不同运动参数对截齿截割含夹矸煤岩性能影响模拟研究

我国薄煤层资源储量丰富,但其煤层赋含夹矸,截齿截割含夹矸煤岩时载荷波动比较剧烈,夹矸的存在使煤矿开采难度增大,也很大程度上影响着截齿的截割性能。为研究截齿截割含夹矸煤岩的截割性能,利用Pro/E构建截齿三维模型,运用有限元软件ABAQUS确定含夹矸模拟煤岩,建立截齿截割含夹矸煤岩的有限元模型,采用单因素研究方法,研究不同牵引速度、滚筒转速对截齿截割力均值、截割力峰值均值、单位时间落煤质量、载荷波动系数和比能耗的影响规律,分析煤层破碎的动态过程,研究不同运动参数下截齿截割性能。研究结果表明:随着牵引速度的增大,截齿截割力均值、截割力峰值均值和单位时间落煤质量呈增大趋势,比能耗呈减小趋势,载荷波动系数基本不变;随滚筒转速的增加,截齿截割力均值、截割力峰值均值和单位时间落煤质量呈减小趋势,比能耗呈增大趋势,载荷波动系数基本不变。该研究为提高复杂条件下采煤机截割破碎性能和研制截割复杂煤层的强力滚筒奠定了基础。

不同参数对掘进机载荷功率谱的影响分析

为了保证所设计的截割头不仅可以满足高效的掘进效率,而且具有耐磨等特性,在对掘进机截割机理进行研究的基础上,以EBH-132型掘进机为研究对象,重点对掘进机截割不同硬度煤岩层下,对不同截割转速以及不同横摆速度对掘进机截割煤岩层时所承受的动态载荷和负载扭矩、功率等指标进行综合分析,所得结论将指导掘进机截割头参数的改进设计。

掘进机截割头破煤机理及受力参数优化探讨

为进一步探究掘进机截割头的优化路径,在对掘进机截割头破煤机理研究的基础上,对掘进机截割头运行过程中的几项主要受力参数进行了仿真分析,确定了横截与钻进两种工况下的较优转速,并进一步研究和确定了横切速度及钻进速度的优化数值。实际测试显示,优化后的参数取得了相对更高的截割效果,证明此次研究取得了一定进展。

使用高速旋转方法开启海关铅封痕迹检验

盗窃进出口货物的案件在天津这种大型港口城市屡见不鲜。在货物吞吐量极大的港口地区,承运公司每天负责运输的货物量较多,在运输过程中失窃的货物通常价值不高,有些甚至不够盗窃罪的立案标准。在“以审判为中心”的办案要求下,想获得能够顺利用于诉讼中将被告人定罪量刑的证据链比较困难,这也导致了公安机关对此类案件的重视程度不足。近两年因疫情原因,进口货物尤其是冷链产品会经过严格消杀后才允许入库流入国内市场,因货物丢失而造成的公共卫生安全风险备受重视。本文报告一起集装箱中部分货物失窃案例,在该案中笔者通过对锁闭集装箱的铅封上遗留痕迹的检验研究,确定了嫌疑人的作案方式,为后期案件的办理提供了证据支持,同时也为确定该类案件中铅封是否被打开过、以何种方式打开提供了检验的方法依据。

栎木锯切功率影响因素的研究

在锯切加工中,锯切功率对能耗具有重要影响。采用硬质合金圆锯片对栎木(Quercus spp.)进行锯切试验,探究锯切参数(锯齿前角、锯片转速及进给速度)对栎木锯切功率的影响,通过3因素3水平设计27组全因子试验,对锯切参数进行方差分析,并建立锯切功率的回归模型。结果表明;随着锯齿前角增大、主轴转速增大,栎木锯切功率减小;随着进给速度增大,栎木锯切功率增大。各锯切参数对锯切功率的影响程度排序为:进给速度>锯片转速>锯齿前角。根据方差分析结果建立线性模型的决定系数为0.9065,25°锯齿前角在不同锯切参数下的锯切功率预测值与实测值的相对误差绝对值最大仅8.22%,表明该模型适用于栎木锯切功率的预测。

不同转速对掘进机截割安全性能的影响分析

巷道的掘进是煤矿开采的重要步骤,在掘进过程中,掘进机的转速对截割效率具有重要的影响。同时,转速的增加会引起截割力的变化,对截割过程的安全产生影响。采用仿真分析的形式在横切及钻进两种工况下对掘进机的转速引起的截割安全性能变化进行研究,从而为掘进机运行参数的选择提高参考。

数控机床HSK刀柄和主轴在高速旋转下的连接性能分析

刀柄与主轴连接性能对数控机床的加工精度以及工作安全性影响显著。针对HSK刀柄在高速旋转过程中发生刀柄和主轴连接失效这一主要失效形式,应用弹性力学理论建立了任一转速下刀柄与主轴连接锥面的接触应力模型,且有限元分析结果与该理论模型有较好的一致性。在此基础上,综合考虑夹紧力以及刀柄、主轴配合过盈量的影响,建立了基于HSK刀柄与主轴连接的临界转速计算模型以及连接可靠性模型。根据临界转速模型可以从理论上计算出一定过盈量和夹紧力下的临界转速,分析夹紧力和过盈量对临界转速的影响。根据连接可靠性模型可以求解任一转速下刀柄和主轴连接的可靠度,并得到可靠度随转速的变化规律。这两个模型的建立对防止HSK刀柄、主轴连接的失效,保证高速切削加工的精度以及工作的安全性有重要意义,同时也为正确使用HSK刀柄以及刀柄尺寸结构进一步优化和可靠性设计提供了理论基础。

水平井中钻柱旋转对岩屑运移影响规律研究

由于水平井井身结构的特殊性,岩屑较易在斜井段及水平段中沉积形成岩屑床,进而导致卡钻等一系列问题。分析了水平井岩屑运移机理,并建立了水平井中岩屑运移临界流速数学模型。研究钻柱偏心度、转速、井斜角、岩屑粒径及流体粘度对于临界流速的影响。研究表明,钻柱转速增大,直井段岩屑运移临界流速增大,水平段岩屑运移流速减小;井斜角较小时,岩屑运移所需的临界流速随偏心度增大;井斜角较大时,在偏心度较小条件下,岩屑运移所需的临界流速略有增大;而在偏心度较大条件下,岩屑受钻柱转动影响进入悬浮运移状态,运移所需的临界流速急剧减小。岩屑粒径越大其运移所需的临界流速越高,钻井液黏度的增大有利于降低岩屑运移临界流速。

高速旋转圆盘刀具薄刀片横向振动的有限元分析

针对高速旋转圆盘刀具薄刀片实际工作时存在的横向振动问题,应用有限元方法及实验测量进行了研究。利用单元正方化扇形网格划分方法,对薄刀片划分单元,并应用拉格朗日方程建立了高速旋转圆盘薄片刀具薄刀片的动力学方程。通过对该动力学方程的分析,确定了薄片圆盘刀具系统的静态和动态特性。利用专门设计、制造的试验装置,对圆盘薄片刀具系统的静态和动态特性进行了测量,并将测量数据与理论分析进行了对比。结果表明:建立的薄片圆盘刀具系统的动力学方程是正确的。

气体钻水平井岩屑运移数值模拟研究

针对气体钻水平井过程中的井眼净化问题,开展了水平段岩屑运移特征研究。基于气固两相流动模型,采用FLUENT软件模拟了气体钻井条件下不同粒径、不同注气量、不同钻杆转速和不同钻杆偏心距下单颗粒岩屑和岩屑颗粒群在水平环空的运移特性。模拟结果表明,单颗粒岩屑在水平环空的运移以跃移形式为主,而岩屑颗粒群的运移主要包括蠕移和跃移两种形式;粒径5.0mm岩屑在注气量50,70和90m3/min下的首次跳跃距离分别为0.55,0.90和1.50m;在注气量为50m3/min时,粒径1.5mm岩屑的首次跳跃距是粒径3.0mm岩屑的1.5倍;粒径7.0mm岩屑在钻杆静止和转速为60r/min下的第3次跳跃距离分别为0.43和0.62m;粒径6.0mm岩屑在偏心距0,10和15mm条件下的第2次跳跃距离分别为0.55,0.44和0.28m。研究表明,注气量越大、粒径越小、偏心距越小、钻杆转动越快,则岩屑运移的距离越远。建议采取适当提高注气量、安装水平井井眼净化工具、提高钻杆居中度等措施,以提高井眼净化效果。

切削振动条件下的表面轮廓仿真分析

对在切削振动条件下得到的表面轮廓进行仿真,分析其表面空间频谱,提出根据加工参数。

低速截割是提高滚筒采煤机截割能力的有效途径

建立了采煤机工作时滚筒具有的截割能量方程,分析了相关参数对滚筒截割力的影响,指出了降低滚筒转速是提高滚筒截割能力的有效途径,以及不同采高的采煤机滚筒转速的合理选择范围。

钻杆多指标法测定煤体应力试验研究

为准确预测矿井冲击地压,采用钻杆推力、钻杆转速及动态钻屑量相结合的方法判断冲击地压的危险性。通过对新型钻机钻孔过程中煤岩切削破碎模型、钻杆的力学分析,建立钻头、钻杆的动力学模型和煤岩应力学模型,得出钻杆推力、钻杆转速、动态钻屑量与煤体应力的关系。从理论上分析了利用钻杆推力、钻杆转速、动态钻屑量测定煤体应力的可行性,提出了通过钻杆推力、钻杆转速与动态钻屑量相结合来预测煤矿冲击地压危险性的方法。利用推力-转速数据采集系统,测试了不同煤体应力下钻杆推力、钻杆转速的变化规律。试验结果表明:随着钻进深度的增加,钻杆推力、钻杆转速数据曲线均呈现出先增大然后稳定再减小的规律,但二者相比,转速稳定时间段较长。在相同参数条件下,钻杆推力、钻杆转速与煤体应力呈线性递减关系;动态钻屑量与煤体应力呈线性递增关系。多指标共同预测时,钻杆转速越大钻杆推力越大;反之,钻杆推力越小,二者一致性良好。研究结果可为煤矿冲击地压的预测提供技术参考。

螺旋钻头掘削土壤的阻力矩研究

考虑进给和回转运动共同对切削厚度和切削角的影响,引用进给回转速比m,结合McKyes-Ali土壤三维失效模型和极限力学平衡方程,建立了新的螺旋切削阻力矩解析公式。理论和实验研究表明,螺旋切削阻力矩与进给回转速比m成非线性关系;m的存在使实际切削角、实际切削厚度及实际失效角都发生改变,导致钻头切削阻力矩理论值与不考虑m影响时不同;两理论值偏差随m没有确定的变化规律,偏差的大小与土壤力学参数、钻具结构参数和上层土预压力等有关;实验值与考虑进给回转速比影响的理论值有更高的吻合度,证明了理论的正确性。

刀具动平衡技术的发展现状

速旋转刀具动平衡技术是高速切削加工的重要配套技术。介绍了转子动平衡原理在高速旋转刀具动平衡中的应用 ,综述了德国制定的刀具动平衡指导性规范、合理平衡质量等级的确定方法以及刀具在线平衡系统。

单叶片螺旋离心泵水力平衡性能优化

为了研究螺旋离心泵水力平衡性能的优化效果,以一台单叶片螺旋离心泵为例,采用3种切割出口边形式,通过CFX15.0对泵流场进行非定常计算,对比分析了不同切割形式下径向力和扬程随时间的变化情况,利用SAMCEF研究了转子的临界转速及振型,并分析了在径向力激励下转子系统的瞬态响应。结果表明,不同切割形式下,作用于叶轮的径向力均呈周期性变化,周期与叶轮旋转的周期相同;径向力恒定值的大小随切割角度的增大而降低,扬程亦随切割角度的增大而降低;设计转速下,转子系统不会出现共振情况,振幅随切割角度的增大而减小,切割角度为30°时振动最小,且扬程达到要求。

空气携岩能力数值模拟分析

井斜、环空偏心率、钻杆转速等对井筒压降与空气携岩能力有着显著影响,但因其变化范围大,变化组次多,将影响程度定量化还比较困难,而这些恰是指导安全钻进的主要依据。文章基于计算流体动力学方法建立了空气钻井环空内气固两相流动的数学模型,通过数值模拟得出了不同井斜角、不同环空偏心距、不同钻杆转速条件下环空内流场与气固相体积浓度分布,分析了井斜、偏心、钻杆转速对空气携岩能力的影响,为空气钻井安全钻进与井眼净化评价提供依据。

流体运动中有旋无旋的判定

本文依照刚体速度分解定理的形式，以剪切流动为例推得流体的速度分解定理，总结出流体流动的有旋与无旋的判定公式，并用实例加以验证。

减少产尘的采煤机参数改进途径

针对目前滚筒采煤机产尘的特点,重点分析了采煤机结构参数和工作参数对产尘的影响,提出了着眼于减尘的采煤机参数改进途径。

Grey Relational Optimization of Turning Parameters in Dry Machining of Austenitic Stainless Steel Using Zr Based Coated Tools

The present work aims at the microstructural characterization of TiAlZrN/ Al2O3 and TiAlZrN/Si3N4 coatings deposited via lateral rotating cathodes. The coatings were deposited using Lateral Rotating Cathodes (LARC) technology. The deposited coatings were studied for its cross sectional morphology using scanning electron microscopy. Energy Dispersive Spectrometry was also conducted along the cross section to determine the elemental composition. Micro Vickers hardness test was conducted to determine the hardness of the coatings. The scanning electron microscope images showed that TiAlZrN/Al2O3 coatings showed preferred columnar grain orientation with multilayered structure while TiAlZrN/Si3N4 coatings exhibit a dense grain structure. The TiAlZrN/Si3N4 coating shows a hardness of 31.58 GPa while TiAlZrN/Al2O3 coating shows a hardness of 25.40 GPa. Dry turning tests were performed on AISI 304 stainless steel. The TiAlZrN/Si3N4 coatings show reduced flank wear. Both the coatings even under severe cutting conditions impart surface roughness of less than 1.5 μm.