Numerical simulation and analysis of drill rods vibration during roof bolt hole drilling in underground mines

Structural deterioration in the roof in an underground mine can easily cause roof fall, and deterioration is difficult to detect. When drilling holes for roof bolts, there is a relationship between the vibration of the drill rod and the properties of the rock being drilled. This paper analyzes transverse, longitudinal, and torsional vibrations in the drill rod by using vibration theory. Characteristic indexes for three kinds of vibration are determined. Using the finite element analysis software ABAQUS, a model for drill rod vibration during the drilling of roof bolt holes was established based on the geological and mining conditions in the Guyuan Coal Mine, northern China. Results from the model determined that the transverse and the longitudinal vibration decrease as the rock hardness decreases. In descending order, sandstone,sandy mudstone, mudstone, and weak interbeds cause progressively less vibration when being drilled.The ranking for strata that cause decreasing torsional vibration is slightly different, being, in descending order, mudstone, sandstone, sandy mudstone, and weak interbeds. These results provide a theoretical basis for predicting dangerous roof conditions and the presence of weak interbeds to allow for adjusting bolt support schemes.

头部支撑面角对连杆螺栓与大头盖接触应力的影响

国标六角法兰面螺栓对螺栓支撑面角度范围提出设计指导,但没有具体指出最佳角度,且其对螺栓预紧力及支撑面应力的影响尚无明确结论。通过建立发动机连杆螺栓的精细拧紧有限元仿真模型,并利用Yamamoto解析法验证了连杆螺栓有限元模型的准确性。研究了螺栓头部支撑面角对拧紧载荷下连杆螺栓预紧力和应力分布的影响,同时通过计算疲劳安全系数对螺栓头部支撑面的结构可靠性进行综合评估。结果表明:螺栓头部支撑面角取0.5°为最佳;提出了带有U型沉割槽的连杆螺栓结构模型,优化后的螺栓结构在螺栓头部与螺杆结合处的平均应力下降16.2%,平均疲劳安全系数提高19.6%。

燃气轮机转子分布式拉杆螺栓螺纹受载和松动特性

针对燃气轮机转子分布式拉杆螺栓螺纹载荷分布不均匀以及松动特性,研究公制螺纹、内锥螺纹、带卸荷槽公制螺纹和带卸荷槽内锥螺纹等4种形式的拉杆螺栓的螺纹载荷分布,分析各螺纹牙载荷分布特点,结果表明带卸荷槽的内锥螺纹牙载荷分布最均匀。针对燃机转子运行时的载荷特点,采用有限元准静态方法模拟多种载荷因素作用下拉杆螺母的松动过程,研究预紧力和第一扣螺纹最大滑移量在不同载荷作用下的变化,结果表明:转子弯矩不会导致螺母松动,多次短路扭矩累积导致预紧力大幅减少,横向载荷持续作用下预紧力缓慢减小,拉杆螺母发生松动;在3种载荷分别作用下,带卸荷槽的内锥螺纹预紧力减小幅度最小。

某型机主起落架撑杆螺栓裂纹问题原因分析

某型机主起落架发生裂纹情况,一旦出现断裂会造成安全事故。本文采用理化分析及故障树排除法对撑杆螺栓产生裂纹的原因进行了分析,并提出了相应的解决方法,避免类似问题的再次出现。

长螺杆加强型胶合木梁柱节点力学性能

胶合木梁柱螺栓钢填板节点由于抗弯刚度较低,在结构设计中通常被视为铰接。提出了一种长螺杆加强型胶合木梁柱节点,为无支撑或剪力墙的中高层木结构体系中提供较好的刚性连接。设计并加工了3组不同长螺杆直径的节点试件,通过单调加载和往复加载试验探究了节点的抗弯刚度、抗弯承载力、破坏模式及耗能性能。通过ABAQUS有限元软件建立了节点力学模型,模拟结果与试验结果较为吻合,并基于该模型开展了参数分析。结果表明:该节点具有较高的抗弯刚度与抗弯承载力,经过合理构造后节点损伤主要集中在长螺杆,而长螺杆在破坏后易于更换,可提高节点韧性与使用寿命。参数分析结果表明,转动刚度与长螺杆直径及力臂呈正相关。基于试验与模拟的结果,提出了该类节点抗弯刚度及抗弯承载力的计算方法,为其在实际工程中的设计与应用提供参考。

高空混凝土悬空造型支模架设计及施工

如今建筑业竞争激烈,部分企业为彰显自身企业文化及提高建筑物外立面美感,常在设计阶段要求设计单位运用悬空、悬挑造型。这些造型通常布置于腰线层或构架层,标高通常超过常规支模架高度,施工较为困难。通过昆明紫云景辰项目实践,对卸荷构件选取、工字钢固定方式、平台搭设方式、支模架搭设方式等施工方法的总结,使得悬空构件施工在满足规范要求的情况下,节约了工期,提高了安全保障性。

基于数值模拟的柴油机连杆螺纹联接可靠性分析

连杆螺栓是柴油机曲柄连杆机构的关键部件,但是由于螺纹联接的特点,在曲柄连杆工作的过程中极易发生螺纹处应力集中的现象。为了提升柴油机连杆螺纹联接的质量,通过理论分析与数值模拟相结合的方法,基于ANSYS有限元分析软件对连杆大头螺纹联接结构进行数值模拟,分析了不同螺距、螺纹联接长度和螺栓预紧力的应力分布情况,得到了不同因素对螺纹联接结构强度的影响。该研究成果表明,随着螺距的增大,螺纹连接长度的减小以及螺栓预紧力的减小都会导致螺纹联接结构应力过大从而影响螺栓整体结构的可靠性。

叠合板拼缝处后浇带免支撑模板研究

当前装配式住宅建筑楼板主要采用叠合板的形式,现有装配式建筑结构中叠合板拼缝处的后浇混凝土湿作业量大,主要的模板形式以底部楼层为支撑,该方法工作量大且占用下部空间,不方便下部楼层施工。针对当前叠合板后浇带浇筑模板支撑不易施工、模板支撑体系费用高的问题,提出了一种简单高效的用于装配式叠合板拼缝处后浇的螺栓杆吊模装置,避免了在下部楼层安装模板,可以解决现有装配式建筑结构叠合板拼缝处后浇混凝土模板支撑中工作量大、费用高的问题。同时该模板装置可以重复利用,对装配式住宅成型技术研究有参考意义。

柔性锚杆力学性能分析及工程应用

为分析柔性锚杆力学性能及支护技术研究,在实验室开展了柔性锚杆静载力学性能测试,分析了柔性锚杆扭矩与预紧力的转换关系,确定了合理的预紧力参数,并开展了井下工程应用。研究结果表明:柔性锚杆具有较高的承载特性,静载拉伸力-位移变化过程可划分为初始承载阶段、类弹性阶段、屈服强化阶段以及破断阶段,平均屈服力为320 kN,平均承载力为357.23 kN,柔性锚杆的高承载性能,可实现低密度大排距强力支护目的,抑制浅部顶板岩层变形,发挥深部岩层的承载性能,形成稳定的连续承载梁。工程应用表明,柔性锚杆在距离工作面100 m左右时达到稳定,其承载水平较普通锚杆显著提高,受力稳定后承载力在113.5~127.4 kN范围内,较初始预紧力提高了47.9%~55.7%;巷道掘进后初期变形小,整体成型效果好,巷道两帮最大内挤变形17.5 mm,顶底板最大移近量13.7 mm,表明柔性锚杆支护可有效控制巷道围岩变形。

某铁路桥梁用20MnTiB钢高强螺栓断裂原因

某铁路主桥钢桁梁杆间20MnTiB钢高强螺栓发生断裂。采用复检试验、化学成分分析、金相检验、硬度测试、力学性能测试和断口分析等方法,分析了螺栓断裂的原因。结果表明:螺栓的断裂形式为氢致断裂,断裂原因是螺栓中锰元素含量偏高,导致耐腐蚀性下降,长期在潮湿环境下服役,致使螺栓发生氢致断裂。

武汉杨泗港长江大桥锚碇型钢锚固系统施工关键技术

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1700 m的双层公路钢桁梁悬索桥,该桥重力式锚碇由地下连续墙、帽梁、内衬、锚碇混凝土组成,采用型钢锚固系统(由后锚梁和锚杆组成)。锚碇基坑开挖后进行锚碇混凝土及型钢锚固系统施工,锚碇混凝土竖向分14层(每层分3块)浇筑,后锚梁和锚杆在工厂内加工制造,分批次随锚碇混凝土分层安装,通过定位支架(由后端支架、中间支架、前端支架、连接杆组成)进行空间位置调整。在该桥型钢锚固系统施工中,通过设置具有足够强度、刚度及稳定性的宽翼缘型钢定位支架,减小了分层混凝土浇筑对已定位后锚梁及锚杆精度的影响;通过无棱镜空间定位法控制锚杆前端中心位置,确保了锚杆安装精度,提高了锚杆测量速度、效率及安全性;通过对构件进行及时限位,避免了施工振动造成的构件位置偏移,有效减少了重复调整次数;通过两次钻孔成孔工艺确保了精制螺栓成孔精度。该桥型钢锚固系统安装用时120 d,其锚杆纵向偏位在10 mm内、横向偏差在5 mm内、锚固点高程偏差在5 mm内,均满足设计要求。

循环氢压缩机连杆螺栓断裂原因分析

文章分析了循环氢压缩机连杆螺栓断裂原因,主要为某次安装过程中连杆螺栓的打压值超出材质本体的疲劳强度,运行过程中连杆螺栓承受交变载荷本体缩颈部位出现疲劳裂纹直至断裂情况的发生。

发动机螺栓断裂失效原因及机理研究

故障发动机被拆解后发现固定连杆轴瓦的螺栓发生了断裂,通过对断裂失效螺栓件进行宏观观察、化学成分分析、金相组织分析、力学性能测试及SEM断口形貌观察,确定了螺栓断裂的原因。结果表明,连杆螺栓断裂失效的主要原因是调质处理过程中回火不完全,组织中存在淬火马氏体,以及螺栓在滚丝过程中存在微裂纹缺陷,引起低周疲劳断裂。

某柴油机活塞连杆组件故障排查

针对某船用主机活塞连杆组件故障,通过对故障现象的分析以及返厂故障件的初步勘验,初步确定了可能导致故障发生的首断件。结合首断件送检结论,从首断件故障的可能因素着手进行排查与分析。排查结果表明:由于B5缸靠近连杆大端连杆螺栓多源疲劳断裂,导致了B5缸连杆变形、B5缸活塞碎裂、B5缸缸套碎裂等活塞连杆组件故障;A5缸活塞连杆组件故障是关联故障。B5缸连杆螺栓多源疲劳断裂的原因是拧紧力矩过大,导致连杆螺栓异常受力。柴油机在运行过程中,受到交变载荷应力的作用,产生多源疲劳,最终导致断裂。

集聚式多锚头锚固系统制造工艺研究

主要探讨集聚式多锚头锚固系统的制造工艺,依托杨泗港长江大桥锚固系统制造,通过对其制作工艺进行分析,阐述了制造过程中所涉及的关键技术及工艺控制要点,对于精制螺栓孔的加工提出了相应的优化措施。通过对该制造工艺的研究,旨在提高集聚式多锚头锚固系统的可靠性和稳定性,降低生产成本,为工程实践提供有效的技术支撑。

花篮式悬挑脚手架施工技术研究

随着社会发展和科技水平的不断提高,工程建设领域也在不断创新,新工艺、新材料、新技术、新设备等不断的涌现。花篮式悬挑脚手架作为一种新型悬挑脚手架,近年来常被应用于工程中。文中结合项目现场施工,对花篮式悬挑脚手架施工技术进行了研究和探讨,相关总结和介绍供今后类似工程参考。

轨枕螺栓冲击扳手用气弹簧四连杆平衡装置设计

针对铁路线路养护作业中用于轨枕螺栓松紧的内燃冲击扳手自重大、手持移动不便引起的作业劳动强度大、作业效率低和作业质量得不到保证的问题,利用平行四边形机构和气弹簧,设计一种轨枕螺栓扳手用气弹簧四连杆平衡装置,并建模、装配和应用。应用效果表明,在保持内燃冲击扳手竖直姿态的情况下,可实现自重20 kg冲击扳手的上下移动,从而使作业人员轻松完成松紧轨枕螺栓作业,大幅降低劳动强度,提高作业效率。

冲击矿压巷道支护锚杆杆体材料优选

针对目前冲击矿压巷道锚杆支护存在变形量大、锚杆易破断的问题,在实验室对HRB400,HRB600和CRM600三种锚杆杆体材料进行了常规力学性能试验和冲击载荷下力学性能试验。试验结果表明,CRM600锚杆材料不仅能够满足常规巷道支护的要求,在冲击载荷作用下表现出优越的瞬时延伸性能和吸能能力。在瞬时冲击载荷作用下,CRM600锚杆材料总变形量为HRB600锚杆材料的7.9倍,为HRB400锚杆材料的1.5倍;冲击全过程总吸收能量为HRB600锚杆材料的4.2倍,为HRB400锚杆材料的2.1倍。CRM600锚杆在冲击矿压巷道支护井下工业性试验中克服了锚杆破断的问题,巷道变形得到有效控制。

特大断面开切眼桁架锚杆组合支护研究

根据东庞煤矿厚煤层(4.4～4.8m)一次采全高综采特大断面开切眼的地质生产条件(切眼高3.5m,宽6.8m,机窝处宽7.8m,转盘悬顶面积60m^2),研究设计了交错复式桁架锚杆组合支护。经工业性试验,这种支护比相同断面木材支护开切眼的顶板下沉量减少了60.7～86.9％,自掘进到安装完综采支架和设备历时140天,围岩稳定,切眼不需维修,取得了显著技术经济、社会效益。

35CrMoA钢连杆螺栓断裂失效分析

用于热轧厂卷取机卷筒上的35CrMoA钢螺栓在使用过程中发生断裂,对其化学成分、硬度、力学性能进行了金相、扫描电镜及能谱分析。结果表明,螺栓断裂属于旋转弯曲疲劳断裂,螺牙根部表面缺陷造成应力集中是疲劳裂纹的萌生地,其材质的强度不足以及内部数量较多的长条状MnS夹杂加速了疲劳裂纹的扩展,引起螺栓瞬时断裂。