自控水力截齿破岩性能仿真及试验研究

基于流体动力学理论,研发一种根据截齿受力自动调节流量的自控水力截齿。基于SPH理论采用LS-DYNA软件对该截齿的破岩特性进行仿真,在单齿截割试验台上对截齿的破岩特性进行试验研究。研究结果表明:随着水射流压力增高,截齿受力减小率逐渐升高;当水射流压力超过岩石的抗压强度时,截齿受力明显降低;随着截深增加,截齿受力减小率逐渐下降,所以,截割截深较浅的岩石更能高效发挥水射流的辅助作用;当截深为5 mm,压力为60 MPa时,截齿受力减小率为30.96%,且截槽更宽,破碎体积更大。

自控水力截齿破岩机理的混沌动力学特征

本文应用混沌理论研究了高压水射流与机械刀具结合破岩过程中水楔作用发挥程度的识别方法。基于截割力信号所展示的不规则的非周期混沌现象,将一个破碎强度时间序列纳入了非线性耗散动力系统。应用时间延迟方法反演了该系统的动态,其结果表明,系统的长时性态为一具有自相似分形结构的奇怪吸引子,分维数就是岩石破碎机理改变的一个灵敏度量。

自控水力截齿增大块率的声发射实验研究

通过对岩石破裂过程中声发射活动的实验探测，证明自控水力截齿在一定的水力参数和截割条件下，对岩样的潜在损伤范围及实际破碎沟槽宽度都明显大于同样截割条件下的普通截齿，从而为采掘机械应用少截齿配置方案以提高块率提供了一条可行的技术途径。