液压冲击锤瞬态冲击动力特性分析

基于弹性体一维振动瞬态应力波传播理论,建立了液压冲击锤活塞与钎杆冲击过程的双柔性杆共轴纵向碰撞计算模型.应用瞬态波函数特征值展开法求解冲击过程中各冲击部件的位移-时间瞬态响应函数,进一步分析了冲击过程中钎杆和活塞的应力波传播规律及各截面的冲击动力特性.文中还分析了液压冲击锤在不同钎杆长度、钎杆直径及活塞初始冲击速度下对冲击部件冲击过程瞬态动力响应的影响.钎杆长度变化对冲击过程撞击力影响不大,随着钎杆长度变短,活塞进入反弹的时间加快;钎杆直径增大时,撞击力幅值增大,破碎能力增强,冲击能量利用率降低;活塞初冲速度增大时,撞击力成比例增大,冲击锤破碎能力迅速提升.文中结果可为优化液压冲击锤系统结构、合理设计冲击破碎性能、合理调节冲击施工参数提供理论依据.     

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。     

气腿式凿岩机活塞的非线性动力学特性

以气腿式凿岩机活塞为研究对象,根据实际工况建立了活塞和钎杆冲击系统的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件对活塞冲程过程进行了非线性动力学特性分析,得到了活塞与钎杆各个时刻的应力应变情况.结果表明,活塞冲击能的计算结果与实验结果相比误差较小;活塞的最大应力发生在撞击端面上,此外活塞的花键根部也是受力较大的薄弱环节,最大应力介于其疲劳极限与屈服极限之间;活塞的失效形式为端面接触疲劳和花键根部处疲劳断裂,与实际情况十分吻合.     

气动凿岩机性能测试系统的研制

根据矿山机械测试的需要,研究开发一种以ＰＣ机为核心的气动凿岩机性能测试系统,通过测量凿岩机工作时的振动频率,钎杆转速、气温、气压和耗乞量等性能参数,自动生成测试报告。     

套阀型液压凿岩机冲击机构结构设计与实验

摘要：以冲击能、冲击频率为设计目标,基于三段分析法设计并计算冲击活塞的结构尺寸、运动参数;依据应力波法,搭建冲击性能测试系统,通过现场测试获得冲击频率,并通过能量计算公式获得冲击能,两者的实测值与设计值基本一致,这为套阀型液压凿岩机的冲击机构结构设计提供了理论指导.     

凿岩机理论载荷谱与钎杆抗疲劳性能的动力响应

运用应力波理论和强度原理，在几种常用凿央理论载荷谱作用下，地国内犴钢钢种典型工艺下的机疲劳性能进行了动力响应应分析，研究结果表明，钎杆的制造工艺对其使用寿命有重要影响，凿岩机机型应与钎杆的抗疲劳性能匹配。     

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。     

进油口管径对液压冲击器冲击压力和流量的影响

为了给液压冲击器的系统研究及结构优化提供必要的实验依据,进一步研究了液压冲击器压力油入口尺寸变化对其动态压力和流量影响.以某冲击器做主要研究对象,利用测试液压冲击机械冲击性能的模拟载荷试验装置从试验角度对其进行实验,到了液压冲击机构工作中进油口管径尺寸对压力和流量影响的变化曲线和二者波动程度与油管直径尺寸之间的关系.结果表明:进油口管径直接影响液压冲击器冲击压力和流量的脉动值,在同频档下管径越小,冲击压力脉动愈大,则流量波动愈小.     

石灰岩的SHPB试验研究

利用大直径（φ75 mm）分离式Hopkinson 压杆装置（SHPB）实验技术对石灰岩岩石试件进行了循环冲击实验,得到了石灰岩岩石冲击过程中的动态应力-应变曲线,定量研究了冲击过程中的能量耗散. 同时利用岩石损伤的超声波测试技术对应力波作用下的石灰岩损伤进行表征,并探究了不同冲击条件下石灰岩损伤和应力波波幅、石灰岩损伤和耗能值之间的关系. 在子弹长度相同条件下,石灰岩损伤和应力波波幅呈指数关系,且在累次冲击实验中得到印证. 石灰岩损伤与耗能值之间为简单的线性关系.      

三维SHPB装置设计及原理研究

针对一维SHPB实验设备无法进行三维预应力不等值情况下的冲击实验问题,在确保中国矿业大学(北京)原有一维SHPB实验装置中动力发射系统及子弹不改变的前提下,设计了可以进行对试件进行三维施压的正方形输入杆、输出杆、吸收杆及输入杆中与子弹接触部位由圆变方的过渡杆装置,采用应力波基础理论分析和数值模拟的方法,得到了过渡杆中的应力波传播规律,研究结果表明:应力波在圆变方扩散杆中传播时,由于强度吸收现象,过渡杆越长,波幅下降的程度就越低,当长度达到500 mm时,应力波在其中的弥散现象已经很小,能够满足整个实验系统的准度要求.      

YST25水压凿岩机配流阀的性能研究

配流阀是水压凿岩机的重要部件,阀芯的质量、结构、运动行程直接影响冲击活塞的频率,同时也影响凿岩机冲击机构的效率。为了减少水压凿岩机配流阀的泄漏及其能量损失,设计出一种新型配流阀。其阀口采用锥面形式,另外还采用了优化的不等阀开口量技术,并且阀芯中空结构减少了阀芯质量,经理论分析和计算表明,新型配流阀泄漏少,压力损失小,能耗低,且提高水压凿岩机的冲击效率。图3,参10。     

Comparative Analysis and Development Trend of Rock Drill

A large number of pneumatic rock drills are being extensively used in a majority of mines in China nowadays, with a high noise level up to 125 dB（A） and large vibration and oil-fog on working-site, which can seriously jeopardize manipulator＇ s body and mind. Aiming at improving drilling environment and labor safety condition, the production mechanism of noise of all sorts of rock drills including pneumatic hydraulic and water-powered rock drills and measures of reducing noise level of pneumatic rock drills in special were discussed and led to the conclusion of that the pneumatic rock drills should be eliminated step by step, the hydraulic rock drill should be developed at full speed and especially the water-powered rock drill should be studied and applied according to the situation of China. In addition, the reasons of why hydraulic rock drills have not yet been used extensively and spread wide areas in China were discussed. The main technical parameters of newly developed leg-supporting water-powered rock drill and the comparation of experimental data between pneumatic rock drill and hydraulic rock drill were listed. The experimental results show that water-powered rock drill possesses the same superior properties as hydraulic rock drill and its noise is less than 20 dB（A） than pneumatic rock drill and there is no oil-fog on the working-site and vibration is reduced largely~ but its drilling speed is raised largely , its structure is simpler, and maintenance is convenient. Therefore, popularizing applying of water-powered rock drill will be an effective way of improving mine working environment according to the current situation of China.     

金刚石排列模式对钻进时效的影响

 研究金刚石宏观排列模式与金刚石钻头碎岩的时效关系, 不仅有助于设计有序排列金刚石钻头, 而且有利于更好地理解金刚石有序排列下岩石的破碎机理。本文应用ANSYS-LSDYNA 有限元软件对3 种不同金刚石排列模式(弧形排列、均匀排列和射线排列)的平底孕镶金刚石钻头进行孔底碎岩模拟研究, 考察金刚石的排列模式对其钻进时效的影响, 并对采用钎焊法试制的3 种有序排列金刚石钻头进行室内钻进试验。研究表明, 3 种钻头的钻进时效由高到低分别为弧形排列、均匀排列和射线排列钻头, 室内钻进试验结果与数值模拟结果吻合较好。     

冲顶开窗径向水平井转向送进关键技术

为解决传统径向水平井技术套管段铣和大直径扩孔困难等问题,提出在免扩孔条件下一次性实现径向水平井开窗及钻进的技术方案,设计在Φ139.7 mm套管内使用的转向工具,该工具利用液压冲顶方式进行套管开窗,并采用Φ14 mm无缝钢管作为喷射钻进的钻管。数值模拟与室内试验表明,采用纵向冲顶方式可满足套管开窗要求;在45 MPa泵压作用下钻管能够克服转向阻力实现送进;当冲头下倾角度为11°时能有效地实现钻管矫直与长距离送进;采用液压冲顶套管与金属钻管送进相结合的方式可满足超短半径径向水平井作业要求,为下一步联合水力钻头进行高压喷射破岩奠定基础。     

内回转式凿岩机结构最优化

对 YT 27 型内回转式凿岩机动力过程进行了计算机仿真和实验室研究,进而用改进了的复合形法对凿岩机进行了优化设计,根据优化设计的结果改进了 YT 27 型凿岩机,又由凿岩机性能综合测试系统予以检验认定,证明文中推出的仿真与优化方法可行,使产品的性能有显著的增益。