Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Влияние формы и размеров инденторов на экспериментальные характеристики горных пород

При экспериментальном получении характеристик горных пород, необходимых для функционирования математической модели процесса бурения, следует подобрать набор инденторов, .достаточно полно характеризующих элементы вооружения до­лота. Это сравнительно просто сделать для штыревых долот, у которых шарошки оснащены обычно не более чем двумя-тремя •типоразмерами штырей. Этот набор штырей и может быть ис­пользован для получения динамических характеристик горных пород.

Однако при моделировании работы долот, оснащенных не­осесимметричными зубцами, имеющими чаще всего клиновид­ную форму с прямоугольной площадкой притупления, исполь­зовать естественный набор зубцов в качестве эксперименталь­ных инденторов весьма затруднительно по двум причинам. Во — первых, их количество слишком велико, что сильно увеличи­вает объем необходимых испытаний. Во-вторых, среди них встречаются зубцы настолько крупных размеров, что обычный керн горной породы, не превышающий по диаметру 80 мм, не тюзволяет изготовить образцы, выдерживающие без раскола внедрение таких зубцов. Естественно поэтому попытаться заме­нить набор действительных зубцов долота, за исключением пе­риферийных зубцов формы, эталонным индентором.

Чтобы обосновать такую возможность, необходимо получить экспериментальные зависимости показателя разрушения описы­ваемых характеристиками Р (z) и V(z) от формы и размеров контактной площадки внедряемого в породу индентора. Мето­дика получения этих экспериментальных зависимостей заклю­чается в следующем. Прежде всего необходимо провести анализ геометрических характеристик зубцов, используемых для воору­жения долот исследуемого типа. Этот анализ позволяет оценить уровни варьирования характерных размеров этих зубцов. Так, иапример, для клиновидных зубцов с прямоугольной площад­кой притупления таковыми являются длина и ширина площад­ки притупления или же один из этих параметров и их отно­шение, характеризующее форму площадки. Установив уровни варьирования, можно составить комбинационную таблицу про­ведения экспериментов.

При этом для получения надежных экспериментальных за­висимостей целесообразно установить уровни варьирования факторов, выходящие за рамки реально используемых разме­ров контактных площадок. Сказанное в первую очередь отно­сится к параметру отношения длины и ширины площадки при­тупления, характеризующему его геометрическую форму. Что касается выбора показателей, принимаемых в качестве крите­риев сравнения характеристик горных пород для разных зуб­цов, то таковыми целесообразно принять силу сопротивления породы при первом скачке разрушения, глубину внедрения зуб­ца при первом скачке и объем разрушенной породы. С учетом дисперсии механических свойств горных пород необходимо про­изводить определенное количество повторений однородных экспериментов.

Обработка экспериментальных результатов выполняется как путем построения графических зависимостей, так и с помощью дисперсионного анализа.

В качестве примера приведем материалы исследований п» влиянию размеров и формы инденторов на абсолютную и удель­ную величины силы сопротивления породы при первом скачке разрушения.

При составлении комбинационной таблицы проведения опыт­ных работ учитывались реальные возможности проведения экспериментов, вытекающие из доступных размеров образцов, горных пород и возможности экспериментального оборудова­ния. Выбранные уровни варьирования длины «а» и ширины «в» площадок контакта экспериментальных инденторов пред­ставлены в табл. 7.

Таблица 7

Уровни варьирования размеров контактных площадок зубцов aXb (в мм)

а

а/Ь

1

2

5

10

5

5×5

5×2,25

5X1

5X0,5

10

10X10

10×5

10×2

ЮХ1

20

20X20

20хЮ

20×4

20X2

Результаты исследований приведены в комбинационной табл. 8. При этом были приняты следующие обозначения:

Таблица 8

Удельная нагрузка разрушения породы при первом скачке (в кгс/см2)

Факторы

в,

в2

в3

в4

101,9

116,5

163,8

182,0

105,6

123,8

154,7

163,8

А-1

109,2

123,8

154,7

163,8

109,2

109,2

154,7

163,8

100,1

109,2

130,0

165,0

101,9

118,3

150,0

160,0

А2

111,9

103,7

142,5

167,5

100,1

112,8

140,0

165,0

95,1

105,6

130,8

147,9

А

—.

139,9

127,4

А3

.—.

136,5

157,0

•—

134,2

125,1

Аи А2, А3 — инденторы с длинами площадок контакта, со­ответственно равными 5, 10, 20 мм;

В j, В2, Въ, Bi — инденторы с отношениями длины контакт­ной площадки к ее ширине, соответственно равными 1, 2, 5, 10.

Проведенный дисперсионный анализ результатов экспери­ментальных исследований показывает следующее.

— С доверительной вероятностью а = 0,99 удалось устано­вить значимое влияние отношения сторон (формы) площадки контакта на удельную нагрузку, необходимую для разруше­ния породы.

Влияние формы и размеров инденторов на экспериментальные характеристики горных пород

Рис. 29. Экспериментальная зависимость удельной на­грузки первого скачка раз­рушения от формы площад­ки контакта:

1—а=20; 2—а =.10; 3—а = 5 мм

— С доверительной вероятно­стью а = 0,95 не установлено значи­мого влияния длины площадки контакта на этот же показатель.

— С доверительной вероятно­стью о = 0,99 установлено значи­мое различие между двумя группа­ми инденторов с различными фор­мами площадок. К первой группе •относятся инденторы а/Ь = 5 ч-10, ко второй — а/Ь = 1-^-2.

Из этих выводов следует, что внутри каждой из этих групп лю­бой индентор может быть выбран в качестве эталонного, причем уси­лие от одного индентора к другому пересчитывается пропорционально

Влияние формы и размеров инденторов на экспериментальные характеристики горных пород

100

0 1 2 3 b byMM 0 12 3b b, MM 0 1 2 3 b b,,m

Рис. 30. Экспериментальная зависимость удельной нагрузки первого скачка разрушения от ширины площадки контакта:

а — а=5; б — а= 10; в — а=20 мм

их площадям (рис. 29). Из этих же данных следует весьма важный вывод, что масштабный фактор не оказывает сущест­венного влияния на удельную силу сопротивления породы в пределах всей группы испытанных инденторов при сохранении их формы.

Что касается влияния ширины площадки контакта на абсо­лютную величину усилия первого скачка разрушения, то его можно проследить на графиках рис. 30. Как видно из этих гра­фиков, заметное влияние ширины сказывается до величины 6 = а/2.

Комментарии запрещены.