刀形截齿的截割性能研究

通过对刀形截齿的截割试验与结果分析,研究了该型截割性能。所得结论对于改进刀形截齿的设计,进一步提高其截割性能和截割效率有一定的指导作用。     

镐型截齿的截割试验研究

利用截割试验台,对不同规格的镐型截齿在不同截割硬度,不同截割参数等条件下进行了一系列的截割试验,并对测试结果人了分析研究。为合理地确定,正确地选择镐型截齿的有关参数,进一步提高截割效率和性能提供了可靠的资料。     

刀形截齿的截割试验与分析

在实验室条件下所做的截割试验,得出了在不同截割对象、不同工作参数下,刀形截齿的截割阻力及其变化规律。这对于研究刀型截齿的截割性能和正确地选择与合理地使用刀形截齿具有重要意义。     

不同性质煤岩下掘进机截割载荷研究

针对传统计算方法计算截割头复杂的截割过程中的截割载荷存在的缺陷,提出了有限元模拟方法,模拟动态截割过程.提取了多种不同的煤岩的坚固性系数,以分析不同性质的煤岩对截割载荷的影响,并推导了三向力与坚固性系数之间的关系.通过对比分析发现,对截割载荷的理论公式推导以及模拟分析两者的结果相吻合.然后基于此,针对整个截割头进行截割过程分析,结果表明:仿真分析不仅提供了可靠的截割头截割载荷的精确计算方法,提高了截割头截割试验的效率,而且也提供了针对不同地质条件的煤岩选择合适的截割头的参考依据.     

仿生截齿的磨损试验与温度分析

针对采煤机滚筒在截割过程中截齿受力较大的情况,分别对普通镐型截齿、仿生截齿进行截割过程的磨损试验和温度检测,通过三坐标齿轮综合测量仪对两种截齿的磨损情况和截齿的温度变化情况进行实验检测.通过对两种截齿的磨损情况和温度检测情况进行分析.研究结果表明:仿生截齿在截割实验过程中,磨损量相比普通截齿大,且在正向截割的过程中,仿生截齿有温度相对集中的位置,与普通截齿截割过程中温度值相比相差不大,对仿生截齿的硬度改进提供了理论依据.     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型;并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率。采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究。选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明:第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近;第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应。说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

采煤机滚筒截齿排列的试验研究

根据采煤机破煤理论,研制煤岩截割试验台;根据不同的滚筒叶片截齿排列、螺旋叶片头数,研制4种不同的试验滚筒.以此为基础,在试验台上对4种不同截齿排列的滚筒进行截割性能试验,分析不同滚筒截割扭矩的最大值、最小值、均值、方差等参数;同时,对截落煤岩的块度进行分级处理,研究不同截齿排列滚筒截割块煤率.研究结果表明:对同一直径、不同叶片头数、不同截齿排列的滚筒,在截割时,随着螺旋叶片头数的增多,其载荷波动性减小;在2头螺旋叶片滚筒中,棋盘式滚筒的扭矩均值、方差等统计参数值均比顺序式的小,而棋盘式的块煤率比顺序式的大;具有3头螺旋叶片的畸变Ⅰ式和畸变Ⅱ式滚筒,在截割扭矩的统计参数值中除畸变Ⅰ式的方差小于畸变Ⅱ式的方差外,其余参数基本相等;并且,在4种滚筒中,畸变Ⅰ式截割时滚筒载荷的波动性最小,块煤率最大.     

采煤机无人自适应变速截割控制方法

为了实现采煤机的无人自动化采煤,并使采煤机在截煤时的块煤率及截割比能耗等截割性能参数综合较优,通过分析现有采煤机的工作原理及特性并建立采煤机变速截割仿真模型,得到煤层截割阻抗与截割电机定子电流的关系。在此基础上,提出一种适用于滚筒采煤机的自适应变速截割控制方法,通过划分煤层截割阻抗范围,对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化调节,根据采煤机截割电机定子电流及时间信号,结合所制定的控制策略实现采煤机对煤层截割阻抗的自动识别及自适应调速控制,最后进行仿真分析及试验进行验证。研究结果表明:该控制方法可取得较好效果并具有可行性,为实现采煤机自适应变速截割及无人化自动采矿提供参考。     

基于综合截割性能优化的采煤机变速截割控制

针对目前滚筒采煤机在生产过程中采用单一牵引调速影响截割性能的问题,对采煤机的变速截割进行了探索研究.考虑变速截割的可行性及可靠性,按截割阻抗的大小对煤层硬度进行了平均划分;综合考虑不同截割性能指标的要求,对其进行加权平均作为优化目标,对截割运动参数进行了优化;在此基础上,对由截割阻抗变化引起的不同工况的调速策略进行了比较分析,得到了截割性能最优的变速截割调速控制策略.研究结果可为采煤机高效变速截割奠定理论基础.     

轴向振动钻孔工艺参数对切削力的影响

在对轴向振动钻削过程进行运动分析的基础上，对轴向振动钻孔切削力进行了系统研究，给出了瞬时切削力和平均切削力的理论表达式。通过实验，获得了切削力和工艺参数之间的关系。研究结果表明，进给量和振动振幅是影响切削力的主要因素，切削速度和振动频率对切削力的影响较小，而频转比对切削力的影响很大。     

正交切削淬硬45钢绝热剪切临界条件实验研究

进行了3种硬度淬硬45钢的正交切削实验,通过金相观测研究了切削条件对第一变形区绝热剪切的影响,得到了淬硬45钢在正交切削过程中的绝热剪切临界切削条件,并分析了平均切削力和切屑变形.结果表明：淬硬45钢的绝热剪切临界切削速度随着切削厚度的减小或刀具前角的增大而增大.材料硬度越高,临界切削速度越小.在绝热剪切发生时,平均切削力不发生突变.在绝热剪切发生之前,带状切屑的变形系数随着切削速度的增大而减小,并逐渐趋近于1.     

刀具切削刃圆弧在精密切削中的作用

通过用高速摄影机对刀具切入过程的观察,本文指出刀刃钝圆半径的大小明显地影响着滑擦阶段经历时间的长短。文中比较了不同材料刀具的切薄能力和不同工件材料的可切薄性,研究了在精密切削条件下,刀刃钝圆半径对切削力、切削力比、切屑变形系数、加工硬化和鳞刺高度的影响,并建立了精密切削时的切削模型。     

电缆车削剥皮过程理论分析与仿真模拟

为解决人工剥离电缆外皮效率低、精度差的问题,通过材料力学分析和有限元方法对电缆车削剥皮过程进行了理论模型构建和仿真模拟分析,研究了电缆车削剥皮过程中的变形规律,为一种机械车削中间剥皮方式提供理论依据并验证可行性。对电缆结构特性进行分析,建立电缆几何模型。采用复合材料力学理论分析与均匀化方法,进行电缆力学模型建立及参数的求解。建立影响车削剥皮质量的中间剥皮车削加工力学模型,研究影响剥皮质量的电缆弯曲与扭转变形力学特性规律,并进行了电缆线径、长度、切削位置因素显著性分析。分析了电缆绝缘外皮XLPE切削加工特点、刀具几何参数与材料选择,求解出了XLPE的修正J-C本构模型,运用ABAQUS进行热力耦合切削数值模拟,研究了切削速度、切削深度与刀具角度对切削力、切削温度及切屑形态影响规律。结果表明:电缆线径对电缆弯曲和扭转变形均有较大影响,线径越大产生的变形越小。长度和切削位置对线缆弯曲变形影响较大,对扭转变形影响不明显。电缆XLPE外皮切削有限元模拟结果清晰直观,切削速度、切削深度和刀具前角对XLPE外皮切削形态和切割温度影响规律明显。     

硬岩切削力实验研究

本文通过实验,研究了切削用量及刀具几何参数等因素对硬岩切削力的影响规律;提出了合理选择岩石切削加工工艺参数的原则;给出了若干对硬岩切削加工机械及刀具、夹具的设计与使用有重要参考价值的切削力经验公式。图5,表2,参6。     

基于平均切削厚度钛合金TC4铣削机理

选用航空领域应用最广泛的钛合金TC4,基于平均切削厚度进行大量铣削试验,通过切削温度、切削力、切削振动、切屑变形等方面研究其铣削机理.试验结果表明,平均切削厚度是影响铣削性能的重要参数;保持平均切削厚度不变,在一定范围内调整径向切削深度和每齿进给,不论是切削温度、切削力还是振动变化都很小,可以认为具有相同的切削效果.同时,还归纳出不同铣削速度段下切削温度随平均切削厚度的变化规律及切屑变形的特性,并指出选择合适的平均切削厚度进行铣削加工TC4,不仅可以提高刀具耐用度而且可以改善加工表面质量.     

岩石切削力研究

采用单因素法和二次回归正交组合设计法，详细研究了辉绿岩、花岗岩和大理石的切削力性质；提出了合理选择岩石切削加工工艺参数的原则；给出了若干可供岩石切削机械设计使用的切削力经验公式；为进一步建立岩石切削力理论公式打下了基础。     

双刃斜角切削流屑角的研究

流屑角是金属切削过程中的重要特征参数。关于正交切削和单刃斜角切削以及前角和刃倾角都为零的双刃斜角切削的流屑角的研究比较成熟。而对于前角和刃倾角均不为零的双刃斜角切削流屑角的研究尚存在较大分歧。本文对前角和刃倾角均不为零的双刃斜角切削的流屑角进行研究,建立切削模型;根据切削深度和进给量的不同,该切削模型可导出两种不同的模型;系统地研究前角、安装倾角、刀尖角及进给量和切削深度变化时,流屑角的变化规律并用实验验证,结果表明,该模型可以用来预测双刃斜角切削流屑角。     

圆柱齿轮滚齿切削力的预测

切削力是滚齿工艺参数优化、刀具磨损预测和机床设计的重要依据. 针对圆柱齿轮滚齿加工,提出了一种基于实体建模技术的切削过程几何仿真方法,实现了未变形切屑的准确提取,进而计算出未变形切屑厚度. 基于微分离散思想,将滚刀刀齿切削刃离散成一系列微元切削刃,采用Kienzle-Victor力模型,建立微元切削力模型,进而构建整体滚刀切削力模型. 结合Kistler 9123C旋转测力仪和DMU50五轴立式加工中心进行滚齿切削力测量试验,试验结果表明,预测的滚削力在幅值和变化趋势上与试验测量结果吻合良好,验证了该滚削力预测方法的有效性.