风力发电机组高强度螺栓的疲劳预测

风力发电机组法兰盘和叶根轮毂处通过高强度螺栓进行连接,大多数风力发电机塔筒发生倒塌就是连接螺栓疲劳所导致的。为了减少此类塔筒倒塌事故的发生,提出了一种新的螺栓疲劳损伤分析和预测方法。针对2.0 MW风力发电机组的高强度连接螺栓,采用超声探头和温度传感器采集螺栓数据,获得螺栓随机应力谱;然后基于雨流计数法和Goodman公式修正应力谱,提取应力循环数据;最后基于螺栓材料S-N曲线和Miner线性累计损伤理论,构建螺栓疲劳预测模型。实验结果表明,所估算的螺栓疲劳损伤远小于螺栓疲劳极限,满足风力发电机组的设计寿命要求。

MW级风力发电机塔筒环形法兰连接高强度螺栓疲劳评估

对于MW级风力发电机塔筒环形法兰连接高强度螺栓,采用M.Seidel曲线模型、Schmidt-Neuper分段线性模型及有限元分析模型,分别建立了法兰受载与螺栓应力之间的非线性关系,分析对比了3种模型在疲劳寿命评估中的利弊,确定了法兰受载与螺栓应力的合理模型。采用Eurocode 3规范选取材料的S-N曲线,根据Palmgren-Miner准则计算了连接螺栓的疲劳寿命,计算结果与理论分析一致。为塔筒环形法兰连接高强度螺栓的疲劳评估提供了重要方法。

快速掘进成套设备

简述了巷道快速掘进施工工艺方法及完成该工艺的机械设备,并对连续采煤机、煤矿用液压锚杆钻车、交流电牵引梭车的结构及工作原理进行介绍。

底板跨采巷道锚网索支护效果分析

通过对Ⅱ28采区运输上山的顶板离层、表面位移、深部位移以及锚杆锚索受力状态实测分析,得出底板跨采条件下锚网索支护巷道的围岩变形规律;结果表明,围岩变形主要发生在上方跨采工作面采动影响剧烈阶段,尤其是对于裂隙比较发育的岩体,合理的支护可控制围岩的变形量,保证巷道的断面满足生产要求。

兆瓦级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的疲劳分析

针对1.5 MW级风电机组叶片与轮毂连接处变桨轴承上的螺栓,提出一种计算连接螺栓的疲劳损伤值的方法。首先,运用Abaqus软件建立合理的有限元模型,对叶根中心处加弯矩载荷,利用Matlab完成弯矩时间历程谱转换成应力时间历程谱。最后对应力时间历程谱进行雨流计数法处理,再利用Miner线性累计损伤理论和S-N曲线对螺栓进行疲劳分析计算。结果表明螺栓的疲劳损伤值在安全范围内,风机到达使用寿命前螺栓的疲劳损伤很小。研究工作可以指导整个风机上连接螺栓的优化设计,为螺栓疲劳设计和寿命分析提供参考。

叶根金属法兰对风电机组叶片螺栓疲劳性能的影响分析

叶片是风电机组的关键部件,叶片受气动载荷及自身重力载荷作用,其载荷工况非常复杂。叶片、变桨轴承、叶片金属法兰通过叶片螺栓连接。研究表明不同的叶片金属法兰厚度对叶片螺栓的寿命有很大的影响。本文阐述了叶片螺栓疲劳寿命的计算流程和方法,并以某机组叶根连接系统为研究对象,采用有限元方法,优化叶片螺栓最小损伤,设定不同金属法兰厚度,利用Miner方法计算出螺栓的疲劳损伤。最终确定某机型叶片金属法兰厚度,为风电机组叶片螺栓连接提出了一种计算验证方法。

煤巷锚杆支护施工装备现状及发展趋势

锚杆支护施工装备是煤巷锚杆支护成套技术的重要组成部分,直接影响锚杆支护速度与质量。经过长期发展,我国煤矿开发出多种形式的锚杆支护施工装备,包括单体锚杆钻机、锚杆钻车、掘锚机、掘锚一体机、锚杆转载机及跨骑式锚杆钻车等。系统分析了6类锚杆支护施工装备的发展历程、技术性能、技术参数、适用条件及最新进展。单体锚杆钻机轻便、灵活、技术成熟,形成系列化产品,得到广泛应用。机载锚杆钻臂可集成于不同平台,形成各种集成化施工装备:锚杆钻车形成了从两臂到九臂的多种机型,可紧跟掘进装备、与掘进装备交替作业,多臂协同、多臂平行作业完成锚杆支护施工;将机载锚杆钻臂配置于悬臂式掘进机上,开发出多种形式的掘锚机,实现了掘进与锚杆支护施工2个功能;掘锚一体机实现了国产化,研制出支护平台前移的掘锚一体机、护盾式掘锚一体机及钻锚一体化掘锚一体机;研制出从两臂到七臂的锚杆转载机、十臂跨骑式锚杆钻车,实现了锚杆支护与掘进、运输分区作业。介绍了钻锚一体化锚杆支护技术与装备,包括钻锚一体化锚杆、泵注锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统,将传统锚杆施工6道工序简化为1道连续工序,实现了“一键打锚杆”自动化作业,显著提高了锚杆支护速度和自动化程度。指出了煤巷锚杆支护施工装备发展趋势:数智化锚杆钻臂;锚杆钻臂定位、位姿自主调节及多钻臂协同控制技术;锚杆(索)结构与材料优化、锚注材料升级及施工设备完善;环境动态感知及随掘围岩稳定性判别;锚杆支护施工装备故障诊断技术;巷道围岩变形与支护体受力在线监测;建立大数据平台,实现锚杆支护自动化、智能化。

矿山多属性环境协同作用对锚杆腐蚀的影响

锚固材料失效造成围岩失稳呈现多元化特征,其中锚固材料在服役过程中受到多属性腐蚀环境协同作用造成其腐蚀越来越严重。锚杆腐蚀开裂频繁发生在富黏土地带,反映出多属性环境(包括含氧率、地下水、矿物质等)协同作用是锚杆腐蚀的重要影响因素。为了掌握锚杆在多属性环境协同作用影响下的腐蚀规律,将锚杆服役环境以“腐蚀细胞”的方式进行了实验室模拟试验。研究表明:环境中的矿物质通过离子交换增加水溶液离子溶度,间接加速了锚杆的腐蚀,证明了溶液中离子浓度与腐蚀速率成正相关关系;腐蚀是长期的过程,经过3个月的试验后,大部分腐蚀产物形成于螺纹和锚杆端部,以及被黏土与煤包裹的部位,反映出矿物质能加速锚杆的腐蚀;相比于腐蚀介质仅为去离子水,锚杆在包含黏土或者煤的试验环境中腐蚀后的抗拉强度均有所降低;锚杆在煤和黏土共同作为腐蚀介质且开放的环境下,抗拉强度最小,这也间接说明矿物质材料能加速锚杆的腐蚀。上述研究进一步表明:环境中煤、黏土、地下水可通过增加溶液总离子浓度提高环境腐蚀性,因此在含有矿物质与地下水的区域,矿山支护设计与维护时需进行防腐蚀方面的考虑。

快速掘进系统的支护作业效率分析

目前的一些支护装备及技术条件已不能完全适应快速掘进的需要。以掘锚机为基础,配以锚运破一体机和伸缩带式输送机的快速掘进系统,通过掘锚机与锚运破一体机的支护分工以及伸缩带式输送机运输作业的连续性,可大大提高掘进生产效率。通过一种巷道的支护工艺,将快速掘进系统与掘锚机单独作业的效率进行分析比较,说明快速掘进系统的优势。

用于钻机支撑连接的螺栓疲劳寿命分析

疲劳断裂是钻机中连接螺栓的主要失效形式。结合工程实际,建立基于线性疲劳累积损伤理论的高强度螺栓安全寿命估算方法,绘制螺栓零件的S-N曲线,并利用修正Miner准则估算螺栓的疲劳寿命。借助有限元平台以及疲劳仿真软件n Soft的FE-Fatigue模块,对连接螺栓进行疲劳强度仿真试验,确定了动应力下连接螺栓的疲劳损伤位置,并得到仿真疲劳寿命,验证了理论计算疲劳寿命的合理性。对高强度螺栓的疲劳设计、校核以及寿命估算有一定的借鉴意义。

风电机组主轴法兰螺栓连接疲劳损伤分析

高强度螺栓是MW级风电机组轮毂法兰与主轴法兰之间重要连接部件。针对其疲劳损伤分析,基于VDI2230高强度螺栓设计准则,首先提出并建立了以等效梁模拟主轴法兰螺栓连接的疲劳损伤有限元模型,同时验证了等效梁模拟螺栓连接的正确性。最后依据Eurocode3规范、Palmgren-Miner线性累积损伤理论对主轴法兰高强度螺栓连接疲劳损伤进行了计算。分析结果表明,螺栓在20年设计寿命中,不会发生疲劳失效。论文的研究成果为高强度螺栓连接建模与疲劳失效分析提供参考依据,具有一定的工程应用价值。

让压锚杆支护技术在漳村矿2203瓦斯巷的应用

让压锚杆支护技术在潞安漳村煤矿2203瓦斯巷300～600 m段的成功应用,较好地解决了该段巷道支护难的问题。结合2203瓦斯巷的地质条件,详细介绍了让压锚杆的支护机理、支护参数,以及支护期间矿压观测方法。

掘锚机顶板锚杆机结构布置研究

掘锚机是一种集连续采煤机与锚杆机为一体的综合机械化采煤设备,锚杆机在连采机上布置结构是否合理,操作是否安全有效,会直接影响井下煤矿工人劳动强度,进而影响煤巷开采进度。通过对国外掘锚机锚杆机布置的研究,给出了一种新的结构布置方式。

庚_(20)-21040工作面回风巷锚杆支护设计

锚杆支护设计对于控制巷道围岩变形和破坏,维持巷道围岩稳定起着决定性的作用。根据工作面实际地质条件和开采条件,采用理论计算和数值模拟相结合的方法对巷道进行初步锚杆支护设计,然后进行现场工程实践和矿压观测。通过对矿压观测数据进行分析,优化了初步锚杆支护设计方案,从而得出合理的锚杆支护设计方案,使巷道围岩变形得到有效控制,满足了矿井实际生产需要。

煤矿快速掘进系统现状及发展趋势

针对当前煤矿采掘失衡比较突出的现象,对煤矿快速掘进技术的要求、成巷工艺、现状和发展趋势进行了研究,指出目前快速掘进中主要存在掘支不能平行作业、支护时间长、作业协调能力差、设备开机率低等问题,并详细介绍了不同地质条件下的快速掘进系统应用现状。探讨了煤矿快速掘进系统越来越综合化、智能化、集约化、个性化发展的趋势。

“长压短抽”通风除尘系统在掘进工作面的应用

为了解决掘进工作面的粉尘问题,大柳塔煤矿针不同掘进工艺的工作面进行了通风除尘系统优化,采取了"长压短抽"的通风除尘系统,除尘效果十分明显,有效地降低了工作面的粉尘浓度,改进了掘进工作面的作业环境。

基于掘锚一体化技术的山特维克掘锚机应用研究

分析山特维克掘锚机在国内应用现状及其电气、液压、水系统特点和其他机械特征,得出山特维克掘锚机在技术层面的优势;根据当前我国矿井开采条件,分析掘锚机在我国的广阔应用前景。

掘进设备内喷雾技术研究现状

针对掘进工作面粉尘控制困难和内喷雾技术应用受限的现状,进行了掘进设备内喷雾技术研究。调研了国内外掘进设备内喷雾技术的应用现状,指出限制内喷雾技术推广应用的原因有喷嘴易堵、水封易漏、维护困难等。从水封结构、流道设计、扇形喷雾特性、喷雾参数、喷嘴排布5个方面总结了内喷雾关键技术进展,指出了内喷雾技术存在的问题主要是水封难实现长效密封、流道制造工艺难保证、喷嘴易堵与喷雾压力的矛盾性。同时建议开展内喷雾关键技术攻关,解决内喷雾技术面临的瓶颈问题,提高内喷雾系统可靠性。

我国短壁机械化成套装备关键技术现状与展望

为解决国内煤矿井下存有大量残留煤柱和不规则块段,存在机械化开采程度低、产量小、采出率低等问题,介绍了以连续采煤机为主的短壁机械化成套装备及其开采技术体系,总结了近10年来我国依靠自主创新,在短壁机械化成套装备领域取得的先进技术成果,对其涉及到的截割、行走、输送、粉尘防治、顶板控制以及自动控制等关键技术现状进行分析和总结,指出当前技术水平存在的不足与差距。最后对我国短壁机械化成套装备及关键技术的发展趋势进行了展望,提出短壁机械化成套装备将呈现出开采装备差异化、配套方式多样化、成套装备智能化和无人化的发展趋势。

掘锚一体机的发展与技术优势

当下煤矿巷道的成型难点在于锚护速度滞后于掘进速度,并且存在劳动强度大、危险程度高、工程质量难以保证的问题。为解决掘、锚衔接矛盾,相关从业人员发展出了掘、锚一体机。本文简述了掘、锚一体机的发展现状,不同类型结构的优缺点和适应性,以及在实际应用中所发挥的技术优势,是一种很有发展前景,值得广泛推广的先进设备。