Дипломная работа

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время существует множество технических решений по
созданию различных видов буровой техники. Однако особое применение в
горнодобывающей промышленности нашли станки вращательного бурения
шарошечными долотами (СБШ), шнекового бурения с резцовыми коронками
(СБР), ударно-вращательного (СБУ), термического (СБО) и
комбинированного (СБТМ, СБШК и др.).
Буровые работы на карьерах являются начальным и самым трудоемким
процессом в технологии освоения месторождений и добычи полезных
ископаемых. Наибольшее распространение на открытых горных работах
получил шарошечный способ бурения. Таким способом выполняют до 82,5%
всех объемов бурения. На долю шнекового бурения приходится около 17,5%,
на долю ударно-вращательного – до 1%. Остальные 0,8% приходятся на
термический и ударно-канатный способы. При бурении горных пород
применяют три основных типа бурового инструмента: шарошечные долота,
ударные буровые коронки и режущие долота. 
Большим недостатком шарошечных долот является их низкая
адаптируемость к изменяющимся условиям бурения (физико-механическим
свойствам пород). Поэтому существует большое разнообразие долот по виду
вооружения. Тяжелые энергетические и гидродинамические условия работы,
а также конструктивные особенности предопределяют низкую стойкость и
повышенный износ шарошечных долот. Средний срок службы шарошечных
долот, по данным СКБ СТО, составляет не более 2-3 смен работы.
Проектирование новых видов буровых инструментов обеспечит
увеличение их наработки на отказ, снизит энергозатраты бурового станка и
как следствие позволит добиться уменьшения стоимости бурения 1 метра
взрывной скважины.

---

7
Однако, в настоящее время, острым становится вопрос не
проектирования долота, а создание промышленного образца, т.к. это требует
значительных материальных ресурсов. Наиболее сильно, влиянию этого
фактора подвержены научные школы на базе институтов. Так, для доведения
конструкции долота до требуемых параметров, часто требуется создание 2-
3х и более промышленных образцов.
В настоящее время, при проектировании новых видов буровых
инструментов, целесообразно использовать программные средства типа
САЕ. Связано это с высокой доступностью этих систем, а также их
относительной простотой и ценой. 
CAE-продукты становятся удобнее в эксплуатации, их внедрение на
предприятии позволяет производить изделия лучшего качества. 
CAЕ системы применяются во многих отраслях промышленности: 
– автомобильная промышленность;
– аэрокосмическая промышленность;
– энергетика;
– машиностроение и станкостроение;
– судостроение;
– оборонная промышленность;
– полупроводниковая промышленность;
– гражданское и промышленное строительство;
– химическая промышленность;
– производство товаров массового потребления;
– медицинская промышленность;
– телекоммуникационная отрасль;
Функции CAЕ систем довольно разнообразны:
– расчет установившихся и переходных процессов;
– моделирование полей физических величин;

---

8
– анализ прочности;
– расчет собственных частот и форм колебаний;
– анализ устойчивости;
– решение задач теплопередачи;
– исследование акустических явлений;
– анализ нелинейных статических процессов;
– анализ нелинейных динамических процессов;
– расчет критических частот и вибраций роторных машин;
– анализ частотных характеристик при воздействии;
– спектральный анализ.
В рамках настоящей выпускной квалификационной работы выполнен
расчет и анализ напряженно-деформированного состояния элементов
разборного шарошечного долота со сферическими шарошками на стадии его
проектирования с использованием конечно элементных технологий
моделирования в программной среде ANSYS. 

---

9