目錄
前言
第1章 機(jī)械巖石破碎理論 1
1.1 巖石的組成與分類(lèi) 1
1.1.1 巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 1
1.1.2 巖石的分類(lèi) 2
1.2 巖石力學(xué)性質(zhì) 3
1.2.1 巖石力學(xué)特性的基本概念 3
1.2.2 巖石強(qiáng)度理論 8
1.3 機(jī)械破巖機(jī)理 14
1.3.1 沖擊破巖機(jī)理 15
1.3.2 切削破巖機(jī)理 18
1.3.3 沖擊-切削破巖機(jī)理 27
1.4 機(jī)械巖石破碎的應(yīng)力分布 29
1.4.1 巖石在球齒作用下的應(yīng)力分布 30
1.4.2 巖石在楔形刃具作用下的應(yīng)力分布 33
1.5 機(jī)械刀具直線與旋轉(zhuǎn)破巖一致性分析 35
1.5.1 截齒與煤巖互作用數(shù)值模型 35
1.5.2 一致性分析 37
參考文獻(xiàn) 42
第2章 機(jī)械-水射流聯(lián)合破巖理論 45
2.1 水射流基礎(chǔ)知識(shí) 45
2.1.1 小孔出流基本理論 45
2.1.2 水射流動(dòng)壓分布 48
2.1.3 水射流打擊力 51
2.1.4 水射流劈裂特性 54
2.1.5 水射流沖擊波 58
2.2 水射流破巖理論研究 61
2.2.1 高壓水射流破巖理論 61
2.2.2 水射流沖擊破巖力學(xué)分析 62
2.2.3 水射流致裂破巖力學(xué)分析 69
2.3 高壓水射流破巖仿真研究 71
2.3.1 光滑粒子流法理論 72
2.3.2 水射流沖擊破巖數(shù)值模擬 74
2.4 機(jī)械-水射流聯(lián)合破巖理論研究 86
2.4.1 機(jī)械刀具-水射流聯(lián)合破巖機(jī)理 86
2.4.2 機(jī)械刀具-水射流聯(lián)合破巖力學(xué)分析 87
參考文獻(xiàn) 90
第3章 機(jī)械-水射流聯(lián)合破巖試驗(yàn)臺(tái) 93
3.1 截齒-水射流聯(lián)合破巖試驗(yàn)臺(tái) 93
3.1.1 機(jī)械系統(tǒng) 94
3.1.2 液壓系統(tǒng) 95
3.1.3 高壓水系統(tǒng) 95
3.1.4 測(cè)試系統(tǒng) 96
3.1.5 不同配置方式截齒-水射流系統(tǒng)的研制 96
3.2 截割機(jī)構(gòu)-水射流聯(lián)合破巖試驗(yàn)臺(tái) 102
3.2.1 傳動(dòng)系統(tǒng) 103
3.2.2 高壓水發(fā)生系統(tǒng) 104
3.2.3 高壓水旋轉(zhuǎn)密封裝置 106
3.3 模擬煤巖制備 111
3.3.1 模擬煤巖相似條件 112
3.3.2 模擬煤巖配比研究 113
參考文獻(xiàn) 118
第4章 機(jī)械刀具-水射流聯(lián)合破巖 119
4.1 機(jī)械刀具-水射流聯(lián)合破巖概述 119
4.2 無(wú)水射流截齒工作角度對(duì)截割性能的影響 121
4.2.1 仿真模型結(jié)構(gòu)參數(shù) 121
4.2.2 截齒直線破巖的仿真模型建立 121
4.2.3 截齒工作角度對(duì)截割性能影響的數(shù)值分析 122
4.2.4 截齒工作角度對(duì)截割性能影響的試驗(yàn)分析 127
4.3 截齒-高壓水射流聯(lián)合破巖仿真研究 133
4.3.1 仿真模型建立及基本參數(shù) 133
4.3.2 截齒-中心射流聯(lián)合破巖數(shù)值模擬 135
4.3.3 截齒-前置式射流聯(lián)合破巖數(shù)值模擬 139
4.3.4 截齒-側(cè)置式射流聯(lián)合破巖數(shù)值模擬 147
4.3.5 截齒-后置式射流聯(lián)合破巖數(shù)值模擬 153
4.3.6 不同配置方式對(duì)比分析 155
4.4 截齒-高壓水射流不同配置方式聯(lián)合破巖試驗(yàn)研究 158
4.4.1 試驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容 158
4.4.2 截齒-中心射流聯(lián)合破巖試驗(yàn)方案及分析 158
4.4.3 截齒-前置式射流聯(lián)合破巖試驗(yàn)方案及分析 162
4.4.4 截齒-側(cè)置式射流聯(lián)合破巖試驗(yàn)方案及分析 167
4.4.5 截齒-后置式射流聯(lián)合破巖試驗(yàn)方案及分析 171
4.4.6 不同配置方式對(duì)比分析 173
4.5 水射流預(yù)裂隙對(duì)截齒載荷和磨損的影響 174
4.5.1 不同配置方式預(yù)裂隙截齒破巖有限元模型 174
4.5.2 截齒受載與磨損的關(guān)系 176
4.5.3 預(yù)裂隙對(duì)截齒受載和磨損的影響 176
參考文獻(xiàn) 184
第5章 自控水力機(jī)械刀具破巖 186
5.1 自控水力截齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和流場(chǎng)分析 186
5.1.1 自控水力截齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 186
5.1.2 空載狀態(tài)流場(chǎng)分析 187
5.1.3 噴嘴自由噴射流場(chǎng)分析 190
5.1.4 水射流沖擊巖石流場(chǎng)分析 192
5.2 自控水力截齒動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性仿真研究 195
5.2.1 動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型建立 195
5.2.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性影響因素分析 198
5.3 自控水力截齒破巖特性仿真研究 202
5.3.1 自控水力截齒破巖過(guò)程分析 203
5.3.2 自控水力截齒力學(xué)特性分析 207
5.4 自控水力截齒試驗(yàn)研究 210
5.4.1 關(guān)閉過(guò)程摩擦阻力試驗(yàn) 210
5.4.2 開(kāi)啟特性試驗(yàn) 215
5.4.3 動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性試驗(yàn) 219
5.4.4 流量特性試驗(yàn) 223
5.4.5 破巖特性試驗(yàn) 226
參考獻(xiàn) 230
第6章 截割機(jī)構(gòu)-水射流聯(lián)合破巖 232
6.1 水射流截割機(jī)構(gòu) 232
6.1.1 水射流截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 232
6.1.2 噴嘴位置與數(shù)量 234
6.1.3 水射流截割機(jī)構(gòu)研制 238
6.2 截割機(jī)構(gòu)破巖性能評(píng)價(jià)指標(biāo)建立 240
6.2.1 截割扭矩和推進(jìn)阻力變化規(guī)律 241
6.2.2 載荷評(píng)價(jià)特征系數(shù)建立 243
6.3 截割機(jī)構(gòu)破巖性能分析 245
6.3.1 煤巖強(qiáng)度對(duì)無(wú)水射流截割機(jī)構(gòu)破巖性能影響 245
6.3.2 煤巖強(qiáng)度對(duì)水射流截割機(jī)構(gòu)Ⅰ破巖性能影響 250
6.3.3 煤巖強(qiáng)度對(duì)水射流截割機(jī)構(gòu)Ⅱ和Ⅲ破巖性能影響 259
6.3.4 水壓對(duì)水射流截割機(jī)構(gòu)Ⅲ破巖性能影響 264
6.4 水射流作用對(duì)粉塵濃度和截齒磨損影響 270
6.4.1 水射流輔助作用對(duì)粉塵濃度的影響 271
6.4.2 水射流作用的降塵機(jī)制 274
6.4.3 水射流輔助作用對(duì)截齒磨損的影響 275
參考文獻(xiàn) 277
第7章 水射流技術(shù)在礦山機(jī)械中的應(yīng)用 278
7.1 水射流在巷道掘進(jìn)機(jī)中的應(yīng)用 278
7.1.1 高壓水射流半煤巖掘進(jìn)機(jī) 278
7.1.2 高壓水射流掘進(jìn)機(jī)截割部設(shè)計(jì) 279
7.1.3 高壓旋轉(zhuǎn)密封設(shè)計(jì) 283
7.2 水射流在液壓鑿巖機(jī)中的應(yīng)用 290
7.2.1 水射流輔助液壓鑿巖機(jī)鉆孔機(jī)理 291
7.2.2 水射流輔助液壓鑿巖機(jī)鉆孔機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 291
7.2.3 水射流輔助液壓鑿巖機(jī)鉆孔試驗(yàn) 296
7.3 水射流在采煤機(jī)搖臂再制造清洗中的應(yīng)用 302
7.3.1 搖臂再制造清洗特征 302
7.3.2 水射流清洗流場(chǎng)結(jié)構(gòu) 304
7.3.3 水射流清洗采煤機(jī)搖臂試驗(yàn)研究 306
7.3.4 提高水射流清洗能力措施 310
參考文獻(xiàn) 313
索引 315