
p
z
w S
PH ,
где Pz – среднее усилие резания, Н; Sp – средняя площадь реза, мм2.
Результаты экспериментов приведены в табл. 1-3 и показаны на рис.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
90
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
91
Для использования результатов экспериментов при создании компьютерной програм-
мы расстановки резцов в коронке комбайна разработали математическую модель энергоем-
кости резания песчаника резцом РП-221. Разработку выполняли на основе эксперименталь-
ных данных относительно энергоемкости резания породы (песчаника) резцом РП-221 в за-
висимости от глубины и шага резания (см. табл. 3).
Эмпирическая формула для зависимости энергоемкости от шага резания имеет сле-
дующий вид:
0 1, , , ,w nH t f t c c c , (1)
где Hw – энергоемкость резания породы; t – шаг резания; f – некоторая функция; c0…cn – па-
раметры функции.
20
30
40
50
60
70
80
2
3
4
5
6
7
8
20
40
60
80
Э
не
рг
ое
м
ко
ст
ь,
М
Дж
/м
3
Шаг резания, мм
Гл
уб
ин
а р
ез
ан
ия
, м
м
5,000
15,63
26,25
36,88
47,50
58,13
68,75
79,38
90,00
Рис.1. Зависимости энергоемкости разрушения (МДж/м3) прочного песчаника
резцами РП-221 от глубины и шага резания
Каждый параметр ci можно представить как функцию от глубины резания h:
i ic h . (2)
После подстановки (2) в (1) искомая эмпирическая формула приобретет следующий
общий вид:
0 1, , , , ,w nH t h f t h h h (3)
Функцию f можно представить в виде полинома степени n:
2
0 1 0 1 2, , , , n
n nf t c c c c c t c t c t (4)
Степень полинома принимаем (4) n = 4. Для каждого значения глубины резания из
табл. 3 находим параметры функции f методом наименьших квадратов [1]. Если количество
известных точек данных N, то параметры ci функции (4) можно рассчитать по формуле
1
1 1 1
0
2 1
1
1 1 1 1
1 2
1 1 1 1
N N N
n
i i i
i i i
N N N N
n
i i i i i
i i i i
n N N N N
n n n n
i i i i i
i i i i
N t t Hw
c
t t t t Hwc
c
t t t t Hw
(5)
Рассчитанные коэффициенты функций для различной значения глубины резания све-
дены в табл. 4.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
92
Таблица 4. Коэффициенты функции f для различной глубины резания h
Значения коэффициентов Глубина реза-
ния h, мм c0 c1 c2 c3 c4
2,0 -1.2052 5.00718 -0.123166 0.00136039 -5.42901∙10-6
4,0 -0.579313 0.791281 -0.00442472 -0.000119438 1.25757∙10-6
6,0 -0.016612 -0.229977 0.0343123 -0.000686296 4.16428∙10-6
8,0 -0.00182065 -0.0260998 0.0207539 -0.000511341 3.41685∙10-6
Зависимость коэффициентов ci от глубины резания h можно представить в виде поли-
нома степени m:
2
0 1 2
m
i i i i imh C C t C t C t , (6)
где Ci0,…,Cim – коэффициенты для полинома, выражающего значение коэффициента ci.
После подстановки (4) и (6) в (3) окончательная формула для расчета энергоемкости
резания в зависимости от глубиныи и шага резания имеет следующий вид:
0 0
( , )
n m
i k
w ik
i k
H t h t C h
. (7)
Для полинома (6) значение степени принято m = 3. Для каждого i-го столбца табл. 4
рассчитаны значения коэффициентов Cik методом наименьших квадратов. Полученные ре-
зультаты сведены в табл. 5.
Таблица 5. Значения коэффициентов Cik
Коэффициент Cik при значении k i 0 1,0 2,0 3,0
0 -1,40955 -0,0839949 0,113282 -0,0100984
1 14,3872 -6,30932 0,891709 -0,0410315
2 -0,34962 0,144773 -0,0169277 0,000577265
3 0,00392435 -0,00158154 0,000156911 -3,56577∙10-6
4 -1,60212∙10-5 6,29342∙10-6 -5,03912∙10-7 2,61914∙10-9
На основании (7) и данных табл. 5 эмпирическая формула для расчета энергоемкости
резания (МДж/м3) в зависимости от глубины и шага резания приобретает вид:
2 3
2 3
2 3 2
( , ) 1,40955 0,0839949 0,113282 0,0100984
14,3872 6,30932 0,891709 0,0410315
0,34962 0,144773 0,0169277 0,000577265
0,00392435 0,00158154 0,00
wH t h h h h
h h h t
h h h t
h
2 6 3 3
5 6 7 2 9 3 4
0156911 3,56577 10
1,60212 10 6, 29342 10 5,03912 10 2,61914 10
h h t
h h h t
(8)
Значения энергоемкости, рассчитанные по формуле (8), приведены в табл. 6. Вычис-
ление относительной погрешности проведено по формуле:
0
0
w w
w
H H
H
, (9)
где Hw, Hw0 – расчетная (см. табл. 4) и соответственно экспериментальная (см. табл. 1) энер-
гоемкость, МДж/м3;
Таблица 6.Расчетная энергоемкость (МДж/м3) в зависимости от глубины и шага резания
Расчетная энергоемкость, МДж/м3, при шаге резания, мм Глубина
резания,
мм 12 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 (блокирован-
ный рез)
2,0 43,3 50,5 59,6 66,1 70,4 73,3 75,1 77,3 79,3 82,0 85,2
4,0 10,0 12,7 15,0 17,0 18,5 19,6 20,8 21,5 22,3 24,7
6,0 6,6 8,8 10,8 12,4 14,5 15,4 16,6 20,3
8,0 5,7 6,9 7,7 8,2 8,0 7,0 6,5 8,9
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
93
Значения относительной погрешности, рассчитанные по формуле (9), сведены в табл.
7.
Таблица 7. Относительная погрешность вычисления энергоемкости в зависимости от
глубины и шага резания
Относительная погрешность вычисления энергоемкости при шаге резания, мм Глубина
резания,
мм 12 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 (блокиро-
ванный рез)
2,0 0,269 0,096 0,07 0,01 0,016 0,019 7,8∙10-3 1,97∙10-3 6,2∙10-3 4,37∙10-3 2,87∙10-3
4,0 0,716 0,065 0,29 0,102 0,073 0,035 0,027 0,011 0,033 0,014
6,0 0,079 0,101 0,079 0,015 0,04 0,071 0,041 7,35∙10-3
8,0 0,057 0,105 0,028 0,071 0,058 0,201 0,11 0,018
На основании экспериментальных исследований приходим к выводу, что с увеличе-
нием глубины резания эффективность разрушения породы повышается. Минимальная энер-
гоемкость разрушения получена при глубине резания 8 мм. Оптимальный шаг резания при
минимальной энергоемкости получен при шаге Тр = 60 мм.
Разработанная математическая модель позволяет рассчитать энергоемкость разруше-
ния прочной горной породы с минимальной погрешностью.
Разработанную математическую модель необходимого оптимального шага резания Тр
рекомендуется использовать при создании компьютерной программы расстановки резцов в
коронке проходческого комбайна.
Литература
1. Р. С. Гутер. Элементы численного анализа и математической обработки результатов
опыта – М.: Физматгиз, 1962. – 356 с.
Поступила 10.06.09
УДК 622.24.051
И. А. Свешников, д-р. техн. наук, Л. Ф. Стасюк, канд. техн. наук,
С. Д. Заболотный, С. В. Смекаленков
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ НОВЫХ МОДИФИКАЦИЙ
АЛМАЗНО-ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПЛАСТИН
The new method of an estimation of wear resistance ATP is developed, allowing to predict
their working capacity. Tests of new updatings of ATP with height diamond layer to 1,8 mm, devel-
oped in ISM are conducted. Influence of ways of processing diamond layer of plate on process of
cutting of rock is studied.
Породоразрушающий инструмент, оснащенный алмазно-твердосплавными пластина-
ми (АТП), широко применяется при бурении шпуров и скважин на предприятиях угольной
промышленности.
Созданные в ИСМ НАН Украины буровые резцы типа РШ-140 [1], РШ-152 и РШ-153
применяются для бурения шпуров под заряды взрывчатого вещества при буровзрывном спо-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23559 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:26:17Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Беспалов, С.Ф. Доброскокин, А.И. Городецкий, В.Г. Осадчук, Н.П. 2011-07-06T04:54:10Z 2011-07-06T04:54:10Z 2009 Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы / И.А. Свешников, А.Л. Майстренко, С.Д. Заболотный, С.Ф. Беспалов, А.И. Доброскокин, В.Г. Городецкий, Н.П. Осадчук // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 89-93. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23559 622.24.051 It is experimentally established, that the tool of ISM design effectively works to depth of cutting of 8 mm., thus minimum power consumption of destruction of breed is observed at a step of cutting Тр = 60 mm. Necessary Тр the mathematical model is developed for the computer program of arrangement of cutters in a combine crown ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Беспалов, С.Ф. Доброскокин, А.И. Городецкий, В.Г. Осадчук, Н.П. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы |
| title_full | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы |
| title_fullStr | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы |
| title_full_unstemmed | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы |
| title_short | Влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы |
| title_sort | влияние взаимного расположения резцов на энергоемкость разрушения прочной горной породы |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23559 |
| work_keys_str_mv | AT svešnikovia vliânievzaimnogoraspoloženiârezcovnaénergoemkostʹrazrušeniâpročnoigornoiporody AT maistrenkoal vliânievzaimnogoraspoloženiârezcovnaénergoemkostʹrazrušeniâpročnoigornoiporody AT zabolotnyisd vliânievzaimnogoraspoloženiârezcovnaénergoemkostʹrazrušeniâpročnoigornoiporody AT bespalovsf vliânievzaimnogoraspoloženiârezcovnaénergoemkostʹrazrušeniâpročnoigornoiporody AT dobroskokinai vliânievzaimnogoraspoloženiârezcovnaénergoemkostʹrazrušeniâpročnoigornoiporody AT gorodeckiivg vliânievzaimnogoraspoloženiârezcovnaénergoemkostʹrazrušeniâpročnoigornoiporody AT osadčuknp vliânievzaimnogoraspoloženiârezcovnaénergoemkostʹrazrušeniâpročnoigornoiporody |