模拟截割材料的相似设计

讨论模拟截割材料与原型煤岩的相似准则、给出了设计模拟截割材料应考虑的因素及试验结果，对模化截割材料设计有较大的参考价值。     

岩石截割性能及可截割性分级研究

 摘要：鉴于现有岩石可截割性表示方法不能合理的指导掘进机的设计和选型并且岩石可截割性分级定义不明确,致使如今岩巷掘进机使用时截割比能耗大、粉尘量大等问题突出;基于岩石截割比能耗本文给出了岩石可截割性定义并解释了其三层含义,初步制定了岩石可截割性分级标准,分析表明用抗压强度计算岩石可截割性级值具有明显优势;给出了岩石坚固性系数分级与可截割性级值的大致对应关系;基于岩石可截割性的定义和级值标准,推导出了给定纵轴式掘进机可经济截割岩石可截割性级值的理论估算公式,为掘进机的选型和工作能力评估建立了理论依据。     

采煤机工作面截割试验分析

由于当前针对采煤机的有关研究中,缺乏来自工作面现场的截割载荷研究。因而从分析螺旋滚筒主要截割载荷的角度,对具有记忆截割功能的采煤机在人工示教截割试验阶段拾取的截割电流和牵引转矩信号及螺旋滚筒主要截割载荷进行了分析。对采煤机螺旋滚筒截割含有不同煤岩界面煤层时载荷特征地分析表明：采煤机截割力响应信号的均值特征能真实反映截割介质的本质差别;采煤机实际工作过程中,在各典型截割工况下,螺旋滚筒截割力响应信号服从正态分布,且在正常截割工况下,截割力响应信号的方差最小,即截割力响应信号的波动最小;滚筒高度和截割状态持续时间可用于滚筒截割状态的精确识别;截割功率约占总消耗功率的70%。     

基于Evans截割模型的镐型截齿峰值截割力的计算

为了能对镐型截齿在平面截割截槽对称条件下的峰值截割力进行较为准确的预测,基于Evans的截割模型,通过分析截割时齿头的锥形表面因岩石的夹制效应而接触应力分布有所不同,理论推导出了一个新的峰值截割力计算公式以及公式应满足的截割边界条件。相比现有其他截割力计算公式,除了考虑截齿半锥角θ、煤岩抗拉强度σt及齿岩之间摩擦因数f等参数的影响,且将煤岩的脆性指数m引入其中,计算结果与试验值更为接近。公式所应满足的截割边界条件,可用截深h和加载位置与相邻自由边界垂直距离s比值的最低限值smin/h表示,且值大小受截齿半锥角θ影响较小,而主要与煤岩脆性指数m有关,当m介于5~15时,smin/h介于2~3,符合既有试验所得结果。所得公式和结论可为进一步分析和推导镐型截齿在实际采掘条件下包含更多参数的峰值截割力提供理论基础和指导。     

基于单齿截割试验条件的截割阻力数学模型

根据单齿截割阻力谱隐含着煤岩破碎性信息以及截齿与煤岩作用的机理,辨识出采煤机滚筒破碎煤岩的截割阻力,提出了基于单截齿截割阻力试验谱、截齿截割规律及工作参数来确定滚筒瞬时截割阻力的新方法,建立滚筒截割阻力试验-理论综合模型,给出了截割阻力模型的3种算法。模拟结果表明：截割阻力的特征和量值均有很好的复合度,反映出了煤岩破碎内在的规律。     

岩石可截割性及其分级研究

鉴于现有岩石可截割性表示方法不能合理的指导掘进机的设计和选型,并且岩石可截割性分级定义不明确,致使岩石掘进机使用时截割比能耗大、粉尘量大等问题突出。文章给出了岩石可截割性定义并解释了其三层含义,初步制定了岩石可截割性分级标准,分析表明用抗压强度计算岩石可截割性级值具有明显优势。并基于岩石可截割性的定义和级值标准,推导出了给定纵轴式掘进机可经济截割岩石的可截割性级值理论估算公式,为纵轴式掘进机的选型和工作能力评估建立了理论依据。     

镐型截齿截割煤岩过程的截割力研究

为探究镐型截齿截割煤岩过程中截割力的变化及其影响因素,以Evans镐型截齿直线截割力模型为基础,提出了镐型截齿旋转截割力模型;利用滚筒采煤机镐型截齿截割煤岩轨迹表达式,推导了镐型截齿截割过程中,截割角及截割厚度变化的表达式;在截割参数范围内,计算出镐型截齿截割角在截割过程中最大变化可达±4°;根据镐型截齿旋转截割力模型,在截割厚度一定的条件下,计算并分析截割力与截割角及半锥角的关系,得出当镐型截齿半锥角为36°时,截割力在截割过程中最大截割厚度前后能够保持平稳变化;将截割角及截割厚度变化计入截割过程中计算截割力,发现影响截割厚度主要因素的牵引速度对截割力影响最大,而角速度与截割半径对截割力的影响依次减小。所得公式与结论可为镐型截齿及采煤机的设计提供理论参考。     

掘进机截割头载荷模拟研究

列述了煤岩的断裂机理及力学性能,分析了煤岩性质对截割头载荷的影响。依据常用的理论公式,编制计算程序,模拟了纵轴式截割头横摆工况下煤岩的载荷。分析结果表明:截割头沿三个坐标轴方向所受的力呈无规律波动状态;三向力及截割功率的最大值随煤层的坚固性系数的增大而线性增大;截割一定坚固性系数煤岩,所得的截割功率最大值可用于初步确定掘进机的适用范围。     

矿用新型无机固化膨胀充填材料特性试验研究

为了防治采空区或巷道等区域漏风引起的煤层自然发火,开发了一种以水泥和粉煤灰为骨料的新型无机固化膨胀充填材料,并研究了该材料的组分配比对其初凝时间、抗压强度及膨胀倍率的影响。该材料集无毒、封堵、膨胀、抗压于一体,是一种可以有效封堵漏风通道的新型矿用防灭火材料。     

高速切削刀具材料

介绍了刀具在高速切削中的地位、高速切削对刀具材料的要求以及现有高速切削刀具材料的种类,分析了在高速切削中刀具材料和工件材料的匹配,阐述了如何合理选择高速切削刀具材料。     

高强度平地机刀片铸钢耐磨材料的研制与应用

研制了一种高强度平地机刀片铸钢耐磨材料。研究了不同的热处理工艺对铸造刀片材料组织和力学性能的影响。正火之前进行一次正火或退火预热处理可以提高刀片铸钢材料的的强韧性。正火后300℃回火热处理刀片材料具有较高的强度和冲击韧度,热处理的组织为板条状贝氏体铁素体和残余奥氏体,500℃回火出现回火脆性,并介绍了高强度耐磨材料平地机刀刃应用情况。     

低水泥及低胶凝材料用量高强高性能混凝土配制研究

选用JQ-HPC80型井筒专用高性能混凝土外加剂,配制出了低水泥及低胶凝材料用量的高强高性能混凝土,混凝土强度可达到90MPa以上,完全能满足目前煤矿井壁施工需求。重点介绍了高强高性能混凝土配制所用的各种原材料及其性能指标,配合比设计及工作性能、力学性能试验情况。     

刀具涂层材料的现状与发展趋势

切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求发展起来的材料表面改性技术。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。而纳米复合薄膜的出现使薄膜的研究进入了新的领域—纳米领域。TiAlN薄膜是在TiN薄膜基础上发展起来的一种综合性能更为优良的超硬膜,目前已成为膜层研究中的重点课题之一。TiAlN基的多元膜、复合膜、纳米多层膜更是将膜层研究推上新的高度。     

高水充填材料抗压强度研究

高水材料作为煤矿开采充填材料具有很多优点,但目前关于水固比3∶1以上的材料强度研究较少。文章初步研究了原材料配比、水固比、研磨时间对高水材料抗压强度的影响规律。结果表明:水固比为3∶1的条件下,A料B料配比为1∶0.8时高水材料结石体强度最高,为3.11MPa;当水固比为5∶1时,结石体强度大幅度降低,但随A料B料配比增加,结石体抗压强度逐渐增加。A料研磨时间为10min、B料研磨时间为30min的组合,结石体抗压强度最高,3天单轴强度为1.23MPa。     

尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。     

纵轴式掘进机截割功率预测方法与试验验证

为了对纵轴式掘进机在不同工作条件下的截割功率进行预测,采用N.Bilgin在单齿破岩试验方面的结论,分析了截齿与岩石的相互作用过程,研究了定相关和欠相关状态下截割功率的计算方法并建立了相应预测模型。用EBZ260W掘进机对单轴抗压强度为(74±8) MPa的人工岩体进行横摆和升降6个步骤截割试验后发现,升降过程中掘进机对应的截割功率较大,其中向上截割过程最大值达254.1 kW,其余各试验步骤对应的平均截割功率约为掘进机额定功率的20%。按照相似试验条件对各步骤对应的截割功率进行预测计算,通过回归分析发现截割功率预测结果与试验数据线性相关,其最大值和平均值的相关系数分别为0.985和0.982,对应预测公式拟合度达到96.95%和96.34%。研究结果表明,基于单齿破岩试验的截割功率预测模型适用于对纵轴式掘进机的实际截割性能进行预测。     

淹没磨料射流切割金属材料特性分析

以Q235钢板为样板,在完全淹没状态下,分析了切割靶距和切割速度对切割深度的影响,比较了不同喷嘴对钢板切割性能的影响,并得到在指定工况下切割钢板效果最好的喷嘴型号,最后在工程上常用的切割参数条件下提出一个预测切割深度的切割模型,为一般的工程应用提供了参考。     

基于模糊神经网络的数控切割机下料工件的控制研究

分析了数控切割下料切割误差形成机理;分析了基于模糊神经PID技术的数控切割机下料切割控制系统的基本原理;分别讨论了模糊化模块的构成,神经网络的基本结构以及改进遗传算法的基本原理。进行实例研究,研究结果表明模糊神经PID控制技术可以有效地应用于数控切割机下料控制之中。