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螺旋滚筒式采掘头截割钴结壳的实验研究

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-02-27

6螺方疋滚甸式米掘头截割钻结壳的实验研究英勇,李俊,夏毅敏中南大学机电工程学院,湖南长沙410083随着陆地矿产资源的日趋枯竭和人类对海洋认识的曰益深化,大洋钴结壳资源已经成为世界各国瞩目的21世纪具有商业开发前景的战略资源。根据国内外钴结壳开发研究的经验,钴结壳及其基岩较好的破碎方法中以螺旋滚筒式截齿切削最合适,不仅比能耗较低,而且回采率高,易于控制。目前螺旋滚筒采矿头截割存在的主要问此进行了研究,但由于各理论考虑的角度和假设条件不同,结论也存在很大的差异。对钻结壳岩石破碎机理和截齿力学模型的研究不足,影响了整个钻结壳开采装置的性能和可靠性。为此,本文对截割钻岩层的过程进行了模拟实验研究。

  1螺旋滚筒采掘头实验台的组成整个实验台由模型滚筒钴结壳模拟料滑动小车支架及轨道以及两台电动机液压马达和测试装置等组成。实验台采用机械传动。台功率7.51的交流感应电动机,通过联轴节带动螺旋滚筒模拟采掘头切削动作,同时由台0.75kW的交流感应电动机驱动装载钻结壳模拟料的滑动小车来回运动,模拟采掘头的进给动作,两者配合完成整个采掘头采掘钻结壳的工作。

  5,之间,基岩抗压强度在0.168.2,之间,有理论研究明,基岩抗压强度达到80的概率将小于万分之。我国在,958航基金项目深海技术发展项民010503深海资源开采技术子项目01050302次中对以区钴结壳抗压强度实验共获得了77个数据,其中钴结壳47个数据,钻结壳抗压强度最大为1768逆,最小为1543,平均强度为782数据现出明显的随机性和较大的分布范围。

  鉴于此,我们选用抗压强度大约为35,51的种混凝土试样作为钴结壳的基本模拟实验材料,3混凝土中水泥425号。,黄砍中粗碎石515,1525,678kg,水泥损耗率按l黄砂损耗率按4碎石损耗率按3计,并在模拟料中加入适当的炉渣,方面稍微减小模拟料的抗压强度,另方面增加模拟料中的裂隙,减少截齿的磨损损耗。试样经物理机械特性测试。其抗压3模型滚筒及截齿模型滚筒采用直径为40,壁厚25,的特制无缝钢管加工而成,为2头螺旋滚筒。采掘头模拟截齿使用镐型截齿,材料为20佟,为了增加其硬度,并使其具有较好的抗冲击载荷能力,对截齿头部进行面渗碳处理渗碳长度为35,厚度为0.5,和淬火以及中温回火处理。

  4测试仪器扭矩传感器为北京晶创业科技集团有限公司出品要用于螺旋滚筒切削模拟料过程中扭矩信号和转速信号稳压电源为华东电子仪厂生产的015型直流稳压电源,主要用来提供转矩转速测量仪和光电编码器等测试仪器的工作电源。

  动态电阻应变仪采用浙江黄岩冲信仪器厂生产的0,123动静态电阻应变,主要用来放大电阻应变片测试的截齿所受切削力信号。

  光电编码器为长春峰技术有限公司生产的,13 102412型光电编码器,主要用于实验台牵引速度信号的测量。

  标定仪器主要有截齿压力标定装置个,用于截齿切削力的标定。

  5微机测试系统实验通过插在计算机扩展槽中的,816数据采集卡将由转矩转速传感器光电编码器以及动态电阻应变仪传送过来的模拟信号转换为数字信号,并以数据文件比较。整个测试系统工作原理2.

  6实验本实验在,掘头优化模型的基础上,综合考虑产出钴结壳粒度要求,求出了满足钴结壳粒度要求,掘头能耗也较小的截割速度心平均截距以及牵引速度分别为0.225295爪352.5902310.02取为50计算,然后改变其中的个别参数,研究它们对采掘头力学动力学特性以及能耗等的影响。实验如1实验1实验2截齿顺序布置,平均截距为截割速度,与牵引速度大于最优的和沁;截齿棋盘式布置,平均截距为,截割速度,与牵引速度同实验1;实验3实验4截齿顺序布置,平均截距为截割速度,与牵引速度胃尤的手口;截齿棋盘式布置,平均截距为广截割速度,与牵引速度实验5.截齿顺序布置,平均截距为,截割速度,与牵引速度实验6.截齿棋盘式布置,平均截距为广截割速度,与牵引速度筛对其进行筛分实验,得到粒度等级,025耗,如2.

  实验,拟料破程度参数入粒度等级能量消耗每次实验后,均进行以下的测试工作测试此时采掘头截齿所受的切削阻力与切削阻力的波动特性;采掘头所受的切削力矩及其波动特性;对切削破碎的钴结壳或模拟料进行粒度分析和从上述实验切削力和切削力矩的变化曲线以及破碎产物的筛分实验可以看出1采掘头截齿所受切削力是周期变化的,而且切削力的大小与截齿的配置方式关系不大,当截齿平均切削厚度和截距保持恒定时,切削力仅与模拟料的物理机械+1001粒级钴结壳及模拟料所占的重量百分比;测试采掘头的能量消耗。

  7实验结果及结论单个截齿所受的切削力的波动比较厉害,切削力矩也不断变化,这也是由螺旋滚筒式采掘机构本身所决定所取参数的不同而又相应变化,由于篇幅关系这里仅给出实验1的截齿切削力和力矩变化曲线。

  实验中得到的破碎的钴结壳模拟料称重后,用标准适当降低切削速度,可以增加切肩的厚度,降低钴结壳粉碎程度,并可有效提高钴结壳产出物的块率,但这将导致切削阻力与力矩的增加,同时增加整个采掘头适当增加小车的牵引速度,也即提高采矿机器人壳的块度和块率,但这也同时导致采掘头切削力矩与截齿切削力的增加,产生较大的振动冲击载荷;通过改变采掘头截齿的配置方式,减少同时参加齿轮的几何偏心与运动偏心的相互补偿与转化王晓方沈阳理工大学,辽宁沈阳0045偿,最终都会使齿轮运动误差减小,对提高齿轮传动精度1.十分重要的意义。

  1几何偏心与运动偏心的形成及危害由于齿轮在加工或装配过程中,其回转中心,即基圆中心相对于工件内孔产生偏心,便形成了几何偏心。

  由于机床分度蜗轮的误差及上顶尖偏移,切齿时使得工件回转角速度不均匀,便形成了运动偏心。

  几何偏心的存在将影响啮合线误差的大小,其值可用投影关系计算如下从式中可以看出对啮合线误差的影响是按正弦规律变化的,目口7的变化范围是从,到,并可得出左啮合线误差比右啮合线误差超前220运动偏心的存在最终也影响啮合线误差的大小,其值也可用投影关系计算如下切削的截齿数,能够有效地减少钴结壳的粉碎,提高产出钴结壳的块度,减少切削阻力与力矩,但会使载荷的波动性加剧。

  螺旋滚筒采掘头实验台实验测试证明,采掘头最优工作制度与产出合理粒度的钴结壳之间存在着矛盾,只有合理选择采掘头的截割速度和牵引速度,配以合理的截齿布置,才能使破碎产出的钴结壳及模拟料具有较合理的粒度分布,而且能耗较小,同时采掘头所受的切削力和切削力矩较小,力与力矩的波动也比较平缓。

  从以上分析可,几何偏心与运动偏心最终都影响啮合线误差的大小,几何偏心使实际的齿圈位置与理想位置之间产生径向偏移和分度不均匀,进而影响齿轮转角误差,最终影响齿轮的运动精度;而运动偏心将造成齿廓位移,最终也影响齿轮的运动精度。

  2几何偏心与运动偏心的相互补偿几何偏心与运动偏心对齿轮精度的影响都可以用啮合线误差的大小来描述,而这两种偏心在啮合线上的合成误差为通过上式,采用矩阵的方法可以求得几何偏心的合陶驰东。采掘机械肘。北京煤炭工业出版社,1993.

  8.0.索洛德,等。采矿机械和自动化机组河。北京煤炭工业出8索洛德,8上。格托帕罗夫拉切克。采矿机械与综合机组的设计计算阳。北京煤炭工业出版社,1989.

  编辑毕胜大学机电工程学院设备研究所所长,博士生导师。

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