切割参数对超高压磨料水射流割岩深度影响的试验研究

文章针对煤矿井下超高压磨料水射流切顶卸压过程中切割参数对割岩深度影响不明的问题,采用自行研发的超高压混合磨料水射流切割装置,以沙区二号煤矿4号煤顶板中的石灰岩为靶件材料,分别研究了射流靶距、切割角度及射流压力等关键切割参数对割岩深度的影响规律。结果表明：随着射流靶距的增大,割岩深度先增大后减小;当射流靶距为6mm时,割岩深度达到最大值143mm。切割角度与割岩深度的关系曲线近似呈“M”型变化,随着切割角度的增大割岩深度先增后减再增再减,并在80°时达到割岩深度的最大值。随射流压力的增大,割岩深度近似线性增加,说明系统压力越大越有利于超高压磨料水射流破岩卸压。研究结果为超高压磨料水射割岩参数的合理选取提供了理论依据。     

磨料水射流切割混凝土工艺规律分析

磨料水射流切割断面的质量通常用射流的最大切割深度与切割工件厚度的比值来表征。本文以磨料水射流切割混凝土为例,首先从理论上建立最大切割深度的计算表达式,然后通过实验分析了射流压力、进给速度、靶距、磨料流量、磨料粒径等工艺参数对最大切割深度的影响。     

超高压磨料水射流工艺参数优化实验研究

为了提升磨料射流的切割效率,通过研制的超高压磨料水射流切割系统开展了不同工艺参数对石灰岩的切割效果研究。结果表明：随着水射流压力的增加,切割深度首先表现为线性增大,然后增速逐渐放缓;最佳磨料流量参数为0.6 kg/min;最佳初始射流靶距为5 mm;磨料射流的切割深度随喷嘴横移速度呈下降趋势;随着射流切割角度的增加,切割深度呈现出“M”型变化趋势,在80°时切割深度达到最大值;基于正交试验进行极差分析,明确工艺参数对切割深度的影响权重由大到小依次为水射流压力、喷嘴横移速度、磨料流量、喷嘴切割角度和射流靶距,得出最佳的切割参数组合为水射流压力400 MPa,磨料流量0.8 kg/min,喷嘴横移速度1 mm/s,射流靶距6 mm,射流切割角度80°。     

磨料水射流切割深度的神经网络模型

在磨料水射流切割混凝土实验基础上,应用BP人工神经网络理论,建立了基于射流压力、靶距、磨料粒径、磨料流量、磨料喷嘴直径、磨料喷嘴长度及横移速度等射流参数的磨料水射流切割深度模型,通过模型预测结果与实验结果的比较,验证模型具有一定的精度,为实际的运用和进一步研究提供了参考。     

磨料水射流切割钢丝胶管的研究

对井下常用零件-钢丝胶管的切割做了一些实验研究,实验采用前混合磨料射流进行切割,由于磨料水射流具有切割时无味、无气体产生、无火花、加工安全、振动小、噪声低等优点,使其有可能成为煤矿井下危险环境安全切割的适用技术。试验探讨了射流压力、磨料流量、喷射靶距和横移速度对切割深度的影响。     

磨料水射流切割脆性材料的实验研究

磨料水射流切割是一项正在发展的新技术。对其切割效果的影响因素很多,本文仅从水射流压力、磨料流量、喷嘴移动速度、磨料粒径等对切割深度的影响作出实验分析。     

高压磨料水射流切割Q235钢的切深预测模型

针对于常用的Q235钢,应用高压磨料水射流切割装置,分别试验研究了泵压、横移速度、靶距以及入射角度等工艺参数对切割深度的影响,建立了基于实测数据的经验数学模型。试验结果表明,切割深度随泵压增大呈现线性增大,随横移速度增大而减小。靶距在4 mm左右,喷嘴横移方向与喷嘴出口射流夹角为105°左右,使得切割深度最大。通过比较模型计算切深与实测切深,得出数学模型对预测切深具有一定的可靠性。     

前混合磨料水射流切割废弃瓦斯罐研究

针对煤矿废弃瓦斯储气罐常用切割方法在回收过程中会产生火花的问题,阐述了前混合磨料水射流技术原理,应用到瓦斯储气罐切割,设计了L9(34)正交试验,研究了前混合磨料水射流切割钢板深度的规律。研究结果表明:压力、靶距和横移速度对切割深度影响较大,磨料浓度对切割深度的影响较小,结合实际切割效果,以压力22 MPa、靶距10 mm、横移速度100 mm/min、磨料浓度22%为宜。     

前混合磨料射流切割的几个问题探讨

从磨料射流切割模型出发，通过实验探讨了前混合磨料射流切割钢板时射流参数（驱动压力、磨料浓度、横移速度和靶距）对切割深度和切割比能耗的影响，指出了现行系统存在的不足和今后应重点解决的问题。     

高压水射流煤层割缝深度数值模拟与实验研究

高压水射流割缝技术是提高低透气性煤层瓦斯抽采效率的有效措施之一,确定割缝深度是优化钻孔布置和射流参数的基础。基于Fluent软件数值模拟分析了入口压力、靶距、旋转速度对水射流流场特征的影响规律;基于高压水射流破煤实验系统,开展了淹没和非淹没条件下冲击破煤实验,并进行了现场实验。研究表明,喷嘴结构一定时,水射流速度随着入口压力的增大而增加,冲击压力随冲击距离增大而发生衰减;水射流发展过程中截面积逐渐增大,导致冲击压力集中区域的范围随靶距的增大而逐渐扩展;射流旋转会导致旋转方向一侧的应力大于另一侧,靶体表面最大切应力随旋转速度增加而增大;随着入口压力和冲蚀时间的增加,水射流对试样的冲蚀深度增大,但冲蚀深度随冲蚀时间的增加存在阈值。根据高压水射流破煤深度实验结果可知,喷嘴直径为1 mm、压力为30 MPa时,水射流割缝直径可以达到1.2 m。工程应用表明,割缝钻孔平均瓦斯抽采流量为普通钻孔的1.56～2.52倍;抽采16 d后,瓦斯抽采浓度维持在30%以上。     

截割参数对镐型截齿截割比能耗的影响

为了研究相关截割参数对截割比能耗的影响,基于直线截割试验装置,在不同截割角条件下,使用5种不同锥角的镐形截齿对一种砂岩进行截割试验,研究了相关角度参数对截割力和比能耗的影响;在截割角为55°时,使用锥角80°的截齿,在不同截割厚度和截线距条件下进行截割试验,探讨了截割厚度和截线距对截割力和截割比能耗的影响。试验结果表明,清理角对截割力和截割比能耗有显著的影响,当清理角过小时,截齿与岩石之间产生严重的摩擦使截割力明显较大,从而使截割比能耗较大。当清理角小于等于10°时,平均截割力随截齿锥角的增大呈线性增大,随前角的增大呈线性减小,此时截割比能耗明显小于清理角大于10°时的截割比能耗,但锥角和前角对截割比能耗未见明显的影响趋势。平均截割力随截割厚度和截线距的增大呈线性增大。截割比能耗随截割厚度的增大呈幂函数减小。截线距与截割厚度的比值存在一个最优值使截割比能耗最小,此时截割比能耗相对无截槽影响时约降低65.1%。截线距与截割厚度比值的最优值为2或3,且该比值不受截割厚度和截线距的影响。这些结论对镐型截齿工作角度的设计及采掘机械工作机构截齿布置有重要的指导意义。     

露天采矿机复合切割轨迹对比研究

为了研究露天采矿机的实际切割轨迹,总结了露天采矿机的基本作业方式,分析了切割轨迹的影响因素,综合x、y方向的分速度进行积分得到了顺时针和逆时针2种切割方式的轨迹计算模型,确立了切割轨迹长度L与水平方向速度v、开采深度h、滚筒半径R、转速ω之间的函数关系,并对T1255露天采矿机进行研究,得到了2种切割轨迹的长度、差值与h、R及ω的关系。研究结果表明：顺时针比逆时针切割轨迹长,单位切割次数功耗最大相差达到6.83 kN·m;固定转速时,2种切割轨迹随h增加而增加,变动转速时,顺时针切割轨迹随采深增加先增大后减小,在h=0.5 m时达到最大,逆时针切割轨迹随着采深变化持续增加,在最大采深处达到最大。     

微磨料水射流对多晶硅切割的试验研究与模型分析

笔者根据材料冲蚀磨损原理,分析探讨了微磨料水射流切割多晶硅硅锭的机理。并运用后混合微磨料射流切割装置,对多晶硅硅锭进行了单因素切割试验,从而获得了切割性能曲线。研究结果表明,微磨料水射流对多晶硅的切割完全可行,射流压力和横移速度是重要的试验数据。通过对高压磨料水射流切割性能的预测和加工参数的优化,最终建立切割表面质量经验模型,根据模型分析得出射流压力、横移速度与切割质量之间的关系。     

固定截割方向掘进机截割臂摆角垂直跳动规律

基于系统动力学Lagrange方程,推导建立了掘进机截割臂摆角跳动动力学模型,然后根据其求解的输入问题,提出了一种截割头载荷计算方法,并通过仿真计算分析得到截割头载荷与截割臂驱动油缸压力及截割臂摆角之间的关系。建立了Simulink仿真模型,在截割臂垂直摆动和水平摆动两种截割工况下,分别选取5种截割臂摆角进行仿真求解分析,得到固定截割方向截割摆角垂直跳动规律:截割臂垂直摆动截割时,随截割头载荷的增大,其水平摆角跳动量先减小后增大,最大值可达到5.3°,最小值为0.5°;随截割臂垂直摆角的增大,其水平摆角跳动量先增大后减小,约在20°时达到最大值。截割臂水平摆动截割时,其垂直摆角跳动量先减小后增大,最大值可达到5.4°,最小值为0.3°;随截割臂水平摆角的增大,其垂直摆角跳动量基本呈线性减小。掘进机截割臂摆角跳动规律可为截割臂自动控制及截割头空间位置纠偏提供借鉴。     

微纳米尺度单晶锗表面切削加工特性

利用纳米压痕仪和原子力显微镜对微纳米尺度下单晶锗表面在不同刻划速度和载荷下的切削特性进行试验研究。结果表明,在定载荷的条件下,刻划速度越大,沟槽两侧切屑堆积体积越大,沟槽的深度也逐渐增大。切削力随着刻划速度的增加而增加,同时还发现,刻划速度越大,切削力越趋于稳定,波动越小。在较低载荷刻划下,单晶锗表面划痕细小,深度较浅且不明显。随着载荷的逐渐增大,划痕宽度及深度也逐渐增大。沟槽两侧及探针前端有明显的切屑堆积,切削力及切削深度随载荷增大而增大,但并非呈线性增长。     

不同切割压力下后混合磨料射流切割深度和速度关系的实验研究

通过对后混合磨料射流产生过程的动力和能量分析,以及磨料水射流切割过程的能量转化分析。得出了后混合磨料射流切割过程中切割深度和速度的乘积与切割压力的关系。并通过对304不锈钢的切割实验验证了上述理论。同时通过实验确定了后混合磨料射流切割304不锈钢时切割深度和速度与切割压力的关系的定量关系,建立了切割压力、切割速度和切割深度的关系模型。     

基于EDEM的采煤机滚筒工作性能的仿真研究

为研究不同工况参数下采煤机滚筒的落煤特性,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,采用EDEM离散元仿真软件建立三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对采煤机截割性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,利用单因素试验法分析截割过程中煤岩颗粒的运动轨迹,研究不同截深、转速对采煤机装煤率、滚筒三向载荷、截割比能耗的影响以及滚筒包络范围内颗粒平均速度的变化曲线。结果表明:采煤机装煤率随转速增大先增后减的趋势,随截深增大而增大;滚筒三向载荷随转速增大而减小,随截深增大而增大;截割比能耗随转速、截深增大而增大。综合考虑选择低转速、大截深的滚筒可以在一定程度上提高采煤机装煤率;同时为提高采煤机的截割效率,减小耗损可以在保障装煤率的前提下,适当减小截深。研究结果为采煤机高效截割提供了改进参考。     

7050-T7451铝合金干切削表面完整性研究

旨在探究干式切削条件下切削参数对7050-T7451铝合金表面完整性的影响规律,基于单因素面铣削实验,得到了切削参数对切削力、工件表面形貌、加工硬化和残余应力的影响规律。结果表明:切削三要素对切削力和工件表面粗糙度有着明显的影响,在切削速度较低时,X向切削力略微增大,而切削速度由500 m/min变化到1000 m/min时,X向切削力逐渐较小,随后呈增大的变化趋势,切削力与切削深度、进给量呈正相关关系。较高的切削速度和较小的进给量可以改善表面粗糙度,切削深度对表面粗糙度影响较小;加工硬化随切削速度与进给量的增大呈先增大后减小的变化趋势,而加工硬化程度与切削深度呈负相关关系;残余应力随切削参数的改变呈“勺”形分布,切削速度与进给量对残余应力的影响较大,且表层残余压应力的最大值基本在0.05~0.2 mm,而亚表层残余拉应力最大值在0.25~0.4 mm。