НДБ. Пособие по лабораторным / ЛБ8. Мощность при вращательном

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА БУРЕНИЯ НА ЗАТРАТЫ МОЩНОСТИ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНОМ СПОСОБЕ БУРЕНИЯ

Цель работы: экспериментальное исследование влияния частоты вращения и осевой нагрузки на затраты мощности при механическом вращательном бурении различными типами породоразрушающего инструмента.

Объем лабораторной работы – 4 часа.

Оборудование и материалы:

1. Буровой стенд на базе станка СКБ-4.

2. Регистрирующая аппаратура: амперметр, индикатор давления, секундомер.

3. Комплект породоразрушающего инструмента: твердосплавная буровая коронка СМ-4; долото шарошечное типа К; алмазная буровая коронка 01А3.

Методика выполнения лабораторных работ

Работы выполняются в соответствии с планом полного факторного эксперимента. Общее количество опытов для реализации возможных комбинаций уровней факторов равно N=2^k, где k – число факторов. В качестве факторов принимаются: 1 – осевая нагрузка – Р; 2 – частота вращения – n.

Для проведения работы необходимо выбрать уровни факторов – минимальное (-) и максимальное (+) значения. Значения факторов могут быть различны, но находиться в диапазоне реальных рабочих значений и возможностей стендовой установки. В качестве откликов на изменение параметров режима бурения будет определяться мощность N, затрачиваемая на бурение вращательным способом.

Для проведения работы составляется план эксперимента (табл.). Матрица планирования составляется для каждого типа породоразрушающего инструмента отдельно.

Таблица

Матрица планирования полного факторного эксперимента 2²

Номер опыта	Значения факторов в кодовых обозначениях			Комбинация факторов	Отклики			Среднее
			Р		1	2	3
1 2 3 4	+ + + +	- + - +	- - + +	+ - - +	А1 Б1 В1 Г1	А2 Б2 В2 Г2	А3 Б3 В3 Г3	А Б В Г

Для проведения работ под станок устанавливается и закрепляется блок горной породы и производится его бурение соответствующим породоразрушающим инструментом. Параметры режима бурения устанавливаются в соответствии с планом эксперимента (табл. 1).

В дальнейшем строится модель процесса в виде уравнения регрессии:

где значения коэффициентов b₀, b₁, b₂, b₁₂ рассчитываются из формул:

; ; ; ,

в которых знаки перед значениями мощностей N взяты в соответствии со знаками уровней факторов по вертикальному столбцу плана эксперимента (b₀ – столбец х₀, b₁ – столбец Р и т.д.).

План проведения исследований:

1. Производятся замеры силы тока по амперметру при холостом вращении бурового снаряда при известном значении напряжения в сети 380 В.

2. Используя план полного факторного эксперимента, производятся замеры силы тока по амперметру для каждого этапа эксперимента.

3. Производится расчет фактической силы тока.

4. Производится расчет затрат мощности на разрушение породы забоя для каждого этапа эксперимента.

5. Дается оценка влияния параметров режима бурения на затраты мощности при вращательном способе бурения.

Оформление результатов работы

Оформляется отчет, в котором приводится название работы, план эксперимента с кратким описанием методики работ и стенда, модель процесса, результаты экспериментов (табл.).

Таблица

Представление результатов работы

Режимы бурения			Мощность, кВт			Тип породоразрушающего инструмента
Частота вращения, мин-1	Осевая нагрузка, даН	Подача жидкости, л/мин	1	2	среднее	Долото	Твердосплавная коронка	Шарошечное долото
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Завершают отчет выводы, подтвержденные полученными результатами бурения и расчетами.

46