girniy.ru 1 2 ... 4 5






Раздел 2



Машиностроение. Металлургия




ӘОЖ 621.91.02


Құрамалы механикалық өңдеудiң деформациялау және жылулық әсерімен кесу әдiстерi


К.Т. ШЕРОВ, т.ғ.д., профессор,
М.Р. СИҚЫМБАЕВ, э.ғ.д., профессор,
В.Г. БОЯРСКИЙ, аға оқытушы,
А.К. РАҚЫШЕВ, ассистент, магистрант,
Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті, МТ кафедрасы



Кілт сөздер: механикалық өңдеу, құрамалы әдiс, термомеханикалық әдіс, құрал, кесу, технологиялық процесс, қисындастыру, әсер ету.

Қ

азiргі уақытта еңбекті жоғары деңгейде ұйымдасты­руға қол жеткізген кәсiпорындарда механикалық өңдеудiң дәстүрлi әдiстерi әбден жетілгені соншалық­ты, iс жүзiнде өнiмдiлiктi жоғарылатудың қоры жоқтың қасы деуге болады. Өндiрiсті сапалы жақсарту үшiн өңдеудiң құрамалы әдiстерiн кеңінен енгiзу керек. Ме­талл өңдеуде термомеханикалық әдістермен кесуді қар­қындату және технологиялық құралдарды активация­лау бойынша, сондай-ақ, қайта өтулерді қысқарту мен кесу күштерiн компенсациялау мақсатында әртүрлi құралдарды бiр баптауда орнату бойынша бай тәжiрибе жиналған. Механикалық өңдеудiң құрамалы әдiстерi энергетикалық шығындарды азайтуға мүмкіндік береді, яғни жүктеуді және білдектердің қуаттарын қолдануды 1,5-2 есеге жоғарылатып, өндiрiстiк аудандар мен жаб­дықтарды қысқартуға мүмкiндiк бередi. Олар үздіксіз технологиялық процестердi ұйымдастыруға жағдай туғызады. Алдағы жылдарда құрамалы әдiстер қолда­нылған технологиялық процестердiң үлесі 15....40 %-ға дейiн өседi. Дегенмен, қазiргі уақытта механикалық өң­деудiң озық құрамалы әдістері жеткiлiксiз қолданылуда, өңдеудің әр түрлі әдістерін қисындастырудың кең мүм­кіндігі әлі де ашылмаған. Өңдеу әдiстерiнiң қисында­суының және оларды орындау тәсілдерінің ықтимал саны барлық белгiлi әдiстердiң үйлесу санына тең. Бұл әр түрлiлiктi сапалы бағалау үшiн жеткілікті түрде қолайлы болып, маңыздылық деңгейі бойынша механи­калық өңдеу әдістерінің жіктелуі табылады. Олардың маңыздылық деңгейлерi жұмыс аймағындағы процес­тердің физикалық табиғатымен, кинематикалық схема­мен және құралдың түрімен (1 – сурет) анықталады [1]. Мұндай жіктелу әдістердің үйлесуін тек қана бір деңгей шегінде ғана емес, сондай-ақ, әртүрлі деңгейлердің ара­лығында қарастыруға мүмкіндік береді.


Сондай-ақ, механикалық әсер ету (үздiксiз, үзiлме­лi, қарсы таңбалы немесе импульсты) сипатын есепке алуға және өңдеудiң жаңа құрамалы әдiстерiн (меха­никалық, қыздыру, электрлік, магниттi, химиялық және басқа әсерлермен) айқындауға да мүмкіндік береді.

Ең кең таралған болып, өңдеудің екі әдісінен қисындастырылған әдіс табылады, кейде үш және төрт әдістерден қисындасқан болуы да мүмкін. 2 – суретте механикалық өңдеудің құрамалы әдістерінің жіктелуі көрсетілген.




1 – сурет – Механикалық өңдеу әдiстерiнiң жіктелуі


Әсер ету түрі бойынша құрамалы әдіс болып са­налатын пластикалық деформациялау және жылулық әсерімен кесуді қарастырайық. Өңделетін беттің плас­тикалық деформациялануы құралдың дайындамамен үздіксіз байланысуы кезінде және белгілі бір уақыт аралығында соққымен күш түсіру арқылы жүргізілуі мүмкін. Әсер етудің бұл түрлері қысыммен әсер ету класына жатқызылады, бірақ кесу амалдарының қосы­луы бұларға ерекше қасиеттер береді, бұның мәні жұ­мыс аймағының азаюы мен құрал түрінің өзгеруінен тұрады [2]. Жақында озып пластикалық деформациялау (ОПД) кесу әдісі жетілдірілді (3 – сурет) [3].

Осы әдісте 1 кескіштің кесетін 2 дайындама қаба­тына 3 басқыш аунашықтар әсер етеді, басқыш ауна­шықтар 4 корпустағы айналма тіректерінде кескіштен h қашықтықта орналасқан және кесу бетіне қысылған. Қысу күші өңделіп жатқан дайындаманың материалы­на және өңделетін әдіпке байланысты. Осылайша, ма­териалы 12X18H10T болат дайындаманы кесу терең­дігі t=2,5 мм, жылдамдығы vT=0,34 м/c және берісі S=0,15 мм/айн жону кезінде аунашықтың қысу күші 150 H құрайды. Диаметрі 100 мм (аунашықтың диа­метрі 80 мм) деформацияланған аумақтағы түйісу кер­неулері (1…2) ∙ 104 МПа тең және шынықтырылмаған болаттың аққыштық шегімен салыстыруға келеді. Осының салдарынан өңделіп жатқан қабатта орындар­дың қайта таралуы болады және жоңқаның пайда болуы төмендейді, бұдан сәйкесінше кесу күші мен температурасы азайып, құрал шыдамдылығы артады. ОПД тиімділігі домалату аунақшасын тістермен жаб­дықтаса артады. Тістер өңделетін қабаттағы домалау­ды жүзеге асырады және жоңқаның кішкентай бөлік­терге бөлінуін қамтамасыз етеді. Бөліктердің ұзынды­ғы тістің қадамына тәуелді. ОПД көмегімен кесілетін қабаттың бөлінуі деформациялы-кесу тартажонғышта­рымен жонуда үлкен қолданысқа ие (4 – сурет) [4].





2 – сурет – Механикалық өңдеудің құрамалы әдістерінің жіктелуі




3 – сурет – Озып пластикалық деформациялап кесу әдісі




4 – сурет – Жоңқа бөліктеуші жырашықтарын сығу арқылы тартажону

Мұндай тартажонғыштың бірінші секциясы әрбір топтың тереңдігіне Sтоп, өңделетін бетті учаскелерге бөліп тұратын тар бойлай ойықтарды жаншып салады, кейін оларды қалыңдығы Sz болған параллель қабат­тармен кесіп алады.

2 кескіш тістердің алдында орналасқан құрамалы тартажонғыштың 1 кескіш элементтерінің биіктігі тартажонылатын әдіптің биіктігіндей болады. Дефор­мациялайтын элементтер секцияларының саны әдіпке байланысты алынады. Өңделетін беттің пластикалық деформациялануы (жазып тегістелуі) беттік қабатты беріктендіреді және өлшемдердің шашырау аумағын азайтады. 3 тегістеу сақиналары бар деформациялы-кесу тартажонғыштың жұмыс қабілеттілігі кәдімгі тартажонғыштан 1,5-2 есе жоғары. Тесікті өңдеу дәл­дігі 7-9 квалитетті қамтамасыз етеді, кедір-бұдырлығы Ra=0,63…1,25 мкм.

Қарағанды мемлекеттік техникалық университе­тінің «Машинажасау технологиясы» кафедрасында механикалық өңдеудің жаңа тиімді әдістерін жарату және технологиялық мүмкіндігі жоғары кесуші құрал­дардың құрылымдарын жобалау бойынша ғылыми зерттеу жұмыстары кеңінен орындалуда. Бұл жұмыс­тарды атқаруда мамандықтың студенттері де өздерінің курстық және дипломдық жобаларын орындау кезе­ңінде белсене қатысып келе жатыр. Осындай ғылыми бағытта орындалған жұмыстардың бірі 6 – суретте көрсетілген арнайы тартажонғыштың құрылымын жо­балауға негіз болды. Арнайы тартажонғыш бір уақыт­та геометриялық жазықтықта 180° бұрышпен орналас­қан екі кілтек ойығын тартажону үшін арналған. Тартажонғыштың тұрқысы конструкторлық болаттан, ал кескіш бөлігі 1 аспаптық болаттан (Р6М5, 9ХС) дайындалады. Тартажонғыштың кескіш бөлігі құрал тұрқысына 2 Т-тәрізді ойықтар арқылы орнықтанды­рылады.


Тартажонғыш келесі түрде жиналады: алдымен оның кескіш бөліктері Т-тәрізді ойықтарда орналас­тырылады, кейін тығырық 3 пен сомын 4 арқылы бекі­тіледі. Құрылымының ерекшелігі, ол екі ойықты бір уақытта өңдеуге және қымбат аспаптық материалды үнемдеуге мүмкіндік береді, себебі оның тек кескіш бөлігі ғана аспаптық материалдан дайындалады.

Арнайы тартажонғышпен орындалатын деформа­циялау кесу әдiсiн өндірісте қолдау үшін келесі ғылы­ми зерттеу жұмыстарын жүргізу қажет:

– кесуші құралдың оңтайлы құрылымын жобалау;

– тартажонғыш геометриялық өлшемдерінің өңде­летін беттің сапасына әсерін ғылыми зерттеу;

– кесу режимдерінің өңдеу дәлдігі мен сапасына әсерін ғылыми зерттеу;

– әртүрлі материалдарды өңдеу кезінде кесу ре­жимдерінің рационал мәндерін таңдау және әдістеме­лік ұсыныстар даярлау.





5 – сурет – Құрамалы тартажонғыш




6 – сурет – Арнайы құрамалы кілтекті тартажонғыш

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Ермаков Ю.М. Комплексные способы эффективной обработки резанием: Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2005. 272с.

2. Машиностроение: Энциклопедия в 40т. Т. III-3: Технология изготовления деталей машин / Под общ. ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2000. 840 с.

3. А.с. 358009 (СССР).

4. Ермаков Ю.М. Состояние и тенденции развития комбинированных способов механической обработки. М.: ВНИИТЭМР, 1985. 48 с.

ӘОЖ 621.926.3=512.122

1, 2 Жезқазған кен-байыту фабрикаларындағы конусты уатқыштардың пайдалану тиімділігін зерттеу



Т.М. БҰЗАУОВА, т.ғ.к., аға оқытушы,
Г.С. ЖЕТЕСОВА, т.ғ.д., кафедра меңгерішісі,
Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті, МТ кафедрасы



Кілт сөздер: кен байыту фабрикасы, конусты уатқыш, эксцентрикті түйін, абразивті тозу, механикалық өңдеу.


ҚР тау-кен өндірісінде руданы уату машиналары ретінде конус типті уатулар қолданылады. Бұл уатулар конусты гравитациялық уатуды білдіреді, мұнда жылжымайтын сыртқы уату конусы мен грави­тациялық қозғалатын ішкі конус арасында рудалар үздіксіз уатылады. Конусты уатулардың артықшылық­тары – материалды салыстырмалы жоғары майдалау дәрежесі, ірілігі бойынша өнімнің біркелкі құрамы, руда түсіретін саңылауды кең көлемде реттеу [1].

Тау-кен саласында, ауыл шаруашылығы, уату-майдалау машиналары және қайта өңдіру өндірісінде қолданылатын көптеген машиналар мен жабдықтар­дың тетіктері, түйіндері абразивті тозуға ұшырайды [2].

№1, 2 байыту фабрикаларының конусты уатқыш­тарды жөндеу уақытын тиімділеу мақсатымен 2007-2009 жылдардағы оның жұмыс істеуі сарапталды. Статистикалық мәліметтер бойынша тұрып қалулар себептері анықталды (1 а, б, в – сурет).

Графиктерден байқағанымыздай конусты уатқыш­тардың 2007-2009 жж. аралығында тоқтап тұруы 7-9%, ал ол технологиялық тізбектің тиімділігіне әсер етеді. Өйткені технологиялық тізбектегі бір машинаның тоқ­тауы барлық циклдың жұмысын бұзады. Статистика­лық мәліметтерді зерттеу барысында конусты уатқыш жұмысы пайдалану көрсеткіштеріне сәйкес келмеуі анықталды. Сонымен қатар аталған уақыт аралығын­дағы тоқтап тұру себептері негізделді (2 – сурет).




а)




б)



в)

а) 2007ж. б) 2008ж. в) 2009ж.

1 – сурет – «Қазақмыс Корпорациясы» ЖШС кәсіпорындарындағы конусты уатқыштардың жұмыс істеуі сәйкесінше 2007, 2008, 2009 жж.



2 – сурет – 2007-2009 жж. аралығындағы тоқтап тұру көрсеткіштері


2 – суреттен байқағанымыздай, конусты уатқыш­тар көбінесе жоспарлы жөндеу және ағынды қараулар кезінде тоқтап тұрады. Бұзылулардың себебінен тоқ­тап тұру орташа және майда уатулар үшін – негізінен 8-12 %.

№1, 2 байыту фабрикаларының ақаулар журналы бойынша көбіне тозуға конусты уатқыштардың экс­центрикті түйіні ұшырайды.

Конусты уатқыштың жауапты түйінінің бірі экс­центрикті түйін болып табылады. Эксцентрикті түйін жанасқан жұптарда пайда болатын кедергі күшінің әсерінен, сонымен қатар ішкі кернеулердің таралуы­нан, уатқыш конус қозғалысының үнемі өзгерісіне ке­дергі келтіруде пайда болатын динамикалық күштер­дің әсерінен тозады.

Эксцентрикті түйіннің жұмыс істеу шартына жүргізілген сараптама нәтижесінде оның тозуына әсер ететін негізгі факторлар анықталды:

1. Шамадан тыс қызған тетіктердің жылулық ұлғаюының әсерінен цилиндрлі төлке мен эксцентрик қорабы немесе конусты төлке арасындағы саңылау­дың азаюы (3 – сурет);

2. Эксцентрикті дәл әзірлемеу әсерінен оның қи­маларының әжептәуір азаюы;

3. Жанасатын беттердегі тозудын шоғырлануы әсерінен кернеулер шоғырлануының пайда болуы (4 – сурет);


4. Тозған тетіктердің (конусты және цилиндрлі төлкелер) беттер сапасының күрт төмендеуі (5 – су­рет).

Тозу нәтижесінде тетіктің өлшемдері мен геомет­риялық пішіні өзгереді. Конусты төлке мен конусты біліктің сыртқы диаметрі тозған кезде эксцентрик айналу осінен ауытқып, конус білігін өзімен бірге айналдырады, осылайша конустың айналу жиілігі жоғарылайды, ал бұл жұмыс істеу шартына қарама-қайшы келеді.



3 – сурет – Эксцентрик жұптарындағы саңылаулар




4 – сурет – Цилиндрлік төлке бетіндегі сызаттар L=350 мм




5 – сурет – Конусты төлке бетіндегі баббитті жабынның түсуі 85 %

Тозуға әсер ететін негізгі факторларға тоқталайық. Сериялы өндірісте механикалық өңдеудің технология­лық процесс сипатына келесі негізгі факторлар әсер етеді:

1. Шығарылу бағдарламасы және тетік салмағы;

2. Тетіктің конструктивті пішіні, өлшемдері мен технологиялығы;

3. Материал түрі және оның қасиеттері;

4. Дайындама пішіні, өлшемі және әзірлеу дәлдігі;

5. Өңделген беттің дәлдігіне және сапасына қойы­латын талаптар, сонымен қатар техникалық шарт бойынша басқа да талаптар;

6. Қолданылатын жабдықтың, технологиялық құрылғылардың сипаты.

Шығарылу бағдарламасы «Қазақмыс Корпорация­сы» ЖШС Құю-механикалық зауытының мәліметтері бойынша жылына 11 дана.

Эксцентрик қорабы айналу денесін білдіреді, ай­налу осі орталықтан 2° жылжыған, тесігі конусты бетті, ұзындығы L=1500 мм және бүйірінен ең үлкен диаметрі Ø700 мм. Бірақ тетік конструкциясына са­раптама жүргізу нәтижесінде тетік технологиялы емес (ауыр тетіктерді орнату, тасымалдау, бекіту операция­ларының еңбек сыйымдылығымен).


Материалы МЕСТ 5.833 бойынша 35Л.

Эксцентрик қорабы құю арқылы алынады, дайын­даманы жобалау кезінде келесі өлшемдер дәлдігін қамтамасыз ету керек: қалыптау көлбеулері 1700мм-де 0°19' болуы тиіс және ажырату сызығы бойындағы жылжуы 0,8 мм, құйма дәлдігі МЕСТ 2689-54 бойын­ша 7-ден 8-ге дейін.

Тетіктің сыртқы және ішкі беттері 4-дәлдік класты, кедір-бұдырлық параметр дәлдіктерін қатты қорытпалы пластинкадан әзірленген кескіштермен жону және ке­ней жону арқылы тазалап өңдеумен қамтамасыз етеді.

Беттердің сапасы көбіне эксцентрик түйінінің бе­ріктігіне әсер етеді, әсіресе соғылу-айнымалы күштер әсер еткенде. Эксцентриктің тез тозуын тудыратын кернеулердің шоғырлануы оның беттерінің тегіссізді­гінен пайда болады.

Эксцентрик КЖ 1699.02.Ф1 моделі арнайы бұран­да кескіш станокта өңделеді. Ал 2А614, 2Н636ГФ1 моделі көлденең-кеней жону станоктарында тік, көл­денең және көлбеу беттерді фрезерлеу орындалады.

Эксцентриктің сыртқы беттерін дөрекі өңдегенде реттелетін арнайы тығынды қолданады, ол қалыңдығы 15÷20 мм металды дискіні білдіреді, диаметрі эксцент­рик тесігінің диаметріне сәйкес келеді. Бұл жабдық эксцентриктің осін арнайы түзетуге – қарама – қайшы бағытта орталықты белгілі эксцентриситет шамасына жылжыту үшін қажет. Реттелетін арнайы тығынды ҚМЗ –да өздері әзірлеген.

Дөрекі және тазалап кеней жонуда эксцентрикті сақиналар қолданылады. Сақиналар сонымен қатар эксцентриситетті қажетті шамаға реттеуге арналған. Арнайы сақиналарды қолдану даналық өндірісте тиімді.

Эксцентрик тесігін кеней жонуға жылжымайтын люнет және ұзартылған төлке қолданылады. Төлке кескіш қысқышқа бекітіледі және конструкциясы қарапайым Г-тәріздес.

2А614 моделін көлденең-кеней жону станогында бұрғылау және 2Н636ГФ1 моделін станогында фре­зерлеу үшін эксцентрикті тікелей станок столына қыс­қыш призмалар, бұрамалар көмегімен бекітеді.

Призмалар цилиндрлі немесе радиусты базалы те­тіктерді орнатуға арналған. 2А614 станогында қолда­нылатын призмалар техникалық талаптарға сәйкес келмейді, өйткені эксцентрикті призмаға қондыру оның цилиндрлі беттерімен толық жанаспайды. Бұн­дай сәйкессіздік эксцентрик бетінің ауытқуын тудыра­ды. Бұрғылау кезінде кесу күшінің, дірілдін әсерінен номиналды Ø637 мм ауытқу беттердің сапасына әсер етеді, кернеулердің шоғырлануын және тез істен шығуын тудырады.


Зерттеу нәтижесінде конусты уатқыштардың жұ­мысына әсер ететін эксцентрикті түйіннің техникалық шарттар, механикалық өңдеу процесінде анықталған сәйкессіздіктер салдарынан тоқтап тұру себептері анықталды.


ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Руднев В.Д. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления. М.: Машиностроение, 1981. 120с.

2. Муйземнек Ю.А., и др. Конусные дробилки. М.: Машиностроение, 2000. 232с.

3. Масленников В.А., Носырева Э.М. Исследование производительности дробилки КМДТ-2200 // Горный журнал.1980. № 12. С. 48-49.

4. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Албагачиев А.Ю. Изнашивание при ударе. М.: Машиностроение, 1992. 192 с.

5. Раков Е.Ф. Исследование причин разрушения основных узлов конусных дробилок и повышение их долговечности // Горный журнал.1989. № 2. С. 45-48.

6. Банатов П.С. Износ и повышение долговечности горных машин. М.: Недра, 1980. 214 с.


UDC 622.271


Defining of the Boundaries of Rock Mass Deformation Zones


G.E. ZHUNUSOVA, c.t.s., associate professor,
Zh.Z. TOLEUBEKOVA, c.t.s., associate professor,
A.A. NAGIBIN, postgraduate student,
Karaganda State Technical University, MS&G department



Key words: deformation zones, curves of the sliding surface, stresses, sliding lines.

Defining of the boundaries of mass deformation zones in carrying out mining operations at deposits is performed by the BABO method described in detail in work [1] based on the passports of strength constructed separately for each type of mining rock based on the results of the laboratory studies of LLP “Tsentrgeoanalit” [2]. Mass deformation zone boundaries present surfaces on which mining rocks can shift and move to the area which has been worked out. The shifting and moving of the mining rocks mass part will take place under the action of their own weight which is equal to the rock pile height on the unit site in the mass. The shifting surfaces are formed by the totality of the unit sites which are a sequence of each other with the growing depth (Ηі). On the geological cuts the shifting surfaces are expressed as curved lines. The end point coordinates of the unit sites forming the shifting surface curves are determined by the dependencies:








,

where х1, х2 and х3 are abscises of the shift surfaces of the first, the second and the third family, respectively;

уi is an ordinate of the shift surface curves points;

σni и τni are the values of stresses known from the construction of the rock strength passport;



– for the starting part of the rounding curve in the limits



– for the remaining part of the rounding curve, when ;






Curves of the sliding surface are determined by the points whose coordinates are calculated using equation (1). The results of calculating for the most spread type of rocks of the Akzhalski deposit – massive limestone – are presented in Table 1. When curves are being built by the calculated coordinates of their points the earth surface level is taken as an abscissa (x), and the line perpendicular to the earth surface growing upward is taken as an ordinate which corresponds to the growth of the rock pillar in the mass Ні (the depth of locating unit sites) (Figure 1а,b).



Table 1 – Calculating coordinates of the sliding lines points for the Akzhalski deposit



Parameters for coordinates calculation

Coordinates of sliding lines points

t/m2

, t/m2

degree

degree

Ө, degree

Уi, m

Х1, m

Х2, m

Х3, m

1

-56,8

0,00

0,86788

0

89,9521

0,00

-10,514

0

0

2

0,0

184,2075

0,78015

90

74,1743

240,69


0

0

0

3

184,2

379,504

38,2171

64,109

64,1085

357,80

152,644

141,8212

152,64

4

100,0

310,221

40,6665

72,133

65,3333

287,22

83,062

80,31769

114,88

5

200,0

391,838

37,7627

62,96

63,8814

370,07

165,323

152,4912

159,61

6

300,0

465,427

34,9329

57,195

62,4664

441,78

242,875

214,5470

202,98

7

400,0

531,780

32,2019

53,05

61,1009


504,95

316,368

268,7365

245,24

8

500,0

591,608

29,5901

49,797

59,795

561,59

386,871

316,8851

286,61

9

600,0

645,553

27,1129

47,095

58,5564

613,25

455,367

360,3008

327,23

10

1000,0

813,250

18,6969

39,12

54,3485

790,29

724,081

502,2536

484,28

11

1500,0

945,342

11,403

32,22

50,7015

983,35

1082,08

637,2162

671,95

12

2000,0

1024,065

6,85411

27,114


48,4271

1168,3

1492,25

743,7852

851,80

13

2500,0

1070,982

4,09744

23,19

47,0487

1352,0

1968,54

830,1355

1024,6

14

3000

1098,943

2,44464

20,119

46,2223

1535,8

2518,23

901,0978

1191,4

15

4000,0

1125,538

0,86875

15,716

45,4344

1904,7

3852,41

1010,458

1511,9

16

6000

1138,339

0,1096

10,743

45,0548

2644,6

7492,4

1156,186

2126,3

17

8000

1139,954

0,01383


8,1097

45,0069

3385,2

12432,9

1256,071

2729,9




а)



b)



a) massive limestone with poor mineralization σcompr = 80,7 МPа, σstr = 7,4 МPа,
b) siliceous-and-clay limestone σcompr = 112,3 МPа, σstr = 6,6 МPа
Figure 1 – Sliding curves in the mining rock mass


Sliding surfaces curves possess the following characteristics:

– the curve х1 is a line of the tangential stresses in the mass action;

– the curve х2 is a line of normal stresses in the mass action, orthogonal to the line х1. Such allocation of the curves indicates that in the earth crust the mining rock mass is under the action of vertical (γΗ), normal and tangential stresses which corresponds to the common idea of the stresses distribution in the virgin mass;

– the third family of the curves in the earth crust is realized in the case of forming boundary conditions connected with the closed contours of the worked out areas (for example, the stope is limited on top by the ceiling pillar, and on sides by interchamber pillars);

– totality of the three curve families characterizes in the earth crust a continuous field of stresses, that’s why the curves built in this work on the profiles are not unit ones. The curves on the profiles are the last boundaries of the shifted volumes of the mass to the side of the worked out area;


– the curves of the shift surfaces are built separately for each type of mining rocks firming the mass on the section considered.

The estimation of open pit slopes state with the combined developing of deposits in the zone of underground mining workings effect is performed in the following sequence:

– mining rock mass under the side of the open pit is separated from the whole (virgin) mass by a vertical line (Figure 2);

– in the mass virgin part there are built the curves of the shift surfaces lines (here х2) and are built straight lines connecting the lower point with the upper one, which is the sum normal stress;

– from the lower points of the straight lines connecting the upper and the lower points there are built straight lines declined from the previous curves by the angle ω = (90° + ρ);

– there are selected the most probable curves of the shift surfaces based on the precalculations made on computer which are the potential sliding surfaces;

– there are carried out calculations of the rock mass stability around the open pit space;

– the area whose volume, with the width 1 m along the side, presses the horizontal area 1 m2 at the level of point Н.




Figure 2 – To the assessment of open pit slopes stability


Some parameters of the zones of possible shifts and deformations of the mining rock mass of the Central ore field of the Akzhalski deposit are given in Table 2.

The calculations carried out and their results analysis permitted to determine the boundaries of the mining rock side mass deformation zones in the combined developing of the deposit.

Table 2 – Mining rock mass deformation zones parameters at the Central ore field of the Akzhalski deposit


Profile

Ore body

Ore body bedding depth top/bottom

Deformation zones parameters

North side

South side

Rock type

Displacement angle

Rock type

Displacement angle

М

ОСН

394,8/334,6

Massive limestone

62,0

Diorite
porphyrite

66,0

К

ОСН

350,16/-

Diorite porphyrite

74,0

Diorites quartz diorites

84,0

Л

ОСН

386,10/-

Massive limestone

75,0

Massive
limestone

76,0

Е

ОСН

456,22/325,64

Massive limestone, diorite porphyrite

77,0

Massive

limestone, diorites, quartz diorites


66,0

Ж

ОСН

412,87/344,82

Diorite porphyrite

73,0

Massive
limestone

63,0

LITERATURE

1. Пересчет запасов свинцово-цинковых руд месторождения Акжал / Совместное предприятие ТОО «Novo – цинк» и ЗАО «Центргеолсъемка». Караганда, 2000.

2. Сәбденбекұлы Ө. Геомеханика. Қарағанды: «САНАТ–Полиграфия» ЖШС, 2009. 450 б.


UDC 621.383.51


Directly Drawn Multiwall Carbon Nanotube Sheet as a Counter Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells


Zh. KUANYSHBEKOVAa, b,
Ch. HUYNHc, PhD, CSERO, Australia,
J. VELTENa,
S.C. HAWKINSc, PhD, professor, CSERO, Australia,
A.А. ZAKHIDOVa, PhD, professor, Vise director of The NanoTech Institute, University of Texas at Dallas,
a The Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute, University of Texas at Dallas,
Richardson, Texas 75083, USA,
bKanysh I. Satbaev Kazakh National Technical University, Almaty 050013, Kazakhstan,

cCSIRO Materials Science and Engineering, PMB 10 Clayton, Victoria 3168, Australia



Key words: dye sensitized solar cells, working electrode, counter electrode, electrolyte, multi wall carbon nanotubes, surlyne, platinum reference, fluorine doped tin oxide, spinnable forest, efficiency.


D1. Introduction

ye-sensitized solar cells (DSCs), which use an iodine – triiodide couple, have been intensively studied as a low-cost approach to renewable energy generation because of their good conversion efficiency and relatively simple fabrication process [1], [2]. Conventional DSCs generally use a counter electrode (CE) of platinum catalyst coated on a fluorine-doped tin oxide (FTO) film over glass. Although Pt exhibits excellent catalytic activity for triiodide (I3¯) reduction and good electrical conductivity, it is expensive and in limited reserves for large scale application [3]. FTO is a transparent conductive layer of up to 1 um thick and needs a carefully controlled surface morphology to ensure good light transmission with efficient current collection. It is very brittle, requiring great care to avoid ‘shunting’ (current diversion due to fissures) so cannot be used with the new generation of flexible DSCs. It commonly has an optical transmission efficiency of <80%, particularly scattering or reflecting the important blue light [4].

As an alternative CE to Pt for I3¯ reduction in DSCs, various forms of carbon have been studied such as dispersed single wall nanotubes (SWNTs) [5], flexible graphite sheet [6] and activated carbon. Functionalized graphene sheets with oxygen-containing sites demonstrated efficiency close to platinum [7]. However these all continue to use FTO as the conductive layer or suffer from problems of inflexibility. However a CE based on aligned multiwall carbon nanotubes (MWNTs) sheet is an attractive alternative to Pt as it is inexpensive, available and scalable, and chemically and physically stable. Here we describe the successful application of the MWNT sheet as a counter electrode for I3¯ reduction in DSCs (Figure 1).


The MWNTs used in this study are comprised of 4 to 6 concentric graphene cylinders with an outer diameter of 8 to 10 nm and length 300 to 400 microns grown as an aligned forest with the unique property of direct drawability (spinnability). Thus when the outer edge of the forest is drawn horizontally away, the contiguous MWNTs remain in contact and are then drawn away in turn to create a continuous web or sheet of now horizontally aligned fiber [8], [9], [10], [11]. The sheet is of 20 to 50 nm in thickness when densified, of outstanding strength and flexibility and suitable for automated large volume production. Moreover, the large readily accessible surface area of MWNT sheet (200 m2/g) with high electrical conductivity of individual tubes, together with the excellent flexibility promises to make it an outstanding alternative to FTO as a current collector, particularly for flexible DSCs.




Figure 1 – Schematic of a DSC with MWNT
counter electrode



следующая страница >>