水射流—机械刀具联合破岩的影响因素试验研究

为提高机械刀具破岩效率,在水射流—机械刀具联合破岩试验台上研究了水射流参数(射流入射角、喷嘴位置、靶距等)对联合破岩效果的影响。试验结果表明:喷嘴位置在刀具前方时,形成的煤岩碎片块度大,刀具的切削比能耗小,联合破岩效果优于喷嘴布置在刀具的两侧的破岩效果;刀具的切削比能耗与水射流入射角、靶距以及喷嘴和刀具距离的关系均呈抛物线变化,水射流入射角为120。、靶距为喷嘴直径5.5倍左右、喷嘴和刀具距离为切削深度的1.6倍左右时切削比能耗最低。     

高压水射流辅助掘进机截齿截割实验研究

高压水射流辅助掘进机截齿破岩能有效降低截齿受力,在分析适合掘进机截割头水射流配置方式的基础上,建立水射流辅助截齿破岩试验台,选定水射流前置式、后置式、中心式三种方式进行辅助破岩实验,分别得到不同水压下的截齿受力减小率和载荷方差,研究表明前置式和中心式射流辅助破岩效果好,后置式射流效果较差,当水压为40MPa时,三种方式...     

截齿间距对掘进机破岩效果的影响分析

采用PFC3D离散元模拟仿真的方式对不同截齿间距下的断裂颗粒质量及截割比能耗进行分析.结果表明,在截齿间距与切削深度比值为4-6.25时,得到的岩层断裂颗粒的质量最大且此时增加的速度较大,比值为4～6时,得到的截割比能耗最低.依据截齿间距对破岩效果的影响规律可以为截齿间距的合理选择提供依据.     

硬岩掘进机高压水耦合破岩影响因素实验研究

硬岩掘进机(TBM)在硬岩甚至超硬岩段掘进时,采用高压水射流辅助破岩成为一种有效提高破岩效率的新的研究方向.由于高压水射流破岩受诸多因素影响,作用规律复杂,其破岩机理一直未能被准确揭示.主要利用正交实验方法研究水射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度对破岩沟槽深度与沟槽宽度的影响,同时结合刀盘贯入度优化水射流压力、喷嘴直径、...     

高压水射流掘进机截割头设计

掘进机是煤矿巷道掘进的主要设备,国内现有的掘进机主要依靠截齿截割,当煤岩硬度较大时,截割头振动剧烈,大大缩短了截齿的使用寿命。为了改善截割头的振动情况,在截割头上引入高压水射流辅助截齿截割,并对高压水射流掘进机截割头关键环节进行具体设计。研究发现,截割头上高压水射流配置方式包括四种:前置式、后置式、中心式和侧置式,其中应优先选择前置式,当水压达到40MPa时,截割头上一般可布置(5~15)个喷嘴,且优先布置在工作环境比较恶劣的球面与锥面的过渡位置。进行高压水射流掘进机截割头截割实验,研究表明所设计的截割头能有效降低截割头振动,当水压达到40MPa时,振幅平均值降低45.6%,且振动更加平稳。     

超高压水射流破拆机器人臂架仿真分析

目前混凝土建筑物拆除工作中,通常采用机械式破碎技术,该技术不仅容易对周围建筑物造成破坏,而且污染环境,超高压水射流破拆技术可有效解决该问题,且可提高工作效率.通过虚拟样机技术建立超高压水射流破拆机器人机械臂架驱动机构三维模型,采用AMESim对臂架驱动系统进行仿真分析,以获得重要工作参数.由仿真结果可知,设定参数可实现...     

直旋混合射流破岩钻孔参数试验研究

直旋混合射流是由通过喷嘴叶轮中心孔的直射流和叶轮加旋槽产生的旋转射流经混合段混合而成的一种新型高效射流,它综合了旋转射流破岩面积大和直射流破岩深度大的优点.试验研究了叶轮中心孔直径、混合段长度、扩展腔扩展角、喷距和压力等5个主要参数对直旋混合射流破岩效果的影响规律.结果表明,叶轮中心孔直径为2mm、混合段长度为8mm、扩展腔扩展角为60°的喷嘴产生的射流具有较强的破岩能力;试验条件下,直旋混合射流破岩最优喷距约为喷嘴出口直径的6倍;增大射流压力可以大幅提高直旋混合射流的破岩体积.     

基于裂纹的截齿破岩力学性能研究*

采用颗粒流PFC2D软件建立镐形截齿截割岩石的离散元模型,通过改变截割角度和截割深度,对岩石颗粒裂纹、截齿载荷以及截齿的综合截割性能进行分析。结果表明：截割角度越大,对岩石的剪切作用越明显,产生裂纹的数目越多,但岩石深处颗粒接触失效较少,不利于裂纹的扩展;随着截割深度的增加,岩石参与截割的部分增大,产生裂纹的数目增多;随着截割角度的减小和截割深度的增加,截割切向力和法向力均增大;截割角度为52°,截割深度为3 mm时,截齿的综合截割性能最佳。讨论仿真模型参数,如颗粒间摩擦因数和颗粒的弹性模量对仿真结果的影响。结果表明：随着摩擦因数和弹性模量的增大,得到的截割力也随之增大,其中摩擦因数和弹性模量对截割力的影响分别为0.48和0.37。研究结果为截齿和采掘机械截割系统的设计以及截割工艺的优化提供了参考。     

超高压水射流破拆机器人液压系统设计与研究

采用大流量超高压水射流可以对混凝土进行破碎和拆除,利用水射流对混凝土进行破拆时喷枪会产生较大的反作用力而无法用人工来扶持,为实现混凝土建筑物破拆的自动化以及高效化,采用液压驱动的履带式移动机器人喷枪搭载平台被设计出来。研究了超高压水射流破拆机器人的组成和工作原理,并根据机器人执行破拆动作时,各机构特性以及工作参数,设计了超高压水射流破拆机器人液压系统,并针对机器人机械臂架翻转以及往复运动机构的驱动部件进行了详细的设计,最后对液压系统的特性进行了分析和总结。     

多孔射流钻头破岩钻孔规律试验研究

利用自行研制的射流破岩系统,对淹没和围压条件下多孔射流钻头的破岩钻孔规律进行了试验研究,重点考虑了水力参数(冲蚀时间、射流压力、围压、喷距)和结构参数(孔眼数量和侧向孔眼扩散角)对破岩效果的影响,结果表明:随着冲蚀时间的增加,破岩效果先增加,后趋于平缓;随着射流压力的增大破岩效果随之增大;随着围压的增加破岩效果随之减小;随着喷距的增加破岩效果呈先增大后减小的趋势,存在最优喷距范围;随着孔眼数量的增多,破岩成孔形状越来越圆整;随着侧向孔眼扩散角的增大,破岩效果呈先增大后减小趋势,存在最优扩散角范围。试验结果可为多孔射流钻头水力参数选择和结构参数设计提供依据。     

水射流噪声控制试验研究

针对高压水射流控制阀在工作时产生的噪声问题,在实验室使用阀配流式轴向柱塞泵为动力源,对其进行了试验研究。试验结果表明,使用蓄能器能够降低系统压力脉动,从而降低水射流噪声。喷嘴的结构对噪声具有明显的影响,相同压力或流量下,圆锥喷嘴的噪声要明显低于圆柱喷嘴。降低系统压力脉动和改进喷嘴结构等措施能够有效降低水射流噪声。     

Rock Breaking Performance of a Pick Assisted by High-pressure Water Jet under Different Configuration Modes

In the process of rock breaking, the conical pick bears great cutting force and wear, as a result, high-pressure water jet technology is used to assist with cutting. However, the effect of the water je...     

水气射流通风试验研究

试验设计的水气射流装置主要由集风器、射流管、水箱、高压水泵闸阀、供水管路、喷嘴及相关测量仪器组成。采用控制变量法进行实验研究,把水气射流装置的影响因素如入口水压、喷嘴口径、喉管长度分别作为自变因素,依次控制其中一个自变因素的变化,保持其它因素不变,测量应变因素吸风量的变化。试验结果表明:入口水压对吸风效果有很大影响;选择短喉管可以达到最佳的通风效果;选用实心螺旋喷嘴的吸风量最大,空心螺旋喷嘴的吸风量次之,直流喷嘴的吸风量最小。     

空化射流效应的实验研究

在对空化射流实验研究的基础上，研究了提高射流冲蚀性能的基本参数。分析这些参数得出如下结论：最佳冲蚀效果的有效靶距直径比为6，最佳冲蚀时间为3min；空化射流深度冲蚀能力平均为普通射流深度冲蚀能力的2倍，空化射流切缝直径是普通射流切缝直径的2．3倍；空化射流有利于深孔与大孔的切割，但随着围压的增大，冲蚀能力减弱。     

空化水射流空泡云长度的试验研究

在不同泵压和淹没压力条件下针对不同类型的空化喷嘴,对空化水射流的空泡云长度进行了一系列实验研究。确定了不同围压下空泡云长度随围压的增加而缩短和不同泵压下空泡云长度随泵压的增加而增长的规律。空泡云的长度还与冲蚀深度有一定的关系,即空泡云长度等于靶距和冲蚀深度之和。另外对于不同类型的喷嘴,缩放型喷嘴产生的空泡云长度比收敛型喷嘴所产生的长。     

自振射流频率特性的试验研究

淹没条件下自振射流的频率特性决定着射流的打击效果,而获取射流的压力脉动信号对研究自振射流频率特性至关重要。射流的压力信号通常借助于冲蚀试验和标靶打击试验来间接获得,这里采用喷嘴腔内压力信号提取方法对自振射流频率特性进行试验研究。通过比对分析证明,直接采集腔内压力信号可以有效获取自振射流的频谱特征。与标靶打击试验相比,该方法受随机扰动少,频谱清晰,更有利于自振射流特征频率的提取。在此基础上,通过频谱分析得到自振射流的共振频率,并研究来流参数对自振射流频率特性的影响。试验结果显示,自振射流的共振频率并非是对来流扰动频率的直接放大,且受来流扰动的影响很小。来流速度对自振射流共振频率的影响较大,随着来流速度的增加,自振射流的共振频率及其对应的幅值均显著增加。这表明适当加大来流速度可以有效地改善自振射流的振荡特性。     

碳纤维增强复合材料水导激光加工实验研究

为了研究水导激光加工关键工艺参数对碳纤维增强复合材料(CFRP)沟槽截面形貌与热影响区的影响,利用水导激光加工设备设计单因素实验探究了激光功率、水射流压力、进给速度及激光重复频率四个关键工艺参数对沟槽截面形貌以及热影响区的影响规律,分析了沟槽截面形貌和热影响区形成机理。实验结果表明：激光功率对沟槽烧蚀深度和热影响区的影响最大,水射流压力对沟槽烧蚀宽度的影响最大,进给速度和激光重复频率对沟槽烧蚀深度和宽度的影响不大,对热影响区有较大影响。此外,发现沟槽截面去除区呈V字形,热影响区呈锯齿形状。通过单因素方法分析得到了较好的沟槽截面形貌,其沟槽截面烧蚀深度为772.8μm,烧蚀宽度为897.7μm,铺设方向为90°的碳纤维层热影响区为326.5μm,铺设方向为0°的碳纤维层热影响区为102.4μm。     

自激振荡脉冲射流频率特性实验研究

为了研究射流峰值压力频率和脉冲射流峰值压力以及自激振荡装置结构参数间的相互关系,运用流体网络理论建立了自激振荡装置相似网络模型,并完成了单腔室自激振荡脉冲实验。相似网络模型和实验结果表明:脉冲压力峰值频率不仅取决于系统的固有频率,还决定于系统的阻尼比;射流压力峰值频率随腔长的增大而减小,随泵压的升高而增大,存在一个最佳腔长使射流峰值压力最大;自激振荡装置具有低波滤通性,当来流脉动主频与自激振荡装置固有频率相近时,脉冲射流压力峰值最大。