纤维增强型泥浆泵活塞开裂行为的细观尺度分析

针对泥浆泵活塞的复合材料特征,考虑纤维增强体与橡胶基体之间粘结界面对宏观力学的影响,采用ABAQUS-Python二次开发的方法,生成了包含随机分布的纤维增强体的泥浆泵活塞模型;基于内聚力模型,建立了包含纤维增强体、异相材料界面相、橡胶基体和同相材料界面相的复合材料细观力学模型;以受轴向拉伸的泥浆泵活塞截面为研究对象,采用内聚力模型对界面的力学行为进行描述,通过试验对比,明确了界面性质对轴向拉伸性能的影响。结果表明,纤维对基体的增强效果随界面强度的提高而增强;增强体体积分数越大,应力集中程度更高,界面开始发生脱粘的应变越小,越容易发生开裂。

三缸双作用泥浆泵流量特性分析

针对煤矿井下水平定向钻进工艺对于高压大流量泥浆泵的需求,提出了一种三缸双作用泥浆泵设计方案,建立了三缸双作用泥浆泵瞬时流量特性数学模型,通过实例计算及试验进行了理论流量与实际流量对比分析,搭建了泥浆泵流量测试试验平台,进行了室内试验及井下试验。结果表明,三缸单作用和双作用泵总体流量特性曲线具有相同的周期波动特性,三缸双作用泵的流量曲线形状的脉动程度受连杆比和等效系数的影响,为大流量、低冲次泥浆泵的设计及使用提供了实践指导。

矿用大直径钻孔连杆式回拉扩孔钻头研发及应用

针对大直径钻孔成孔存在需多次提钻、钻孔轨迹难以控制、施工效率低的问题,设计了一种可开闭的φ300/153 mm连杆式回拉扩孔钻头,通过调节泥浆泵流量使刀翼在正常钻进过程中处于闭合状态,至目的地层张开实现提钻作业与回扩作业同时进行。详细介绍了连杆式回拉扩孔钻头结构及原理,分析了回拉扩孔钻头开闭机构的力学特性,得到了刀翼所受力矩与切削刀翼张角、曲柄长度、连杆长度和偏心距等因素有关;确定了偏心距及活塞行程,通过理论分析方法得到了使钻头开闭机构具有最佳传力性能的连杆及曲柄尺寸组合以及刀翼所受的推动力矩变化规律;基于自由水射流模型,提出了水流对活塞的推力计算方法,得到了泥浆泵达到最大流量时水流对活塞的推力,并给出了影响切削刀翼张开和复位的关键部件复位弹簧的设计计算。研制的钻头在煤矿井下进行了试验,现场结果表明:φ300/153 mm连杆式回拉扩孔钻头能够实现正常钻进保持φ153 mm钻孔钻进,回拉扩孔时实现φ300 mm钻孔回扩;钻进过程中切削刀翼开闭灵活,钻头钻进稳定、可靠性高,验证了连杆式回拉扩孔钻头结构设计及适用于`普通非联络巷大直径钻孔成孔施工工艺的可行性。

煤矿用Φ94/153 mm割管钻具的研制

针对煤矿井下钻孔内注浆套管残留对后续煤层采掘施工严重影响的问题,研制了一种高效率、长寿命、定点切割孔内多层套管的剪切式割管钻具。介绍了Φ94/153 mm剪切式割管钻具结构及原理,对冲洗液泵压控制参数进行了理论计算以及进行了切割刀翼的加工工艺研究。试验结果表明,割管钻具结构设计合理,实现冲洗液控制刀头开闭合操作和定点多段切割的功能且可以顺利从孔内回收;优化后电镀刀翼能够实现多层套管的高效切割。

3D打印技术在煤矿机械中的应用研究

3D打印技术作为先进制造技术的代表,是推动煤矿机械制造智能化的重要手段,其在未来的煤矿机械制造中终将发挥更重要的作用,将为煤炭行业的发展提供技术支撑。本文详细介绍了3D打印技术的原理及主要技术手段,分析了其应用于煤矿机械的优势与不足,阐述了3D打印技术在煤矿机械制造领域中的应用并展望了其在煤矿机械领域的应用前景。

基于灰色关联法钻杆接头旋风铣削工艺参数优化

在钻杆接头旋风铣削加工过程中,合理的参数组合有利于提高刀具寿命、减少加工时间、降低生产成本等。基于灰色关联法,以加工精度、加工时间以及表面粗糙度为目标,提出多目标耦合工艺参数优化设计方法,进行优化,得到最优参数组合。采用优化前后的工艺参数进行了对比试验。结果表明,优化后降低了表面粗糙度,提高了加工精度,加工时间保持不变。