Файл: Е.К. Соколова Критерии разрушаемости горных пород и углей.pdf

17

2. Определить вероятность нахождения истинного среднего значения определяемого показателя РS, МПа в интервале

Ps −δ < Po < Ps +δ

при различном числе испытаний образцов данной породы n, учитывая, что

3. По показателю РS, МПа обосновать характеристику пластичной горной породы по степени крепости (средней крепости, выше средней крепости, повышенной крепости, очень крепкие).

Оформление лабораторной работы

1.Оформление лабораторной работы должно соответствовать требованиям ГОСТ 7.38-81 ( СТ СЭВ 4254-84).

2.Оформленная работа должна содержать:

-конспект по внеаудиторной подготовке, включающий название работы, ее цель, краткую характеристику метода испытаний;

-результаты испытаний и их обработку, представленные в форме таблиц, расчетных зависимостей или графиков;

-анализ полученных результатов и выводы.

Контрольные вопросы

1.Для каких горных пород показатель сопротивляемости породы при полублокированном вдавливании является критерием разрушаемости?

2.Какие требования предъявляются к торцевым поверхностям испытуемых образцов породы?

3.Инденторы какой формы и размеров используются при испы-

таниях?

4.С какой целью вырезается уступ на верхней грани образца?

5.На каком расстоянии от края уступа производится вдавливание индентора?

Список рекомендуемой литературы

1.ГОСТ Р 50544-93. Породы горные. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1993. – 47 с.

18

Лабораторная работа № 4 Определение сопротивляемости угля резанию

Теоретические положения

В качестве критерия разрушаемости углей режущими инструментами горных машин применяется показатель сопротивляемости углей резанию.

Для определения сопротивляемости угля резанию в естественных условиях по методу ИГД им. А.А. Скочинского специально сконструированной установкой ДКС1 производится резание в блокированном режиме стружками различной толщины. За показатель сопротивляемости угля резанию А, кН/м принято приращение силы резания Z, кН на 1 м толщины стружки.

Сопротивляемость угля резанию определяется по формуле A=Z/h, где Z – усилие резания, кН; h – толщина стружки, м.

Взависимости от физико-механических свойств углей и их состояния в забое величина А для отечественных углей составляет 25 - 450 кН/м. Угольные пласты всех месторождений СНГ по сопротивляемости угля резанию подразделяются на восемь классов в соответствии с классификацией, приведенной в ОСТе, – от самых слабых с сопротивляемостью угля резанию 0 - 60 кН/м, до самых крепких – более 420 кН/м, с градацией классов через каждые 60 кН/м.

Внастоящее время для определения сопротивляемости угля резанию разработан действующий на том же принципе простой и удобный

вэксплуатации прибор – динамометрическое сверло СДМ2.

Цель и содержание работы

В лабораторном эксперименте сопротивляемость резанию блоков определяется в эталонном режиме резания. Резание производится с выровненной поверхности, в блокированном режиме резания, эталонным резцом: угол резания δ=50о; задний угол α=10о; ширина режущей кромки b=20 мм; форма режущей кромки трапециевидная; передняя грань плоская. Толщина среза варьируется h=0,01 - 0,06 м.

Целью работы является:

1.Ознакомление с методом испытаний, оборудованием в естественных условиях.

2.Ознакомление с оборудованием для лабораторного эксперимента.

3.Определение сопротивляемости угля резанию на стенде.

19

4. Определение класса угля по сопротивляемости резанию.

Описание оборудования

Резание осуществляется на лабораторном стенде (рис.1). Усилия, возникающие на инструменте при разрушении массива,

определяются с помощью тензометрической головки. Для повышения точности замеров усилия разрушения на инструменте, устранения регулировочных работ и упрощения конструкции разработана тензометрическая головка, не имеющая подвижных элементов, – тензометрические стержни и основание выполнены в виде жесткой системы (рис. 2).

Тензометрическая головка включает основание, с которым жестко соединены три взаимно перпендикулярных стержня. Первый стержень является одновременно резцедержателем, в котором с помощью стопора крепится резец. Основание тензометрической головки жестко крепится к траверсе стенда, которая в зависимости от конструкции рабочего органа или стенда может быть либо неподвижной при перемещающемся разрушаемом блоке угля, либо подвижной при жестком закреплении блока.

На стержнях тензометрической головки имеются проточки под тензодатчики. При исследовании процесса разрушения на стенде блок угля перемещается в направлении скорости подачи или усилия резания. При этом резец осуществляет резание, и на нем возникают усилия резания, подачи и боковое усилие. Возникающие в процессе разрушения массива усилия вызывают упругие деформации в тензометрических стержнях, приводящие к изменению сопротивления тензодатчиков, что позволяет произвести регистрацию крутящих моментов в тензостержнях.

20

Рис.1. Стенд для моделирования процесса разрушения массива рабочим инструментом:

1 – основание стенда; 2 – боковые стойки; 3 – портал; 4 – укосины; 5 – траверса; 6 – ходовой винт; 7 – рама; 8 – тележка; 9 – тензометрическая головка; 10 – рабочий инструмент; 11 – угольный блок; 12 – гидроцилиндр привода тележки

с установленным на ней блоком

Получаемый от тензодатчиков электрический сигнал усиливается в усилителе 8АНЧ-7м, преобразуется в световой сигнал с помощью гальванометров типа М004, шлейфового осциллографа К-115 и регистрируется на светочувствительной бумаге.

Для исключения взаимного влияния одновременно возникающих

21

деформаций кручения, сжатия и растяжения датчики, регистрирующие деформации кручения, наклеиваются под углом 45° к оси тензостержней и включаются по мостовой схеме.

Поскольку модуль упругости металлов не зависит от скорости нагружения, тарировка тензометрических датчиков проводится в статических условиях. Для определения степени влияния составляющих усилия разрушения на регистрируемые деформации тензодатчиков при тарировке каждой из составляющих включается вся схема.

Рис. 2. Тензометрическая головка:

1 – траверса стенда; 2 – блок; 3 – эталонный резец; 4-7 – стержни тензометрической головки

22

Порядок выполнения работы

1.Эталонный резец устанавливается перемещением траверсы стенда в положение, соответствующее предполагаемой толщине стружки h.

2.В блокированном режиме с выровненной поверхности блока производится резание по всей длине блока.

3.Подача блока и включение аппаратуры, фиксирующей усилия разрушения, производятся синхронно.

4.Продукты разрушения тщательно собираются, пылевые фракции сметаются щеткой в емкости и используются в дальнейшем для определения показателя хрупкости блока.

5.По борозде резания на блоке замеряется фактическая толщина (глубина) стружки.

Техника безопасности

1.Все работы по настройке аппаратуры и резанию на стенде производятся только учебным мастером или преподавателем.

2.Установка резца в рабочее положение, отбор продуктов разрушения и замеры фактической глубины стружки производятся только после отключения всей аппаратуры стенда.

Обработка результатов

1.Расшифровываются осциллограммы, с учетом тарировочных коэффициентов определяется усилие резания по всей длине стружки.

Для исключения влияния обнаженной поверхности для расчетов выбираются значения усилий резания в установившемся режиме. При длине стружки в 1 м – это центральный участок осциллограммы, соответствующий длине 0,6 - 0,7 м.

2.Данные замеров и расчетов заносятся в таблицу.

3.Определяется по формуле сопротивляемость угля резанию.

4.По значению сопротивляемости угля резанию определяется класс угля.

23

Результаты эксперимента по определению сопротивляемости угля резанию

1.Оформление лабораторной работы должно соответствовать требованиям ГОСТ 7.38-81 (СТ СЭВ 4254-84).

2.Оформленная работа должна содержать:

-конспект по внеаудиторной подготовке, включающий название работы, ее цель, краткую характеристику метода испытаний;

-результаты испытаний и их обработку, представленные в форме таблиц, расчетных зависимостей или графиков;

-анализ полученных результатов и выводы.

Контрольные вопросы

1.Для каких горных пород показатель сопротивляемости резанию является критерием разрушаемости?

2.Режущий инструмент какой формы и размеров используется при испытаниях?

3.В каком режиме производится резание эталонным резцом (блокированный, полублокированный, свободный)?

4.Каким требованиям должна отвечать поверхность резания?

5.На сколько классов разбиваются угли по показателю сопротивляемости резанию?