采煤机滚筒截割性能数值模拟

为研究采煤机滚筒的截割性能,采用离散元法,分析截齿安装角、截齿齿尖尖角、转速对生产率、块煤率、三向阻力、三向转矩、截割比能耗、截割功率的影响规律.研究结果表明:随着截齿安装角的增大,块煤率、生产率、截割比能耗、截割功率、三向阻力、三向转矩先增大后减小;随截齿齿尖尖角的增大,三向阻力、三向转矩、截割比能耗、截割功率先增大后减小,块煤率、生产率在减小;随转速的增大,三向阻力、三向转矩先减小后增大;截割比能耗、截割功率在增大,块煤率在减小,生产率先增大后减小.三向阻力大小:截割阻力牵引阻力侧向阻力;三向转矩大小:侧向转矩截割转矩牵引转矩.研究结论为提高采煤机滚筒截割性能奠定了理论基础.     

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.     

时间与温度对纳米光纤针尖腐蚀影响的研究

为增大纳米光纤针尖的锥角(即透过率),通过实验研究了腐蚀时间与温度对光纤针尖锥角、直径及表面的影响,结果表明,光纤针尖的腐蚀是非自动截止的,针尖的锥角和直径随着腐蚀时间的增加而增大,提高温度可改善针尖表面,通过选取腐蚀时间与温度可以制作不同的纳米光纤针尖.     

时问与温度对纳米光纤针尖腐蚀影响的研究

为增大纳米光纤针尖的锥角（即透过率）,通过实验研究了腐蚀时间与温度对光纤针尖锥角、直径及表面的影响,结果表明,光纤针尖的腐蚀是非自动截止的,针尖的锥角和直径随着腐蚀时间的增加而增大,提高温度可改善针尖表面,通过选取腐蚀时间与温度可以制作不同的纳米光纤针尖。     

镐型截齿不同截割速度对煤岩截割过程影响研究

采煤机工作过程中,镐型截齿直接截割煤岩,其截割速度影响其寿命,同时也对采煤机工作效率具有重要影响.本研究在分析镐型截齿截割过程中截割速度变化的基础上,利用颗粒流离散元软件(PFC)对不同截割速度对煤岩截割过程的影响开展研究.结果表明:煤岩截割过程中,镐型截齿截割速度总体呈非线性减小趋势,且随牵引速度、滚筒角速度的增大分...     

不同楔入角的镐齿破岩截割力模型与仿真

为探求镐型截齿不同角度楔入岩石时,与岩石相互作用和截割力定量的关系,以达到截齿高效率、低能耗截割岩石的目的,在镐齿截割岩石力学模型的基础上,结合截齿不同楔入角截割岩石的实际工作状态,对镐型截齿的受力状态进行分析。确定截齿不同楔角截割岩石时的应力分布,建立镐型截齿的截割力数学模型。给出了楔入角、截齿半锥角的变化对截齿截割力的影响规律,并进行了仿真实验。结果表明:楔入角、半锥角之和小于90°的范围内,截割力呈非线性的变化特征。该研究建立的截割力学模型可靠,数学描述简便,可以为截割理论研究与采煤机设计提供理论依据。     

铣削式扁截齿运动学分析

本文从推导滚筒式采煤机截齿的齿尖运动轨迹入手,对齿尖的运动速度,速度瞬心,截割包角,截齿的切削厚度及工作前、后角的变化加以推导和分折,并得出了结论:在截割过程中,截齿截割煤体的工作包角略大于180°;截齿的截割厚度随滚筒转角而变化,其最大值的位置各低于轴心线;截齿的工作后角比设计后角变小,因此截齿的设计后角应大于后角的最大变化量。     

Inconel718镍基高温合金铣削过程的数值模拟

在镍基高温合金Inconel 718的铣削过程中,切削参数对铣削过程中切削力、切削温度和切屑形态等影响显著.为了提高工件加工表面质量和加工效率,通过有限元分析软件ABAQUS建立镍基高温合金Inconel 718三维铣削模型,进行Inconel 718镍基高温合金连续铣削仿真分析,重点研究了不同切削条件下切削温度、切削力和切屑形态变化规律.仿真结果表明:铣削温度总是随着主轴转速、每齿进给量和切削深度的增加而增加.切削力会随着主轴转速的增加呈现先增大然后逐渐变小的趋势.切削力随切削深度和每齿进给量的增加呈比例增加.主轴转速与进给速度及切削深度相比,主轴转速对锯齿形切屑形成的影响更为显著.     

连续采煤机截割滚筒的运动学分析

为了研究连续采煤机的动力学行为，提高采煤机工作机构的设计质量，根据实际工况，分析了连续采煤机截割滚筒的运动轨迹，建立了采煤机滚筒截齿的轨迹方程、速度方程和加速度方程，通过计算机仿真，分析了滚筒转速、垂直摆动速度对截齿运动参数的影响，为合理选择截割滚筒的工作参数和提高工作机构的设计质量提供了理论依据。     

滚筒式采煤机截齿受力的模拟研究

为了探究采煤机滚筒上不同位置处截齿的受力情况,寻找截齿损坏的原因,基于煤岩截割理论,通过受力分析,给出了滚筒式采煤机截割纯煤和硬质包裹体时截齿的受力计算方法,并利用所开发的采煤机滚筒截割载荷模拟系统,求得了国产某种型号滚筒式采煤机端盘上和叶片上单个截齿、不同位置处截齿截割纯煤、叶片上单个截齿截割硬质包裹体时的受力情况,揭示了该采煤机滚筒上截齿的受力特征与变化规律,搞清了端盘外缘截齿损坏的根本原因。研究结果可为了解采煤机截割过程滚筒上各截齿的受力特征、改进滚筒的设计、提高截齿的使用寿命和滚筒乃至整个采煤机工作的可靠性提供理论依据。     

钛合金铣削加工的切屑形态仿真及实验研究

为改善钛合金TC4可加工性、降低刀具磨损、提高工件表面质量,探寻刀具前角及切削速度的变化对切削力和切削温度的影响规律。通过改变刀具前角和切削速度,采用AdvantEdge FEM软件和单因素实验方法对钛合金TC4切屑的形成过程进行二维模拟,研究锯齿形切屑的形成机理。仿真与实验结果表明:随着刀具前角增大,切屑的锯齿化程度降低,切削力和切削温度呈下降趋势;随着切削速度的增大,切削力呈缓慢下降趋势,而切削温度呈明显上升趋势。该研究验证了仿真的可行性,为优化铣削钛合金TC4刀具几何参数及切削用量的合理选择提供了参考依据。     

SPH法数值仿真三维切削破岩和切削力估算

以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削力,并与实验值进行比较.仿真结果表明:切削厚度、切削前角、切削宽度、岩石的内聚力和内摩擦角对切削力影响显著,切削速度在较低范围内变化时对切削力影响非常小.三维切削仿真能够较好地反映刀齿两侧岩石颗粒对切削的影响,比二维理论模型更接近实际.所得切削力估算公式能准确计算仿真中的平均切向力,且其计算值能与实验吻合较好.验证了基于SPH法的数值仿真用于研究刀齿切削破岩的可靠性.     

高速点磨削参数对温度场与表面硬度的影响

高速点磨削技术在装备制造业中已得到广泛的应用.通过考虑点磨削变量角α对于磨削加工中转移到工件表面热量流的影响,加载移动热源来模拟温度场分布和最高温度,并分析受此温度场影响的零件亚表面的厚度.设计正交试验进行高速点磨削加工,测量不同加工参数下得到的表面硬度,以此验证工件表面温度场仿真及得到磨削参数对于零件表面硬度影响的主次因素.结果表明,倾斜角α的引入降低了温升;切削深度则是导致磨削区域温度升高的主要因素;当工件表面的温升达到某一温度值时,会使零件的硬化层变质,破坏硬化效应.     

Research on a Diamond Tip Wear Mechanism in Atomic Force Microscope-based Micro/nano-machining

The object is to investigate the wear of an atomic forcemicroscope (AFM) diamond tip when conducting micro/nano-machining on single crystal silicon surface. The experimental research and theoretical analysis were carried out on the worn tip in terms of wear rate, wear mechanism and the effect of the tip wear on micro-machining process. The wear rate was calculated as 1.7(10～10mm3/(N*m) by using a theoretical model combined with the experimental results. Through an integration of an AFM observation on the worn tip features with the FEM simulation of the stress distribution, in addition to the unit cutting force calculation on the AFM diamond tip, the wear mechanism of the AFM diamond tip was concluded as mainly chemical wear, and the wear process was also elaborated as well.     

气体钻井牙轮钻头井底流场特性分析

基于CFD 技术,通过建立井底流场计算模型,运用数值模拟的手段,对气体钻井的三牙轮钻头井底流场进行
了数值模拟,并分析了喷嘴侧倾角、前倾角和后倾角对井底流场的影响。结果表明：三喷嘴不同侧倾角设置比相同侧
倾角设置更利于井底清岩;三喷嘴复合前倾角比复合后倾角的井底清岩能力更强,但对牙轮切削结构的清洗效果较
差;在不改变气体排量的情况下,通过三喷嘴混合复合前倾角和后倾角的方式,可以在保证一个相对较好的井底清岩
能力的情况下,提高射流对牙轮切削结构的清洗能力和环空的携岩能力。分析结果为气体钻井系列牙轮钻头的设计、
评价以及现场气体钻井的技术措施提供了理论指导。     

截齿研究发展概况

对截齿的失效进行了分析,指出了截齿失效的主要形式是磨损,并对提高截齿的耐磨性和延长其使用寿命提出了具体建议。     

PDC磨损齿切削破岩过程的实验研究

为探究深部钻井PDC钻头切削齿在磨损状态下的切削破岩过程,选取深部钻井PDC钻头上不同磨损程度的PDC齿开展单齿切削实验,借助应力测试系统、高速摄影机和热红外成像仪分析磨损齿的受力状态、温度变化规律以及岩石裂纹扩展过程。结果表明,与未磨损齿相比,磨损齿所受切削力更大、温度变化更明显,且更易产生大体积岩屑,这将导致钻头在井下振动加剧,磨损急剧加快,严重影响其使用寿命;切削花岗岩时切削力和温度大幅上升的问题更加突出,但更容易发生体积破碎,产生较大块的块状岩屑。研究成果将有助于重新认识真实井底磨损齿切削破岩及温度变化规律,并为钻头设计及井下寿命评估提供重要参考。     

车削ZL109铝合金PCD刀具的 几何参数优化仿真

ZL109铝合金对刀具的磨损严重,难以获得较好的加工精度.而刀具几何参数对切削力、切削温度、表面加工质量和刀具耐用度都有重要的影响,对刀具几何参数进行优化具有重要意义.利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定ZL109铝合金的本构模型参数.采用单因素试验法,模拟刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径对切削力和刀尖温度影响.结果表明:刀尖圆弧半径对X和Y方向切削力的影响最大,前角对Z方向切削力的影响最大,而后角对刀尖温度的影响最大.通过正交试验法和极差分析,当刀具几何参数选择为前角γ0=0°,后角α0=7°,刀尖圆弧半径r=0.4 mm时,PCD车刀切削ZL109铝合金时刀具的切削性能最优.     

PEEK多元复合材料在不同转速下的摩擦学性能和磨损机理

用模压方法制备了Ekonol/G/MoS2/PEEK复合材料,通过摩擦磨损实验方法对其在不同转速下摩擦学性能进行了研究,并用SEM对磨损表面进行了观察和分析,在此基础上探讨了复合材料的磨损机理.结果表明:PEEK复合材料摩擦系数的大小与转速的大小有关;在300 rpm以下,随着转速的增大,复合材料的磨损呈先增加后减小趋势,其磨损机理发生了由粘着磨损向疲劳磨损的转变.转速大于300 rpm时,复合材料的摩擦系数再次增大,磨损加剧.图8,参11.