新型管道环切机切割方案设计及进给轨迹规划

刀旋式切管机采用刀具绕固定管道外围旋转的方式进行环形切割,在需要精密切割薄壁管材的场合中得到了广泛的应用,但其进给轨迹常为直线或弧线,存在相对单一、无法实现柔性化切割等问题。为此,提出一种新型管道环切机,其核心部件为冗余驱动环切机构,可以在平面内移动以控制环切进给量,并以半圆管道包络切割为例,基于5-6-5-6-5分段高次多项式曲线进行进给轨迹规划,搭建样机平台进行仿真和实验研究。结果表明:实际轨迹与理论轨迹具有一致性,且切割过程较为柔顺,管道切口质量较好,验证了管道环切机结构设计的合理性和柔顺切割的可行性。

单胞结构对盾构机复合材料刀圈增强体抗压性能的影响

为明确WC陶瓷颗粒单胞结构对盾构机滚刀刀圈蜂窝结构增强体的抗压性能的影响,利用绘图软件对体积分数为36%WC颗粒(四边形、六边形、八边形)的滚刀刀圈蜂窝结构增强体进行三维空间结构设计,通过ANSYS有限元模拟仿真分析不同单胞结构增强体的抗压性能。结果表明:WC颗粒体积分数为36%,四边形单胞结构增强体的极限压缩强度为123MPa、六边形的极限压缩强度为125 MPa、八边形的极限压缩强度为121 MPa,体积分数为36%的正六边形蜂窝结构增强体的抗压性能最优。

TBM窄刃刀与标准刀现场性能对比测试与分析

极硬岩条件下如何进行刀具选型,使TBM掘进速度和刀具消耗取得综合效益,是有待解决的具有争议性的问题。为此,依托新疆YE工程现场TBM实际掘进,在岩石单轴抗压强度为100~150 MPa的完整Ⅱ类凝灰岩条件下,对比测试刀盘主要区域窄刃刀和标准刀的掘进性能表现以及刀具消耗情况,探索降低滚刀刀圈刃宽,提升TBM贯入度和掘进速度的可行性与合理性。结果表明:1)使用窄刃刀破岩对贯入度和施工速度有着较为明显的提升,且随着围岩抗压强度的增加,窄刃刀对掘进速度的提升效果明显;2)与标准刀相比,窄刃刀消耗数量也有较大增加,但2种滚刀的失效形式占比情况大致相同,对TBM作业利用率影响极小;3)经综合成本估算,窄刃刀通过提升施工速度节省的成本远高于刀具消耗增加的成本。

不同岩石工况下新型高硬韧TBM刀圈用钢的磨损特性试验研究

TBM刀圈的磨损性能不仅取决于刀圈自身的组织及性能,而且与岩石的类型以及磨损载荷紧密相关.为此,选取了5种不同性能的刀圈钢,研究了磨损载荷以及岩石类型对试验钢磨损性能及磨损机制的影响.研究结果表明:在砂岩工况下,不同性能试验钢均表现出微观切削磨损机制,随着试验钢硬度的增加,磨损量减小,磨屑由卷曲条带状转变为木屑状.在花岗岩工况下,各试验钢磨损机制以犁削为主,磨屑呈粉末状或块状,磨损载荷较低时,耐磨性与试样硬度正相关,当磨损载荷增加到一定数值后,耐磨性同时取决于试验钢的硬度和韧性.

汽车板切边质量控制与改善

质量是钢铁企业的生存之本,全面提升产品质量、降低生产成本,是企业可持续发展的重要措施。对于高级别镀锌汽车板来说,表面质量要求更加严格,质量控制是汽车板生产的重中之重。高等级汽车板在经过连退或者镀锌热处理后需进行圆盘剪切边处理,以保证带钢达到客户的尺寸要求,良好的切边质量是客户稳定使用的保证。切边不良缺陷是汽车板生产过程中发生率较高的缺陷,需对容易造成切边不良缺陷的点位进行重点分析治理,并制定一系列缺陷预防与控制的措施,才能保证产品质量的稳定性。常见的切边不良缺陷主要由圆盘剪工艺参数不良、去毛刺辊效果不佳等原因造成。为提高圆盘剪切边质量及运行稳定性,对剪切过程中的亮印、划伤缺陷产生原因进行了深入分析和改善,通过优化剪刃切边参数、强化剪刃装配精度、匹配剪刃使用310、318 mm肖氏80度的5 mm倒直角上下压环、选用辊面直径为1000 mm的去毛刺辊等措施,汽车板的边部质量得到显著改善,切边不良率降低至0.5%以下。

一种轮毂周圈孔的加工工艺方法优化

轮毂是汽车上必不可少的一种关键零部件,轮毂周圈孔精度不仅要求高,而且数量多,因此,其加工工艺方法及刀具的选择直接关系到轮毂周圈孔的加工精度及效率。文章采用工步合并的方法对一种轮毂周圈孔的加工工艺进行了分析与优化,且自主设计制作复合镗刀,在保证轮毂周圈孔精度的基础上,有效提高了轮毂的加工效率,降低了成本。

隧道掘进机滚刀刀圈模锻成形工艺的模拟与实验研究

目的提出锤上模锻的成形工艺,进行滚刀刀圈的制造,以改善和提高隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀刀圈的模锻成形质量。方法基于TMB滚刀刀圈的结构及特征,制定滚刀刀圈的模锻成形工艺,建立锤上模锻和液压机模锻成形的数值模拟模型,通过数值模拟分析对比2种工艺下滚刀刀圈的成形质量和温度场、模具应力等各场变量。基于数值模拟结果,采用锤上模锻的工艺进行刀圈成形实验研究,对比分析实验和数值模拟过程中的打击次数、锻件外观及尺寸、截面流线、飞边长度等特征。结果数值模拟结果表明,采用液压机模锻成形的刀圈内部及刃部流线易出现折叠缺陷,模锻结束后锻件温降严重且模具应力较大;而采用锤上模锻成形的刀圈刃部流线分布合理,内部成形均匀性较好,模锻结束后锻件温度为992~1170℃,成形模具应力为1348 MPa,小于液压机模锻的模具应力,满足模具强度要求。锤上模锻成形实验结果表明,成形实验和数值模拟的打击次数较为吻合,成形外观一致,刀圈截面流线分布相似,没有明显的尺寸误差和飞边长度误差。结论采用锤上模锻成形工艺成形滚刀刀圈具有较高的工艺可行性和较好的成形质量。

盾构对接新型冻结装置地层加固温度场的演变规律

针对埋深大且距离长的盾构对接工况,采用人工地层冻结技术来进行加固,并运用有限元软件ADINA模拟了新型盾构对接冻结加固模型,分析了不同降温计划下温度场发展的趋势及演变规律,探究了结合环形刀盘的新型冻结装置的较佳降温计划和刀盘冻结的范围.结果表明:此新型冻结装置距冻结源越近,则其冻结效果越好;在两冻结装置联合作用下,当刀盘外圈取1 m冻结和采用降温计划5时,该方案的效果最佳并且较经济,此时保护帷幕恰好厚为1.60 m.此研究将丰富和改善地下结构工程的筑建技术,对于国内诸多临海城市,尤其是对含水丰富的软土区域的地下空间开发和利用具有实用价值.

基于残余应力分布优化的TBM滚刀刀圈激光熔覆涂层制备工艺研究

目的为改善TBM(全断面隧道掘进机)涂层刀圈残余应力分布,针对刀圈涂层制备过程中的激光扫描路径开展研究,以优化刀圈涂层及涂层/基材界面的残余应力分布。方法使用MSC.Marc 2016软件建立了刀圈涂层制备的三维完全热机耦合模型,通过试验验证了模型的准确性,并针对激光熔覆过程中扫描顺序、扫描方向和扫描终点夹角等3个工艺变量开展了应力场分析研究。结果刀圈表面近涂层区周向/径向残余应力数值计算结果分布趋势与试验基本一致,且在涂层与基材结合的界面处,残余应力梯度达到最大,当激光扫描方向为安装孔到刃顶时,涂层刀圈残余应力的不合理分布得到了明显改善且应力最值显著降低,其中基材部分残余应力最高降低35 MPa,而调整扫描顺序和扫描终点夹角未能有效改善刀圈残余应力的分布及应力最值。结论通过合理设计熔覆过程中的扫描路线,可以有效改善刀圈涂层的残余应力分布并降低残余应力最值,对延长TBM涂层刀圈服役寿命具有重要的指导意义。

基于脉冲涡流的TBM盘形滚刀磨损检测方法

为保障TBM高效安全运行,提出一种脉冲涡流检测(PECT)的刀圈径向磨损量无损检测方法。先基于Maxwell时变电磁场理论建立有限元模型,采用控制变量法探究线圈高度、内半径和外半径3个激励线圈参数的优化策略;再搭建刀圈径向梯度化磨损量无损检测有限元模型,研究刀圈径向磨损量与前期电压信号积分值的映射关系,提取可连续反映刀圈磨损程度的特征量,并研究不同提离距离下刀圈径向磨损量与特征量的映射关系。结果表明:在给定激励线圈外半径取值的前提下合理调节内半径取值,可最大程度兼顾对激励线圈高分辨率、强耦合程度的要求;检测线圈与刀圈的最远距离为64 mm,在满足48.26 cm刀圈最大径向磨损量为35 mm的基础上保留了29 mm余量,比传统涡流检测的最远提离距离提高了83%;该方法提高了探头远距离检测能力,保障了探头安装空间,同时显著降低了探头被岩碴刮擦损伤的风险。

滚刀刀圈轧制工艺参数的家族遗传算法优化

为了提高滚刀刀圈的轧制产品质量,提出了基于家族遗传算法的轧制工艺参数优化方法。介绍了滚刀刀圈的轧制成形方法和原理,减小滚刀刀圈的等效应力和等效应变为目标建立了优化模型。使用随机抽样法和Deform-3D有限元仿真得到了样本数据,使用自适应学习神经网络对工艺参数和质量参数进行了模型回归。经验证,自适应学习神经网络的拟合效率与预测精度高于传统神经网络。在遗传算法中引入家族并行进化和族间交叉策略,提高算法优化能力。经验证,家族遗传算法优化的适应度函数值小于传统神经网络,且获得最优值的迭代次数更少。经仿真和实验验证可知,优化后的轧制件外观合格,且硬度整体高于优化前,验证了刀圈轧制优化方法的有效性。

TBM新型耐磨滚刀刀圈技术研究及应用

延长滚刀的使用寿命和提升其可靠性对提高隧道施工效率和降低施工成本具有重要意义,故首先对滚刀在不同地质条件中的失效形式进行总结分析,得出正常磨损是滚刀最主要失效形式的结论,延长滚刀寿命关键在于增加刀圈耐磨性。其次结合刀圈磨损机理,从刀圈新材料开发及梯度性能热处理、离心铸造和激光熔覆等刀圈制造、强化工艺方面,阐述新型耐磨滚刀刀圈技术研究及应用。最后对耐磨滚刀刀圈的发展趋势进行展望,指出多技术复合是耐磨滚刀刀圈发展方向的结论。

气动型环式木材剥皮机的结构与使用

介绍了BBP1206气动型环式木材剥皮机的主要结构、设计参数、技术特点和使用情况。重点对BBP1206气动型环式剥皮机的气动式刀盘及其他主要结构原理进行详细论述,为原木剥皮生产提供技术参考。

广州市轨道交通十号线盾构刀具改进

广州市轨道交通十号线,地质结构以中风化凝灰岩<8H>和微风化凝灰岩<9H>为主,局部为全风化凝灰岩<6H>、强风化凝灰岩<7H>,此外含有少量残积砂质黏性土(砾质黏性土)<5H-2>。本文以十号线某区间为例,对工程难点、盾构机刀具配置进行了分析和改进,使盾构刀具更好适应复合地层的掘进要求,发挥更大的经济效益。

渗碳淬火硬齿面内齿圈刮齿齿形精度提升研究

某型号鼓形齿接轴内齿圈,具有窄空刀槽、齿面硬度高的特点。通过优化插齿刀具、刮削参数、刀具刃磨方式等工艺手段,完成了鼓形齿接轴硬齿面内齿圈的制造,其齿面精度满足设计预期,提升了鼓形齿接轴整体质量的稳定性及使用寿命。

尼龙闭气环尺寸修复装置的设计研究

针对某型号炮弹产品在贮存期间出现尼龙闭气环胀大、尺寸超差现象,同时根据使用现场条件要求,提出了一种基于夹管自定心夹紧的手动式修复装置设计方案。分别对修复装置中的定位夹紧机构、顶出机构、刀台机构、底座机构的设计原理进行了详细论述。经过现场测试验证,使用效果良好,已应用于多个产品的售后保障中,同时对类似产品修复装置的设计具有一定的借鉴意义。

TBM滚刀刀圈磨损机理研究

滚刀刀圈的磨损影响施工成本、设备利用率和掘进效率,刀圈的快速磨损与工程地质条件密切相关,是一项重要的工程地质问题。基于摩擦磨损学的原理,结合滚刀破岩机理,分析了在滚刀破岩过程中刀圈的磨损机理。应用滚刀的磨损机理,解释了滚刀刀圈的三种磨损形式,分析得出影响刀圈磨损的两大因素,即机械因素和地质因素,并提出建立刀圈消耗量预测模型应该考虑这两方面的因素。

TBM滚刀刀圈磨损量在线监测系统

为了在TBM(Tunnel Boring Machine)破岩过程中实时监测盘形滚刀的磨损量,设计了一种基于电涡流传感器的TBM滚刀刀圈磨损量在线监测系统,利用电涡流传感器将磨损前后滚刀刀圈与传感器之间的距离转换为电压信号,经调理后送入K60MCU经A/D转换与计算处理后得到刀圈的磨损量数据;在信号传输中使用能够依据链路质量与节点电量选择链路的ZigBee双链路无线通信系统,将测试数据从密闭的刀盘掘进面中传输到后方,避免数据通信的中断。通过对不同磨损量的17英寸1∶2相似滚刀在刀具性能检测试验台的在线监测试验,证明该监测系统能准确检测出滚刀刀圈的磨损量,可实现滚刀刀圈磨损的在线监测。

TBM滚刀刀圈硬度与岩石匹配性能试验

为了研究TBM滚刀刀圈硬度与岩石匹配性能对滚刀刀圈磨损量及磨损去除机制的影响机理,将四种材料相同但硬度不同的滚刀刀圈试样分别与同一种TBM工程中典型的花岗岩试样进行匹配磨损试验.试验结果表明:材料相同硬度不同的刀圈,其微观组织结构存在一定的差异,刀圈硬度对刀圈磨损量及磨损去除机制有显著影响.随着刀圈硬度的增加,刀圈的磨损量呈先减小后增大的变化趋势且硬度最高的刀圈的磨损量最大.当刀圈硬度较低时,刀圈的磨损以显微切削去除机制为主,且在一定范围内随着刀圈硬度的增加,显微切削去除作用减弱,刀圈的耐磨性更好;但当刀圈硬度高于一定值后,刀圈的磨损去除机制发生转变,刀圈磨损以韧性断裂剥落去除机制为主,刀圈的耐磨性急剧变差.

TBM双滚刀破岩过程模拟及刀圈结构设计

为研究TBM盘形滚刀作用下岩石的破碎过程及刀圈结构参数对破岩过程的影响,利用离散元方法建立了双滚刀线性切削岩石三维模型,研究了不同因素影响下岩石的接触力、微观裂纹扩展及破碎颗粒生成规律;分析了刀刃宽及刀刃角对破岩过程的影响,建立了刀圈结构参数与破岩效率的映射关系;结果显示岩石微观破坏以张拉破坏为主,裂纹呈加速扩展趋势;刀圈结构参数刃宽及刃角对于破岩过程均有影响,其中前者的影响较为明显。刃宽增大导致滚刀受力及破岩体积均明显增大,而刃角对于这两者的影响相对较小。基于以上映射关系,以17寸滚刀为例,进行了结构参数设计,获得了最优的滚刀刃宽和刃角。