硬岩地质下镶齿滚刀齿形对破岩性能影响研究

为了降低镶齿滚刀的破岩比能耗和刀齿接触面应力,提高镶齿滚刀在硬岩地质下的破岩效率和使用寿命,采用LS-DYNA建立显示动力学仿真模型,并通过实验验证模型的可靠性。仿真分析镶齿滚刀的破岩机理及不同齿形的破岩效率,确定较优的齿形。通过正交试验法,分析齿宽、齿高、齿顶半径和齿数对破岩效率以及接触面应力值的影响,确定齿形参数对破岩性能影响权重。研究结果表明:在118 MPa硬岩地质下,镐齿滚刀的破岩效率最高,齿顶半径为破岩效率的最主要影响因素,权重达到50%,齿数与齿顶高为接触面应力值的主要影响因素,权重分别占31%、36%。齿形最优参数组合是齿宽为11 mm、齿顶高为1 mm、齿顶半径为10 mm、齿数为36个。该研究对于镶齿滚刀的齿形选择及参数优化具有参考价值。

大型绞吸式挖泥船绞刀齿受力分析及磨损仿真

针对目前绞吸式挖泥船挖掘产量较低、绞刀磨损较严重的问题,以4200KW大型绞吸式挖泥船为研究对象,对绞刀切削过程中刀齿受力及磨损进行仿真。建立刀齿切削受力与磨损的数学模型,运用MATLAB,对同一刀臂各刀齿的受力及磨损进行计算,比较不同工作参数下对刀齿磨损的影响,分析刀齿磨损与产量之间的关系,阐明绞刀在切削过程中刀齿相对磨损量较小相对产量较高时的工况参数。结果表明:横移速度应大于0.1 m/s,绞刀转速应大于0.3 r/s,绞刀转速在一定范围内越高工况越好,绞刀在高转速下磨损量较少挖掘生产量较大。

齿轮滚刀齿形造形理论及设计方法的探讨

分析了现行齿轮滚刀齿形造形理论及近似设计方法引起的滚刀齿形精度问题 ,提出一种齿轮滚刀齿形设计新方案———多参数优化齿形设计方法。采用该方法可在显著减小造形误差的同时保证刀齿的精度寿命。

圆锯片刀齿参数对退役风机叶片主梁切削性能的影响

风电作为清洁的可再生能源受到许多国家的关注,大规模开发后越来越多的风电叶片面临退役后的处理和再利用问题,切割再利用法可行性较高,二次污染较少,但需要配合一定的专用加工装备。该文针对退役风机叶片主梁材料性质,研究圆锯片刀齿参数对叶片主梁切削性能的影响,并进行刀具优化设计和切削性能验证。主梁材料在平行于玻纤布方向的静曲强度和弹性模量均小于垂直于玻纤布方向,平行于玻纤布方向主梁容易分层,导致其弹性模量离散性较大。参照主梁材料特性设计刀具,随着副刃倾角增大,切削阻力和震动减小。齿宽对于锯片切削性能影响差异性非常显著,随着锯齿宽度增加,夹锯现象逐渐减弱,锯片寿命增长显著。随着前角增大,刀齿整体强度变小而易破碎,随着前角减小,刀齿的冲击力变大而易脱落。副刃倾角为135°和150°的交替齿形、锯齿宽度为4.8 mm、前角为40°的锯片最长切削寿命可达1300 m,锯片寿命提升显著。

土壤耕作部件极窄刀齿与土壤作用关系研究

随着保护性耕作技术和低扰动土壤处理技术的发展,新型土壤耕作部件越来越多地采用窄类或极窄类刀齿形式。通过理论分析和室内土槽试验,对矩形齿和三角形齿两种极窄刀齿贯入土壤造成的土壤失效机理、刀齿工作时的主要阻力来源、刀齿形状尺寸参数对贯入阻力的影响以及刀齿贯入阻力预测模型进行了研究。结果发现,极窄刀齿在贯入土壤过程中,土壤与刀齿相互作用产生应力场和速度场,土壤主要受到刀齿的挤压而失效;刀齿所受阻力可以通过相互作用过程中产生的力学分量进行预测,特别是该预测模型能够较好地反映刀齿在不同深度下所受阻力的变化趋势,研究还发现在土壤参数一定的情况下,极窄刀齿所受阻力与刀齿和土壤的接触面积直接相关,极窄刀齿的形状尺寸参数是其受力的重要影响因素。

原茬地种床整备侧向滑切清秸刀齿设计与试验

为探索原茬地播种机种床整备侧向滑切清秸刀齿对机具作业过程中秸秆缠绕度、振动强度、功率消耗和覆秸均匀度的影响,在阐述侧向清秸装置结构和工作原理基础上,对侧向滑切清秸刀齿结构及滑切面工作曲线进行了设计,确定了影响刀齿工作性能的关键结构与工作参数。应用四因素三水平正交试验方法,选取初始半径、起始滑切角、刀轴角速度和机具作业速度为影响因素,以秸秆缠绕度、振动强度、当量功耗和覆秸均匀度为评价指标,对影响机具作业性能的刀齿结构和工作参数组合进行优化分析。结果表明:在初始半径200mm、起始滑切角30°、刀轴角速度42rad/s、机具作业速度7.2km/h条件下,无秸秆缠绕,振动强度为159m/s^2,当量功耗为4.9kW,覆秸均匀度为0.075。对比试验表明,优化后刀齿组合振动强度降低了46.5%,当量功耗降低了29.7%,工作过程中未出现机具堵塞现象。

一种新的铣刀刀齿等效直径确定方法

为确定铣刀刀齿的等效直径,建立了铣刀的等效模型,将铣刀分为刀杆和刀齿两个子结构,基于子结构分析和理论计算的结果建立刀齿等效直径优化的目标函数,采用遗传算法优化确定刀齿的等效直径。以5把不同参数的2刃、3刃和4刃铣刀为研究对象,采用该方法确定刀齿等效直径,据此计算铣刀刀尖点的频响函数,并与等质量法确定的刀齿等效直径所计算的铣刀刀尖点频响函数及其实验值进行对比。分析结果表明,该方法具有更高的计算精度及更好的适用性。

薄壁件不一致刀齿铣削时铣削力系数构造与预测

针对薄壁件铣削过程中刀齿半径不一致现象引起的铣削力系数计算失真问题,提出构造刀齿半径不一致时的实际铣削力系数,并采用核偏最小二乘法对不同铣削用量时的实际铣削力系数进行预测。针对两齿螺旋铣刀铣削过程推导理论铣削力系数,根据刀齿半径不一致铣削过程引入名义铣削力,推导刀齿半径误差,构造实际铣削力系数;基于核分析方法突出的非线性分析及预测能力,提出采用核偏最小二乘法在高维空间建立实际铣削力系数关于铣削用量及其组合量的预测模型,分析该方法中核主元个数、高斯核函数核参数对预测模型精度的影响并确定其取值范围。最后分析考虑刀齿半径误差与不考虑时的铣削力系数,并比较核偏最小二乘预测方法与偏最小二乘预测方法,结果表明所提铣削力系数构造过程及预测方法具有较高的计算精度和预测能力。

剃齿过程中刀齿与轮齿弯曲变形分析

探讨了剃削过程中刀齿与轮齿接触点的变化规律，根据实测剃削力的大小运用三维有限单元法计算了刀齿与轮齿在接触点的变形，并对变形进行了分析，作出了刀齿与轮齿的弯曲变形曲线。它为进一步研究实际剃削量与变形之间的关系奠定了基础。

刀齿切削角对绞刀生产效能影响的数值分析

为分析刀齿切削角对绞刀生产效能的影响,基于颗粒离散元PFC2D软件,对不同刀齿切削角下刀齿体切削过程进行建模与数值分析,获得了刀齿-土体相互作用过程中的土颗粒速度场、位移场特征及切削土体的破坏形态,并全程记录了刀齿功率的动态演化过程。结果表明,刀齿切削角度越大,其所需功率越大,切削角度从30°增大至45°、60°时,其最大功率分别增加约2.2、3.3倍;刀齿切削角度越大,土体破碎越好,越易于泵吸带离,而切削角度较小时切削下的土体呈长条块状,难于卷入进入绞刀中心。

奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘刀齿刃磨方法及加工仿真

根据磨轮与刀齿型面的接触条件,提出了奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘条形刀五轴刃磨加工的刀位点计算方法。利用Vericut软件构建了虚拟机床模型和加工环境,进行条形刀五轴刃磨仿真,验证了刀位点和NC代码的正确性。

滚刀刀齿运动轨迹精确建模与仿真研究

针对仿真中由于模型简化而带来的仿真精度问题,提出了基于实体造型的滚齿加工仿真方法。重点解决了滚刀刀齿空间运动轨迹精确建模问题,提出了基于时间驱动的滚齿加工运动矢量建模方法,获得了刀齿运动轨迹点位置矢量与速度矢量;指定速度矢量为一阶导矢、位置矢量为节点坐标进行样条曲线插值,得到刀齿运动轨迹曲线。分析轨迹曲线在不同数量插值轨迹点下的插值精度,优选出最佳插值轨迹点数量。将插值轨迹曲线应用于所开发的滚齿加工仿真系统,齿轮端面仿真齿廓与理论渐开线齿廓比较,验证了所提出方法的合理性与准确性。

采煤机刀齿前角的实验研究

节点的几何参数合理与否,直接影响采煤机的生产效率。国内对于截齿的几何形状与截割过程的量化关系还缺乏全面论证,通过在单齿截割实验台上,进行一系列具有不同前角的截齿破煤实验,充分讨论了截齿前角与截割力、比能耗的关系;截深与截割力、比能耗的关系等,对截齿的几何参数及工作参数进行了较为有效的分析和研究,对于采煤机截齿的实际应用具有指导意义。

冲击式采煤机刀齿受力分析及其几何参数的确定

通过对冲击式采煤机刀齿冲击破碎煤岩时的受力分析 ,建立了刀齿冲击破煤时的力学模型 ,借助于该模型 ,确定了刀齿的合理几何参数。所得结论对于增大冲击破碎时的拉应力 ,减小能耗具有重要意义。

冲击式采煤机刀齿形状对冲击破煤效果的影响

通过冲击试验台的冲击破煤实验 ,得出冲击式采煤机在不同刀齿下冲击破煤时煤壁破断角的分布规律 ,寻求对应最佳破碎效果的刀齿 ,为优化冲击式采煤机设计提供了理论依据。

轻便式铲雪机刀齿参数的优化设计

在自行设计的轻便式铲雪机实用新型专利的基础上,对铲雪机的刀齿参数部分,利用有限元软件进行了优化仿真设计,最终得到的优化刀齿长度和刀齿角度分别为300mm和10度,这种有限元仿真优化的设计思路可以有效的应用于今后的产品研发中,以有效的降低设计开发成本和产品开发周期.

超声波淬火在脱碳刀齿热处理中的应用

对40Mn钢脱碳刀齿的超声波淬火工艺进行了研究,并对显微组织和硬度进行了分析。结果表明表面硬度随超声波涡流压力的升高而增加,在2.5 MPa的涡流压力下,距离表面1～10 mm硬度分布呈抛物线形状,其显微组织是板条状马氏体。

任意曲线成形铣刀刃型CAM刀齿法向后角算法

本文对采用ＣＮＣ工具磨床修磨任意曲线成形铣刀刃型时，刃型由线上任意点法向后角的计算公式进行了推导。从而可以根据刀齿的最小法向后角调整修磨时的参数，以保证刀齿的几何精度。

空冷耐磨钢滚刀齿面堆焊修复的研究

介绍钻井机钢滚刀齿面堆焊修复试验，从焊条的耐磨性和韧性试验、金相组织分析，选择适合立井钻井机滚刀堆焊焊条。介绍滚刀刀齿堆焊、焊补修复工艺以及防止过热和变形的措施。

仿生刀齿表面结构优化设计

土壤粘附是影响疏浚刀齿切削效率的重要因素之一。降低粘性土壤对刀齿表面接触面积可以减小土壤对刀齿的粘附和降低刀齿切削土壤的阻力。针对两种典型非光滑刀齿结构用遗传算法进行了优化设计,得到了在一定压力条件下非光滑表面仿生刀齿结构的最优参数,为疏浚刀齿表面结构仿生减粘降阻设计提供了参考。