基于TRIZ理论的综采液压支架一体化回撤装备创新设计

为解决传统液压支架回撤设备存在的效率及安全问题,基于TRIZ理论开展了回撤装备的创新设计。通过因果轴分析得出现有设备问题的根本原因,并综合运用技术矛盾、物理矛盾法以及物-场模型法提出结构改进方案,进而设计出综采液压支架一体化回撤装备,在此基础上开展了关键部件的有限元校核分析,为综采液压支架回撤装备的创新设计提供了新思路。

基于COMSOL的电化学去除微小孔毛刺研究

微细钻削加工微小孔时产生的孔口毛刺,影响工件表面质量。并且微小孔毛刺难以去除,为此建立了电化学去毛刺仿真模型,分析了毛刺去除过程中的电流密度变化规律及其与材料去除速率间的对应关系,探究了孔口倒角的产生机理。结果表明:毛刺表面电流密度大小表征了电化学对材料去除能力的强弱,毛刺尖端部位电流密度大加工速度快,随着加工进行毛刺逐步变得更平滑电流密度开始分散毛刺尖端部位加工速度逐渐变慢。此外,增加阴极直径会提高加工速度,但也会导致倒角增大;而增高电极高度,有助于降低倒角,但加工时间也变得更久。在U=4V,C=12%,d=400μm,Z=150μm时加工效果较好,毛刺去除后得到的孔口倒角深度为21μm。

电化学对微小孔毛刺去除的仿真及试验

钻削微小通孔产生的孔口毛刺严重影响了其表面质量,且微小孔因直径小导致其入口和出口毛刺去除困难,为此提出基于电化学的微小通孔双面毛刺的同步去除方法。以0.35 mm厚的304不锈钢板的钻孔毛刺为研究对象,建立电化学毛刺去除仿真模型,分析电流密度与微小孔不同区域材料去除速率间的对应关系,研究电极位置及工艺参数对毛刺去除效果的影响,并开展相关试验研究。结果表明,孔口表面电流密度大小表征了材料去除能力的强弱,毛刺尖端电流密度大,孔内壁电流密度小且分布均匀;电极位置对出口毛刺去除速率影响大,伸出型电极毛刺去除效果最好;随加工电压、电解质浓度及电极直径增大,毛刺去除效率增高,但扩孔率增大,且电极直径越大入口倒角越明显;试验基于伸出型电极位置,采用4 V加工电压、12%NaNO_(3)电解质、0.2 mm电极半径,实现了孔口毛刺的精准去除,加工后的倒角宽度为38μm,扩孔率仅1.99%,验证了仿真的准确性。研究结果可为微小通孔双面毛刺的高效、精准去除奠定研究基础。

巷道临时支护支架同步阀阀腔气蚀特性研究

针对巷道临时支护支架同步系统中同步阀的气蚀现象,采用Fluent建立了阀腔多相流模型,研究了不同参数(阀口排数、固定节流口直径、双排阀口间距离、阀口数)对阀腔内气蚀强度与分布的影响规律,通过优化得到了各参数的最优值。结果表明:当同步阀采用双排机构、固定节流口直径为6mm、双排阀口距离为10.5mm、阀口数为12时,与初始的阀腔流场相比最大气相体积分数降低24%,气蚀面积缩小,抗气蚀能力得到增强。

煤矿水压安全阀异形阀腔瞬态空化特性研究

安全阀是煤矿液压支架水压化的关键元件,但由于水介质的汽化压力较高,导致液压元件在节流口处易产生空化。为了深入研究煤矿水压安全阀异形阀腔瞬态空化流场分布,通过Fluent软件,对简化后的安全阀异形阀腔流场分别进行网格和时间步长独立性验证,确定了网格数量与时间步长后对异形阀腔流场进行瞬态分析。通过瞬态模拟仿真结果可知:流场内部存在着一定的周期性空化流动,湍动能条带的前、后端处促进了空化云团的产生、发展和溃灭,空化周期的变化规律和湍动能值的变化趋势相反。速度漩涡和由高速射流区产生的湍动能条带是影响周期性变化的重要因素。

表面织构特征对其摩擦润滑特性的影响

为研究织构阵列的形貌、排布方式对织构化滑动摩擦副摩擦学特性的影响,利用三维CFD仿真方法,基于Navier-Stokes(N-S)方程建立不同形貌、排布的织构阵列摩擦副的润滑模型,分析不同形貌及排布方式对压力分布和承载特性的影响;在此基础上,研究6种形貌、2种排布方式织构的润滑特性及摩擦性能。结果表明,流体流入收敛楔产生正的流体动压,流入发散楔产生负的流体动压,规则排布的织构单元摩擦性能优于错开排布的织构单元。在最优的雷诺数条件下,不同形貌的织构单元平均摩擦系数随面积率的增加而减少,菱形织构和球冠形织构面积率从4.5%增加到12.5%时,摩擦系数分别降低了81%和76%。因此,合理的选择织构形貌、尺寸有助于改善织构化滑动摩擦副的摩擦学特性。