潜孔冲击器最优化设计

本文研究质量—弹簧或质量—弹簧与阻尼系统的冲击能量吸收问题,并应用该模型解潜孔钻机凿岩系统。通过选择冲击活塞和钻头的质量比、岩石和冲击活塞的刚度比以及无量纲化的冲击活塞长度,使得系统的传递效率(钻头破碎岩石做功/冲击能)最大。冲击活塞按一维应力波理论处理,钻头则视为刚体。在钻头和岩石接触面按力和位移成线性关系处理。在本文的研究中,给出最优冲击系统的能量传递效率为0.885～0.914,该效率对应于各种不同性能的岩石。李大诒教授对本文进行了详细地审阅,并提出了宝贵的修改意见。在此,表示衷心的感谢。     

冲击凿岩机动力学融合设计

通过对冲击凿岩典型系统的波动力学分析,提出了反映冲击凿岩机具波动力学和结构特征的参数α,继而确定冲击凿岩机具的动力学特征参数α和运动学特征参数τ,实现了活塞弹性动力学与刚体运动学的融合,为冲击凿岩机具的概念设计提供了较完整的方法。图2,参9。     

深水基槽开挖中水下重锤破岩规律研究

基于深中通道水下沉管隧道基槽凿岩工程,采用数值模拟方法研究了重锤凿岩棒受力状态和凿岩棒下落过程的速度变化规律以及凿岩棒凿击岩石的损伤发育特征,分析了不同水深、不同冲击速度、不同凿击次数对岩石破坏和损伤的影响规律。结果表明:凿岩棒下落过程中速度先线性增加然后增加幅度逐渐降低,最终趋于稳定的收尾速度;在凿岩棒凿击岩石过程中,其速度不断下降并伴随着岩石损伤的累积;水深与岩石的损伤呈负相关关系,而冲击速度和凿击次数与岩石的损伤呈正相关关系。     

冲击诱导损伤岩石的侵入特性

在硬岩矿山开采中,为了提高大孔径深孔凿岩效率,降低钻具磨损,提出了冲击诱导切削复合凿岩新工艺.在Walsh模型的基础上,建立了冲击诱导孔周围损伤岩石的裂纹模型,推导了岩石损伤区的牙轮钻齿侵入系数方程及侵入阻力方程.分析了裂纹密度、扰动频率分别对岩石弹性模量、岩石破碎体积和钻齿侵入阻力的影响.结果表明:随裂纹密度的增大,岩石的有效弹性模量减小;相同侵入载荷下,随着扰动频率的增加,钻齿的侵深和岩石破碎体积不断增加;随着冲击扰动频率的增大,牙轮钻齿侵入阻力逐渐减小.     

环境友好型全水压冲击凿岩机动力学 建模与数值仿真

介绍了以普通水作为传动、支撑推进、排屑和润滑介质的环境友好型全水压凿岩机;建立了以弹性杆、弹簧为基本单元的冲击凿岩机 波动力学模型;对YST–25全水压凿岩机进行了动态数值仿真与分析。研究结果表明：活塞最大压应力为102 MPa,最大拉应力为28 MPa,满足 了强度设计要求;钎杆中的应力比活塞的大;尽量减小活塞的截面积变化有利于延长活塞寿命;为了保证凿岩速度和能量传递效率,YST–25凿 岩机宜于在中硬到硬岩中钻进。这为环境友好型全水压冲击凿岩机的改进设计和效能评估提供了依据。     

冲击式凿岩机输出应力波能量的研究

模拟冲击凿岩原理,采用落锤试验台及应力波电测装置,测定了冲击钎杆时产生的单次脉冲应力波图形。研究表明:脉冲应力波的应力峰值与活塞冲击速度成正比,与钎杆和活塞冲击端横断面积之比值成反比;其持续时间与活塞的长度成正比,并随钎杆和活塞冲击端的接触面积增大而增加。     

冲击凿岩的岩石磨蚀性

冲击凿岩钻头的磨损是多种磨损机理共同起作用,主要是磨料磨损。影响岩石磨蚀性的主要因素是岩石的整体坚固程度和硬矿物含量。岩石磨蚀性系数是凿碎比功和硬矿物含量的函数,此结果已由模拟实验和实际凿岩试验所验证。     

冲击凿岩数学模型及活塞失效分析

应用应力波理论，建立了冲击凿岩的理论模型，并应用该模型对活塞的受力及失效形式进行了分析，找出了活塞失效的真正原因，提出了活塞选材的判据。     

岩石力学中最佳表面裂殖

岩石力学中最佳表面裂殖在采矿、选矿、水电站建设、隧道开凿、采石、水泥与玻璃制造、核废料处理、石油与天然气开采等几乎所有的岩石工程中，都存在岩石（矿石）表面损伤、断裂与破碎现象，但现行工业碎磨矿与凿岩的效率普遍偏低。凿岩与碎磨矿作业时岩石是在表面接触载...     

液体活塞近等温压缩空气储能过程热力性能评估

为进一步实现液体活塞在压缩空气储能过程全局热力性能的准确与快速评估，建立了基于容器尺寸(a)和喷淋参数(b)的储能过程热力性能无量纲评价模型，探究了压缩空气在近等温储能过程的热力性能变化特性，进而明确了液体活塞设备在近等温压缩空气储能系统中的重要地位。研究结果表明：无喷淋条件下，空气侧相对温度在无量纲a达到120时变化平缓，此时液体活塞可实现接近等温压缩，而较小的a会导致空气相对温度剧烈变化；喷淋条件下，近等温压缩过程主要出现在压缩过程中期，且增加无量纲b导致a对空气侧相对温度的影响逐渐弱化；液体活塞近等温压缩空气的理想运行效率可达到95%以上，而采用D155-30型号水泵驱动的液体活塞近等温压缩储能过程仅能实现66%的运行效率。