Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования 8
1.1. Общая характеристика способов и технических средств для разрушения негабаритов 8
1.2. Анализ результатов выполненных исследований по разрушению негабаритов 14
1.3. Постановка задач исследования 19
Глава 2. Характеристика процесса ударного разрушения негабаритов 20
2.1. Особенности процесса ударного разрушения негабаритов 20
2.2. Взаимосвязи элементов ударной системы 32
2.3. Установление взаимосвязей между уровнем внешнего воздействия и параметрами негабарита 41
Выводы 44
Глава 3. Экспериментальные исследования процесса ударного разрушения негабаритов 45
3.1. Методика эксперимента 45
3.2. Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных 47
3.3. Анализ результатов экспериментальных исследований 48
Выводы 50
Глава 4. Определение параметров карьерных бутобоев 54
4.1. Обоснование параметров ударной системы 54
4.2. Определение нагрузок, действующих на бутобой 68
4.3. Оценка устойчивости бутобоя 72
Выводы 75
Глава 5. Разработка методики выбора рациональных параметров оборудования для разрушения негабаритов 76
5.1. Обоснование показателей, характеризующих эффективность разрушения негабаритов
5.2. Методика выбора рациональных параметров ударных механизмов при разрушении негабаритов с различными характеристиками 80
5.3. Направления совершенствования оборудования для вторичного дробления горных пород 84
Выводы 86
Заключение 87
Библиографический список 88
Приложения
- Анализ результатов выполненных исследований по разрушению негабаритов
- Взаимосвязи элементов ударной системы
- Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных
- Определение нагрузок, действующих на бутобой
Введение к работе
Актуальность работы. Несмотря на повышение эффективности взрывной отбойки скальных и полускальных горных пород, объемы горных пород, подлежащих вторичному дроблению, остаются большими в связи с ростом добычи полезных ископаемых. Так, на железорудных карьерах средний выход негабаритов размером 1,2 м и более (негабарит по приему на дробилки крупного дробления) составляет более 2%; на гранитных карьерах -до 20-30% [25].
Для размещения негабаритов приходится занимать площади забоев, что затрудняет ведение горных работ, особенно при углублении карьеров; наличие негабаритных кусков приводит к ухудшению качества подготовки горной массы, снижению производительности экскавационного оборудования и, в конечном счете, повышению себестоимости добычи полезных ископаемых.
Негабариты отличаются большой изменчивостью физико-механических свойств (плотность, прочность, хрупкость и др.)? форм, размеров и т.д., что определяет сложность выбора технических средств для разрушения негабаритов, с одной стороны, и низкую эффективность их использования с другой стороны.
Повышение эффективности разрушения негабаритов может быть достигнуто при определенной комбинации параметров как внешнего силового воздействия, так и породоразрушающего инструмента, соответствующей характеристике негабарита, т.е. при регулировании параметров силового воздействия и применении сменного инструмента.
Одним из основных направлений интенсификации горных работ является концентрация производства за счет повышения единичной мощности оборудования. На открытых горных работах увеличение параметров буровзрывных работ (диаметра взрывных скважин, расстояния между скважинами и др.) приводит к росту объемов вторичного дробления горных пород при одновременном возрастании размеров негабаритов. Это, в свою очередь, потребует создания высокопроизводительных технических средств для разрушения негабаритов.
Учитывая, что значительная часть полезных ископаемых залегает в условиях, экономически выгодных для открытой разработки, проблема интенсификации работ по вторичному дроблению горных пород приобретает исключительно важное значение. В этой связи обоснование рациональных параметров технических средств для разрушения негабаритов и повышение эффективности их использования является актуальной научно-технической задачей, отвечающей потребностям горного производства.
Объект исследования. Оборудование для вторичного дробления горных пород и негабаритных блоков для горной и других отраслей промышленности.
Предмет исследования - конструктивные и режимные параметры оборудования для вторичного дробления горных пород и негабаритных блоков.
Целью работы является повышение эффективности использования оборудования для вторичного дробления горных пород на основе обоснования рациональных конструктивных и режимных параметров рабочих механизмов, соответствующих прочностно-деформационным свойствам горных пород.
Идея работы заключается в поборе рациональной комбинации режимных и конструктивных параметров рабочих механизмов в зависимости от характеристики негабарита (объема, формы, прочности породы и т.д).
Методы исследований включают обобщение и анализ литературных источников, теоретические и экспериментальные методы исследования, базирующиеся на законах физики и механики.
Научные положения, выносимые на защиту:
- уровень и длительность внешнего воздействия при разрушении негабаритов должны соответствовать прочностно-деформационным свойствам породы и виду разрушения негабарита (хрупкое, хрупко-пластичное).
- основными параметрами при внешнем ударном воздействии являются энергия удара и ее компоненты (масса ударника и предударная скорость), величина, форма и длительность ударного импульса, зависящие как от конструктивных параметров ударника и инструмента, так и от свойств горной породы, соотношение между массами инструмента и негабарита;
- основными параметрами при статическом воздействии является величина внешней нагрузки;
- выбор рациональной комбинации параметров ударного механизма и инструмента определяется в зависимости от характеристики негабарита (крепости породы, массы и формы негабарита).
Научная новизна работы
• Получено рациональное соотношение между величинами ударного импульса и энергии удара в зависимости от характеристики и вида разрушения негабарита.
• Установлены зависимости для определения режимных параметров ударного механизма.
• Обоснованы показатели, характеризующие эффективность разрушения негабаритов: удельный (отнесенный к энергии удара) объем отбитого куска; общая энергоемкость разрушения негабарита (суммарная энергия ударов, отнесенная к объему негабарита).
Практическая ценность работы
- Разработаны предложения и рекомендации по повышению эффективности использования карьерных бутобоев в конкретных условиях эксплуатации.
- Обосновано рациональное соотношение между параметрами ударного механизма и базовой машины при разрушении негабаритов с различными характеристиками.
-Предложена методика выбора рациональных параметров ударного механизма и инструмента при разрушении негабаритов с различными характеристиками.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным и спользованием апробированных современных положений механики горных пород и теории удара; достаточными и статистически обоснованным объемом и представительностью выполненных экспериментов; хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных данных не превышает 9 % с доверительной вероятностью 0,95.
Реализация результатов работы. Разработанные предложения и рекомендации по повышению эффективности карьерных бутобоев в конкретных условиях работы, а также методика выбора рациональных параметров ударного механизма и инструмента при разрушении негабаритов с различными характеристиками приняты к внедрению на предприятии «Башкирская медь». Результаты работы используются в учебном процессе при выполнении курсовых работ по специальности «Горные машины и оборудование».
Апробация работы. Основные положения и содержание работы доложены на международных научных симпозиумах «Неделя Горняка» -2005» и «Неделя Горняка» - 2007» (г. Москва, МГГУ) на международных научно-технических конференциях «Чтения памяти В. Р. Кубачека. Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» в 2005, 2006, 2008 г.г. (Екатеринбург, УГГУ).
Личный вклад автора заключается в
- установлении зависимостей для определения соотношений между параметрами ударного механизма, молота и базовой машины;
- разработке методики выбора рациональных параметров оборудования для вторичного дробления горных пород;
- обосновании компоновочной схемы оборудования для вторичного дробления горных пород статического действия.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе две в ведущих рецензируемых научных изданиях и журналах.
Структура и объем. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения и двух приложений. Содержание работы изложено на 108 страницах машинописного текста, включает 13 рисунков и 9 таблиц. Библиографический список содержит 120 наименований.
Анализ результатов выполненных исследований по разрушению негабаритов
Исследования и разработка технических средств для ударного разрушения негабаритов проводятся в ряде научных коллективов и проектно-технических организаций, в частности, ИГД СО РАН, ННЦ ГПИГД им. А.А. Скочинского, ВНИИСтройдормаше, НИИПроектАсбесте и др. Практика проектирования, расчета и технологического применения карьерных бутобоев развита в работах В.Г.Гальперина, В.П.Гривастого, В.Л.Каменного, Д.П.Лобанова, А.Т.Малого, Ю.М.Мотова, А.В.Носовец, Ю.И.Протасова, П.Я.Фадеева и др.
Одним из основных вопросов в выполненных исследованиях является вопрос о физической сущности механизма ударного разрушения породы. В ряде исследований /21, вві, утверждается, что качественно картина разрушения при ударном нагружении мало отличается от статической. В других исследованиях /3, 4, 8, 37, 54/ основное внимание уделяют волновым процессам, считая их главными при рассмотрении напряженного состояния материала.
Наконец, есть попытки объединить оба подхода в один, учитывающий влияние как статической, так и динамической нагрузок /57, 69, 87/.
В современных ударных механизмах ввиду роста масс соударяющихся частей и одновременного снижения скорости соударения продолжительность удара возрастает и составляет 400...700 мкс. Как показывают расчеты /55, 90/, длительность ударного импульса, т.е. время прохождения упругой волной напряжений расстояния, равного удвоенной длине инструмента, составляет 50...70 мкс и отличается на порядок от продолжительности удара. Следовательно, динамический подход может быть сведен к квазистатическому, не учитывающему волновые процессы.
Разрушение негабаритов ударными нагрузками происходит при нанесении серии ударов, при чем количество их, частота нанесения, энергия удара и другие параметры зависят от конструктивных особенностей бутобоя. Все эти факторы оказывают определенное влияние на технологический процесс, но степень влияния каждого из них и их совокупности выяснена недостаточно. Более того, в некоторых работах встречаются противоречивые выводы.
Так, в исследованиях процесса разрушения пород влияние энергии удара на основные показатели эффективности (энергоемкость разрушения и производительность бутобоя) трактуется по-разному. В работах/7, 10, 15, 17/ показано, что при увеличении энергии удара выше некоторого (определенно го для каждого конкретного случая) значения энергоемкости разрушения возрастают. Например, Л.И.Барон считает, что причиной этого является повышение степени разрушения и увеличение в связи с этим вновь образованной поверхности продуктов разрушения. В других работах /32, 48/ исследователи приходят к выводу, что повышение энергоемкости нельзя объяснить возрастанием степени разрушения, ибо это является следствием, а причина явления заключается в изменении характера нагружения разрушаемого материала при увеличении энергии удара.
Исследования /51, 61, 85/ показывают, что эффективное разрушение негабаритов с заданными размерами и физико-механическими свойствами обеспечивается при увеличении энергии единичного удара, что приводит к снижению энергоемкости разрушения. При малых значениях энергии удара (менее некоторого предельного значения) энергоемкость резко возрастает.
Зависимость энергоемкости разрушения от величины энергии удара наиболее подробно изучена Л.А. Шрейнером, К.И.Ивановым, Н.М. Филимоновым, Ю.И. Протасовым и др. исследователями. Установлено, что для хрупких пород (т.е. большинства горных пород) энергоемкость разрушения с увеличением энергии удара снижается.
С другой стороны, Ю.И.Протасов /92, 93/ приходит к выводу, что «энергоемкость дробления не зависит от энергии, вводимой в кусок породы».
Отмеченные закономерности процесса ударного разрушения пород не противоречат основным выводам классических теорий дробления и измельчения минеральных сред. Так, по Риттингеру энергия, затраченная на измельчение, пропорциональна величине вновь образованной поверхности дробимой породы. Это значит, что при одном и том же значении энергии удара, но при изменении ее составляющих (скорости и массы ударника) следует ожидать и изменения в характере разрушения породы.
Если ударная нагрузка растет за счет увеличения скорости ударника, то разрушение породы происходит в зоне, непосредственно прилегающей к инструменту. В этой зоне реализуются большие контактные давления, а разру шенные фракции породы имеют небольшие размеры. Когда же ударная нагрузка растет за счет увеличения массы ударника и уменьшения его скорости, что характерно для бутобоев, то разрушаемая порода распадается на несколько кусков, при этом вновь образованная поверхность будет примерно такой же, как в предыдущем случае.
По Кирпичеву - Кику расход энергии на дробление данного материала пропорционален его объему или массе. Напрашивается вывод о том, что увеличение энергии единичного удара ведет к росту производительности процесса дробления негабаритов. В этом случае количественно оценить изменение энергоемкости разрушения как удельных (отнесенных к разрушенному объему) энергозатрат затруднительно без знания прочностно-деформационных свойств породы.
Таким образом, оценка влияния энергии удара (кинетической энергии ударника) на эффективность процесса разрушения негабарита сводится к определению значимости отдельных составляющих — массы ударника и скорости соударения.
Результаты исследований влияния скорости удара на энергоемкость разрушения пород весьма противоречивы. Так, в работах /10, 18/ установлено, что при увеличении скорости удара энергоемкость значительно возрастает. В ряде исследований /32, 33/ отмечается, что эффективность динамического разрушения при увеличении скорости удара повышается.
Взаимосвязи элементов ударной системы
Ударная, система (рис. 2.4) включает следующие элементы: " - поршень-ударник, генерирующий ударную энергию; - инструмент (индентор), передающий энергию негабариту; - негабарит; - основание.
Ударная система обеспечивает передачу внешнего ударного воздействия негабариту и главной характеристикой системы является эффективность и полнота передачи и использования энергии удара.
Для исследования ударных систем во взаимодействии с породой необходимо знать законы формирования ударного импульса на участке ударник-инструмент, прохождения этого импульса по инструменту и передачи его через индентор (наконечник) в породу с превращением в работу разрушения.
В силу того, что законы, определяющие передачу энергии удара от ударного механизма инструменту существенно отличаются от законов взаимодействия инструмента с породой (негабаритом), а также то, что они неза висимы, необходимо проводить изучение этих двух определяющих стадий процесса разрушения по этапам.
Основываясь на положениях волновой теории соударения тел /4, 35/ процесс передачи энергии от ударника к негабариту можно представить следующим образом.
При соударении ударника с инструментом кинетическая энергия ударника (энергия удара) преобразуется в энергию волны напряжений, которая распространяется по инструменту к негабариту и далее в основание.
Амплитуда и форма ударного импульса пропорциональны площади сечения ударника. Применение ударников переменного сечения (конусообразных) позволяет изменить параметры ударного импульса.
Так, при ударе тонким концом форма силового импульса соответствует во времени сопротивлению разрушаемой среды внедряющемуся инструменту с клиновой формой наконечника.
Усилие, необходимое для внедрения острого долота в породу, будучи вначале внедрения небольшим, должно возрастать по мере углубления долота в породу, так как при углублении площадь контакта лезвия долота с породой увеличивается. Соответственно этому должна возрастать и амплитуда силового импульса. Поскольку амплитуда силового импульса пропорциональна площади сечения ударника, то при ударе меньшим основанием в начале удара будут создаваться меньшие напряжения. По мере прохождения волны по конусу сила удара будет возрастать. Энергия удара в этом случае передается негабариту более рационально, так как в этом случае форма силового импульса соответствует характеру изменения сил сопротивления и потери энергии, в результате отражения волны напряжений, будут минимальны.
По теории передачи импульса через индентор в породу можно отметить работы Е. В. Александрова и В. Б. Соколинского /3, 4, 106/. Впервые мгновения возникающая энергия упругой деформации поверхностного слоя переходит в волны напряжения. Амплитуда волн от начала воздействия будет непрерывно возрастать, сохраняя при этом постоянную скорость распространения волн напряжения. Скорость распространения волн напряжения обусловливается физико-механическими характеристиками разрушаемой породы и не зависит от величины и скорости прилагаемого усилия. При воздействии усилием с высокой мощностью и скоростью распространения волны напряжения подводимая энергия неизбежно вызовет достижение предельно возможной амплитуды волны напряжения. Рост амплитуды волны напряжения, с момента ее возникновения, будет происходить до определенного предела. При достижении максимального значения амплитуды произойдет потеря упругости у разрушаемого негабарита. Следовательно, негабарит «позволяет» возникнуть и распространяться волне напряжения, которая переносит энергию по мощности, не выше предельно допустимого уровня.
Предельно допустимый уровень определяется физической характеристикой разрушаемого негабарита, деформация которого обеспечивает возникновение волны напряжения. Если на пути распространения волны будут участки с дефектами и трещинами больших размеров, неизбежно на них бу дет происходить разрушение и увеличение размера трещин. Весь избыток энергии волны напряжения для зоны горной породы с более низкими показателями прочности будет израсходован на увеличение размеров трещин и дефектов. Если при дальнейшем распространении волны напряжения на пути не окажутся дефекты более крупного размера, вся энергия волны напряжения будет израсходована на упругую деформацию негабарита, не вызывая изменения его физической характеристики.
Следовательно, волна напряжения при ее прохождений в негабарите не будет производить разрушения, а вызовет появление упругой деформации в пределах допустимой величины, расходуя при этом имеющийся у нее запас энергии. В этом случае разрушение негабарита при прохождении волны напряжения может произойти только при возникновении отраженной волны. При появлении последней произойдет сложение амплитуд, и возникший разрывающий момент может быть выше предельного. В этом случае наблюдается увеличение размера дефекта или отрыв части негабарита при наличии открытой свободной поверхности.
Таким образом, упруго-хрупкое твердое тело пропускает через себя вполне определенное количество энергии в единицу времени, и вся энергия, превышающая возможности твердого тела, должна будет как бы аккумулироваться в зоне всестороннего сжатия, в непосредственном контакте с воздействующим фактором. Аккумулированная энергия будет расходоваться на разрыв атомно-молекулярных связей и на трение между вновь возникшими поверхностями в зоне всестороннего сжатия. При этом, чем больше подведено избыточной энергии к разрушаемому объекту горной породы, тем больший объем переизмельченного продукта получим, возрастут потери энергии и увеличится энергетическая цена вновь образованной поверхности.
В соответствии с теорией прочности Мора, при возрастании вектора нормального напряжения ввиду смещения вновь образованной поверхности возрастет расход энергии на трение между поверхностями при их перемещении. Расход энергии возрастет не только за счет повышения нормального на пряжения, но и за счет увеличения пути смещения поверхности и возрастания общего количества вновь образованной поверхности.
Следовательно, возникновение так называемого энергетического барьера, регулирующего распространение и мощность волн напряжения в твердом теле с определенной амплитудой и скоростью, очевидно, является тем разумным критерием, который должен учитываться при расчете величины и скорости воздействия внешнего фактора, определяющего энергозатраты и условия разрушения горной породы.
Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных
Эксперименты проводились на предприятии ООО «Башкирская медь». Руды месторождения отличаются сложностью вещественного состава (медно-цинковая и серноколчеданная). Крепость руд составляет f = 12... 14, плотность - 3,9.. .4,1 т/м3. При сложной конфигурации (угловатой форме) негабарита в процессе разрушения наблюдаются неблагоприятные режимы работы гидромолота -прострел (холостой удар) или боковой отскок (рис. 3.1,6).
Исследования показали, что наиболее эффективное дробление достигается при разрушении негабаритов объемом 1,0...2,5 м3. Это объясняется тем, что куски такого размера раскалывались за 2-6 ударов на кондиционные осколки, а негабариты большого объема приходилось дополнительно додраб-ливать для получения кондиционных осколков.
Кроме того, с увеличением объема негабарита в месте контакта инструмента с породой образуется много мелких частиц. При этом существенно снижается производительность бутобоя, увеличиваются суммарные энерго-затараты при разрушении негабарита.
На эффективность разрушения негабарита оказывает влияние и жесткость основания. При разрушении негабаритов объемом 1,0...1,5 м3, лежа щих на рыхлом основании, затрачивается на 2-3 удара больше, чем при дроблении на скальном основании.
Для процесса разрушения негабаритов характерны следующие особенности: 1) ударное воздействие при разрушении негабаритов передается на основание и частично поглощается массивом породы. Эффективность процесса разрушения определяется жесткостью основания; 2) резкое снижение эффективности процесса разрушения негабаритов в навале без предварительной выкладки; 3) при сложной конфигурации негабарита велик процент ударов с частичным или полным прострелом, что приводит к существенному росту нагрузок на ударный механизм и базовую машину. При этом возможен разлет осколков. Таблица 3.1
Рост единичной мощности и энергии удара карьерных бутобоев обусловливает повышение степени воздействия рабочего оборудования с ударным механизмом на базовую машину. Кроме того, при этом в связи с изменчивостью характеристик негабаритов возникает необходимость обоснования рациональных параметров карьерных бутобоев, обеспечивающих полное использование энергии удара при работе в различных условиях. Ударная система характеризуется входными и выходными параметрами. К входным параметрам относятся: - энергия удара; - ударный импульс; - количество движения. Выходными параметрами являются: - КПД ударной системы: - объем отбитого куска.
Взаимосвязи между выходными и входными параметрами определяются характеристиками элементов ударной системы (главным образом, свойствами породы, формой и размерами негабарита и др.).
При разрушении вязких пород (известняки, алевролиты и др.) энергия удара имеет повышенные значения, так как для образования трещин в негабарите необходимо инструмент внедрить на большую глубину.
Таким образом, величина энергии удара прямо пропорциональна объему отбиваемого куска и зависит от физико-механических свойств породы (стр, к, Е) и КПД ударной системы. Следовательно, для эффективного разрушения негабарита с заданными физико-механическими свойствами породы, энергия единичного удара должна быть больше некоторой критической (минимальной) величины Акр, определяемой из условия отбойки кондиционного куска.
С другой стороны, величина энергии удара не должна превышать предельное значение энергии удара, которое ограничивается возможностями «поглощения» энергии негабаритом. Установление минимально необходимой величины работы единичного удара является важным условием правильного расчета различных горных машин ударного действия, а также определения рациональных режимов и области их применения. Обусловлено это тем, что при разрушении горных пород при помощи машин и механизмов ударного действия нет такого постоянного соответствия между сопротивляемостью среды и загрузкой привода, какое характерно для горных машин статического действия, например, с рабочим органом режущего типа.
Если на машине статического действия установлен, допустим, двигатель завышенной мощности, то при работе такой двигатель все равно будет расходовать только такую мощность, какая соответствует данным условиям — заданной крепости породы, фактической степени затупления режущего инструмента и т.д. Связано такое положение с тем, что в машинах статического действия момент на валу двигателя всегда соответствует моменту сопротивлений на рабочем органе. Если в рассматриваемом случае момент сопротивлений на рабочем органе будет невелик (например, резание относительно слабой породы острыми резцами), то, несмотря на завышенную установленную мощность двигателя, последний будет потреблять только необходимое для данного случая количество энергии, т.е. двигатель будет недогружен.
Определение нагрузок, действующих на бутобой
К внешним рабочим нагрузкам, действующим на бутобой, относятся: - сила тяжести бутобоя (равнодействующая сил тяжести молота, манипулятора и других элементов); - реактивная сила R, возникающая при прижатии инструмента к негабариту; - сила отдачи отл, соответствующая величине отраженного импульса при взаимодействии инструмента с негабаритом. Кроме того, могут возникнуть аварийные нагрузки при косом ударе и простреле. Сила тяжести и масса бутобоя определяются из условий безусловной реализации рабочих нагрузок при их различных сочетаниях (в том числе неблагоприятных) в течение всего срока службы бутобоя и возможности восприятия аварийных нагрузок без потери прочности конструкции.
Предварительное прижатие инструмента к негабариту способствует более полной реализации энергии удара и уменьшению вероятности разлета осколков. Для увеличения срока службы и производительности молоты следует устанавливать на базовых машинах, обеспечивающих силу прижатия инструмента на 8-20 кН больше, чем сила тяжести молота.
В соответствии с законом сохранения и преобразования энергии из одного вида в другой энергия отраженного импульса переходит в кинетическую энергию инструмента и далее при ударе инструмента о молот кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию рабочей жидкости в гидроцилиндрах рабочего оборудования (гидравлический удар) или потенциальную энергию деформирования упругих элементов (амортизаторов).
В настоящее время большинство конструкций молотов устанавливаются в специальный кожух, внутри которого размещаются пружины амортизаторы и резиновые буфера. Пружины и буфера поглощают энергию отраженного импульса и за счет уменьшения ударной нагрузки предохраняют рабочее оборудование от перегрузок.
Кроме того, с целью снижения непроизводительных затрат времени на маневрирование бутобоя при установке молота рабочее оборудование (манипулятор) должно обеспечить необходимые размеры рабочей зоны бутобоя.
Однако, размеры элементов рабочего оборудования и их силы тяжести оказывают существенное влияние на величины силы прижатия и энергии удара, реализуемых в определенной точке рабочей зоны.
Соотношения между геометрическими и силовыми параметрами бутобоя определяются из условия устойчивости базовой машины. На рис. 4.2 приведена схема к оценке устойчивости базовой машины.
1. При заданных характеристиках элементов ударной системы, в частности, физико-механических свойствах породы, существуют определенные соотношения между входными параметрами ударной системы, обеспечивающие повышение эффективности разрушения негабаритов.
2. Как показывает практика вторичного дробления горных пород, основным и наиболее эффективным параметром является энергия удара. Чем больше крепость породы, тем эффективнее повышение энергии удара.
3. Так как работа ударной нагрузки является величиной, зависящей от амплитуды и продолжительности импульса, то, учитывая влияние сил сопротивления породы на формирование импульса, необходимо определять значение энергии удара в соответствии со свойствами породы.
4. Взаимозависимости основных параметров ударных механизмов для разрушения негабаритов обуславливаются характеристикой негабарита, жесткостью основания и параметрами базовой машины. 5. Эффективность разрушения негабаритов определяется, в основном, правильным выбором параметров ударного механизма в зависимости от условий применения, характеристики негабарита и типа базовой машины.
6. Анализ взаимосвязей между параметрами ударного воздействия при разрушении негабаритов позволяет сформулировать основные требования к ударным механизмам.
7. Ударные механизмы для разрушения негабаритов должны, прежде всего, соответствовать главному физическому критерию интенсивности ударного воздействия - удельной контактной энергии удара при заданной амплитуде силового импульса.
Производительность бутобоя зависит, прежде всего, от энергоемкости разрушения породы, а также от объема и формы негабарита, размеров рабочей зоны бутобоя, характера расположения негабаритов на площадке и др. факторов.
При разрушении горных пород (негабарита) КПД равен отношению -полезной работы, затраченной на разрушение негабарита, к общему количеству энергии, полученной от внешнего источника. Чтобы отделить энергопотери в бутобое от энергопотерь взаимодействия инструмента с негабаритом, вводят дополнительно коэффициент использования подведенной к негабариту энергии. Существование энергетического барьера обусловливает уровень потребляемой негабаритом энергии, который зависит от физико-механических свойств и вида напряженного состояния. В свою очередь, только некоторая часть от упругой энергии деформирования идет на полезную работу разрушение (отбойки), зависящая от характера отбойки и определяемая объемом куска негабарита, в котором могут возникнуть магистральные трещины.
