振动切削钴结壳破碎减阻机理分析

将螺旋滚筒式振动切削应用于深海钴结壳的开采, 对振动切削钴结壳的过程进行了分析, 从理论上研究了振动切削钴结壳的减阻机理, 认为振动所产生的应力脉冲是引起裂纹高速扩展的原因, 只有当振动频率在一定的范围之内时才能引起裂纹的高速扩展、分叉, 最后导致破碎。同时分析了施加振动后对切削阻力的影响。通过实验证实, 引入振动脉冲, 滚筒截齿切削力确有较大幅度的降低, 载荷波动也有所减缓, 并使钴结壳粒度更集中控制在某一范围内。     

大洋富钴结壳调查进展及开采技术

大洋富钴结壳富含陆地上相对缺乏的战略金属钴等元素,而世界各国尤其是发达国家对钴的需求量日益增加,因此许多国家将目光转向深海富钴结壳的开发。介绍了德国、美国、日本、韩国以及中国等国的调查开发情况,并分析和探讨了富钴结壳切削破碎方法和技术。     

富钴结壳截割粒度分布分形规律的研究

应用分形理论研究螺旋切削采集法截割富钴结壳粒度分布规律，结果表明，其粒度分布具有很好的分形结构，可以用分形维数定量描述。通过大量试验，初步测定截割破碎富钴结壳及其模拟料粒度分布的分形维数在2．4236～2．6112之间，提出了切削深度与粒度分布关系的回归模型，用于预测截割破碎富钴结壳的情况，对于深海采矿系统的设计具有重要意义。     

基于螺旋切削法破碎钴结壳分形行为研究

将分形理论应用于滚筒式采矿头截割钴结壳破碎情况的研究, 建立了富钴结壳破碎的分形模型, 推出了分形维数的理论计算公式和利用称重法处理的实际计算公式, 并通过大量实验验证了该模型的正确性。初步测定, 在2 ～4 cm 切削深度内, 破碎钴结壳分布的分形维数为2.5 左右, 由此证明破碎过程中的能耗比较符合邦德的裂缝学说。对破碎情况的研究表明滚筒式采矿头破碎剥离钴结壳的方法是比较理想的。     

应用SolidWorks软件对海底钴结壳微地形仿真

本文运用易学易用的三维设计软件SolidWorks2003对深海富钴结壳的微地形进行仿真,仿真的微地形比成本昂贵的海底照片更具直观性,且我们还可以在仿真微地形上进行操作。如计算钴结壳的体积含量与模拟切削实验等。     

碟盘刀具振动切削煤岩的理论力学模型与载荷特性

针对煤岩机械刀具破碎煤岩寿命和效率低的问题,提出一种具有轴向振动与径向切削破碎煤岩的方法,为探明碟盘刀具在轴向振动与径向切削破碎煤岩的力学特性,通过分析煤岩崩落面积、当量崩落角、载荷的集中力及其作用位置角,以单位断裂面上受力极限强度和最小能量法的准则,构建碟盘刀具破碎煤岩力学模型。基于扩展线性Drucker-Prager塑性本构模型,采用ABAQUS软件模拟碟盘刀具破碎煤岩的应力云图和载荷特性,在振动切削试验台上通过设定振动频率和振幅等参数测试不同切削厚度下的碟盘刀具破碎煤岩的载荷谱,提取数值模拟和试验碟盘刀具破碎煤岩的载荷特征,对比分析理论模型计算值与数值模拟载荷峰值均值和数值模拟峰值的均值。结果表明:碟盘刀具破碎煤岩的破裂范围呈现月牙状,由中间向两侧递减;振动切削煤岩时其径向载荷明显小于单作用径向切削煤岩的载荷;碟盘刀具在轴向振动与径向切削时不同切削厚度径向载荷理论模型计算值与数值模拟载荷峰值均值的平均误差为9.12%,与试验载荷峰值均值的平均误差为4.88%;轴向载荷理论模型计算值与数值模拟载荷峰值均值的平均误差为9.25%,与试验载荷峰值均值的平均误差为8.34%。通过数值模拟...     

某大洋富钴结壳选矿试验研究

富钴结壳是海洋中最具潜在经济价值的矿产类型之一,其加工技术研究一直是深海资源开发技术发展的热点。富钴结壳矿石以铁锰水合氧化物为主,锰、钴、铁主要赋存在结壳矿物的铁锰水合氧化物中,而富钴结壳中的基岩脉石因站位不同而有所不同,致使适宜富钴结壳选矿的方案也有所不同。现根据太平洋某站位富钴结壳矿石的矿物组成特点,对其进行了强磁选、重选-强磁选和浮选三个方案的试验研究,在试验的基础上确定了各方案处理该富钴结壳矿石相应的最佳试验参数。在对三方案试验指标和优缺点对比分析的基础上,提出了采用强磁选处理该站位富钴结壳矿石的选矿回收方案建议。     

岩石在截齿切削下断裂过程的仿真研究

为了研究切削厚度对切削力的影响和不同切削厚度下岩石的断裂形式,编译了基于二维离散元软件PFC2D切削仿真程序,模拟了截齿切削抗压强度为84.9 MPa岩石,仿真结果表明二维离散元仿真岩石切削的过程与Evan的密实核理论符合较好,不同切削厚度下的仿真截割力与试验截割力较为接近,相对误差小于10%。     

微切削加工最小切削深度模型的研究

为探讨微切削的加工机理,对能稳定切削的最小切削深度进行了研究。基于微切削模型、刃弧半径、摩擦系数建立了最小切削深度模型。通过数值计算,分析了摩擦系数对微切削力的影响;并利用有限元数值仿真,验证了该模型的正确性。理论分析和仿真结果表明:最小切削深度与刃弧半径成正比,但随摩擦系数减小而增大。该模型的建立对微切削加工参数的选择具有实际指导意义。     

一种深海钴结壳微地形近程探测方法的探索研究

针对深海钴结壳开采技术中要求能耗低、切削深度合理、废石混入率低和采集率高等经济性能指标,根据深海环境的特殊性与现有地形探测系统的局限性,并结合多波束测深仪和侧扫声纳的相关理论,初步提出了一种基于超声波的钴结壳微地形近程探测方法。该方法得到了实验初步验证,结果表明切实可行。     

适应富钴结壳微地形的采矿头控制系统设计及试验研究

大洋富钴结壳富含战略金属钴等元素,极具开采价值。然而富钴结壳厚度的变化及其赋存的海底微地形的复杂性使得其开采比较困难。为现有的适应富钴结壳微地形的采掘机构合理搭建控制系统,并针对该系统设计有效的控制算法成为目前的关键技术。针对采矿头的特点,对其控制系统的研究与设计,控制系统共由5部分组成:液压系统、微地形检测装置、通讯装置、控制和监测装置及数据存储装置。根据深海实际开采要求采用了广泛用于采掘机械的微控制器和监视器,设计了参数模糊自整定PID控制器。在深水池进行了模拟料切削试验。结果表明,该控制系统各部分协调性好,具有适应微地形的能力。     

单齿回转切削力学模型的研究进展

碎岩机理研究是提升碎岩效率和提高钻头寿命的前提和依据,而回转切削力学模型是碎岩机理的重要研究基础。通过对国内外典型单齿回转切削力学模型调研分析,归纳出力学模型研究动态主要表现在基于岩石不同破碎形式及岩石与切削齿不同接触形式方面。岩石切削力的分解由初期的切向力和轴向力,发展为主切削力、摩擦力以及切削齿磨钝后力的分解,认为切削力的分解及传递过程直接影响切削齿对岩石作用的应力分布状态,从而导致岩石破碎形式的差异。这些差异主要体现在岩石宏观和微观2种不同破碎形式:岩石的宏观破碎形式主要是由拉伸作用或者剪切作用导致破碎;岩石的微观破碎形式表现为拉剪联合作用导致破碎。微观破碎以内部裂隙产生到裂纹扩展,最终导致岩石宏观破碎现象。最后对单齿回转切削力学模型研究的发展方向提出一定建议。     

基于遗传算法的螺旋滚筒最小能耗设计

深海钻结壳开采的关键是如何设计出采集覆盖于复杂基岩上的钻结壳的采矿头,这是钻结壳采集技术研究的重点,也是钴结壳采矿系统的关键装置。在几千米深的海底进行采矿作业,能量的供应是突出的难题之一。设汁出来的切削头必需具有能耗低的特点。钴结壳采掘机器人在一段时间内的功耗正比于工作速度。因此,研究采掘机器人采矿头采集钴结壳消耗的功率和采集头与其工作速度之间的相互关系,具有十分重要的理论和实际意义。     

钴结壳冲击破碎强度的试验研究

海底钴结壳富含锰、钴和镍等金属, 是人类近期勘探和开采研究的热点之一。欲将结壳从海底基岩上剥离并采出海面, 必要弄清钴结壳的破碎特性。为此采用冲击破碎试验法测定了钴结壳的普氏系数, 并分析了影响其破碎强度的相关因素, 为将来结壳破碎装置的设计提供了依据。     

冲击切削破岩的混沌动力学特性

运用MATLAB软件对切削力时间序列反演计算,研究分析了破岩过程的混沌动力学系统和行为。其结果表明,在切削破岩中,关联维数可以识别不同冲击能下切削破碎岩相对应的破碎强度奇怪吸引子,为冲击能的有效发挥提供了新的判别依据。     

深海钴结壳采掘机器人滚筒式采集头优化设计

根据国内外钴结壳开发研究的经验,论证了滚筒式采集头在深海钴结壳开采过 程中的可行性和经济性,讨论了采集头能耗特性的意义,建立了其能耗特性的数学 模型,并按照能耗最小为目标进行了钴结壳采集机器人采集头优化设计。     

煤机配件斜角切削工艺研究

基于数控机床对煤机配件斜角切削工艺进行试验分析,研究切削速度对刀具磨损、切削力的影响。结果表明:随着刀具切削速度的增加刀具磨损量显著增加,且基本呈现线性增加的趋势;切削刀面切削力及摩擦力变化趋势大体相同。     

高速切削数值模拟技术浅析

依据大变形理论和虚功原理对高速切削过程进行分析,建立了基于拉格朗日描述的有限元控制方程并采用二维有限元模型进行模拟。有限元模型综合考虑了热力耦合,材料本构关系,接触规律,分离准则及切削过程中动态因素的影响。数值模拟重点考察了非稳态的切屑形成过程及切削过程中的应力、温度、切削力的分布情况,并对模拟结果进行分析和验证,指出所建立的有限元模型是合理的。     

高速切削数值模拟技木浅析

依据大变形理论和虚功原理对高速切削过程进行分析，建立了基于拉格朗日描述的有限元控制方程并采用二维有限元模型进行模拟。有限元模型综合考虑了熟力耦合，材料本构关系。接触规律，分离准则厦切削过程中动态因素的影响。数值模拟重点考察了非稳态的切屑形成过程及切削过程中的应力、温度、切削力的分布情况，并对模拟结果进行分析和验证。指出所建立的有限元模型是合理的。     

高速切削过程中切削力变化规律试验研究

采用多因素正交试验方法,研究高速切削加工过程中切削力变化规律,并根据实验获得的数据进行数据处理分析,最终得出结论:在高速切削加工过程中为提高切削效率和切削精度,减少刀具的磨损和损坏,提高机床和车间利用率,通常釆用高转速、大进给和小切深的切削工艺参数。试验数据的研究为企业优化高速切削工艺过程提供了一定的试验依据。