反击式破碎机冲击破碎力有限元仿真分析

运用ANSYS/LS-DYNA软件,对反击式破碎机冲击破碎力进行了仿真分析。为了研究岩石在板锤和反击板作用下的破碎效应对打击力的影响,采用了考虑失效的岩石本构模型—塑性随动模型。即当岩石某个部位的应变超过其失效应变时,该部位将发生失效,以此模拟岩石在打击过程中发生破碎时对冲击破碎力的影响。结果表明:当冲击速度较小时,打击力与冲击速度呈线性关系;当冲击速度较大,岩石的应变超过其失效应变时,打击力与冲击速度呈二次曲线的关系。同时,对打击岩石不同部位时的打击力进行了仿真,得到了一些有益的结论。     

冲击载荷作用下块煤的断裂破碎行为研究

块煤破碎是获得小粒度煤的主要途径,而冲击破碎是目前广泛使用的块煤破碎方法。用裂纹扩展理论对冲击载荷作用下块煤的断裂破碎行为进行分析,得到块煤内部由应力波导致的裂纹扩展速度和瞬时裂纹长度的函数表示,给出块煤在冲击载荷作用下的断裂破碎准则。选择不同粒度的块煤进行冲击实验,实验结果表明断裂破碎准则可有效判别冲击载荷作用下块煤的断裂破碎情况,可作为冲击破碎机械初步选型的依据。     

水果冲击破碎理论研究与应用

在分析传统果蔬破碎方法的基础上,提出了将冲击破碎理论应用于水果破碎机上的技术方案.分别用苹果和杏等物料对破碎机进行破碎试验.试验结果表明:水果冲击破碎机能提高压榨出汁率,降低能耗.     

圆锥破碎机定锥结构分析及优化

依据层压破碎理论、破碎力理论计算公式确定破碎机定锥的破碎力分布情况,再结合ANSYS有限元软件对其进行静力分析,揭示其位移变形和应力分布规律,从而为破碎机定锥结构优化提供合理依据。通过多方案的有限元分析,获得了较优的定锥结构。     

基于单次料层冲击破碎质量模型的球磨选择函数

为提高球磨破碎效率,以及构建球磨装置的颗粒破碎过程模型,开展了基于单次料层冲击破碎质量模型的球磨选择函数研究。根据料层夹持形态与落球冲击试验,将料层破碎分为低冲击能下的未完全破碎和高冲击能量下的完全破碎两种状态。分析了单位质量能耗特性和细颗粒对夹持破碎质量的影响,分别建立了两种破碎状态下的料层冲击破碎质量模型。结合冲击能量谱,构建了基于单次料层冲击破碎质量模型的球磨选择函数,将介质球径、颗粒特性等影响球磨破碎效率的参数纳入到选择函数中。     

近球壁射流空泡溃灭对微细颗粒破碎效果的影响

为有效解决大规模机械粉体制备中存在的微细颗粒团聚和粉磨极限等问题，采用了空化射流冲击结合磨介研磨的微细颗粒制备方法，并对近球壁空化射流有效冲击破碎颗粒开展了研究。理论分析了近球壁空泡溃灭对微细颗粒的冲击特性，得出了颗粒冲击破碎的有效量纲一距离及临界空泡最大半径；通过空化射流冲击球壁的数值模拟仿真，分析了喷嘴入口压力和靶距对近球壁空泡分布的影响。为验证理论与数值分析结果，开展了基于靶距、转速率、颗粒质量分数和喷嘴数目等多因素的石英砂球磨空化破碎对比实验，实验结果与理论和数值分析结果吻合良好，验证了此方法的有效性。研究结果表明：空化冲击结合磨介研磨微细颗粒的破碎率比单一研磨微细颗粒的破碎率更高；在空化射流入口压力5 MPa下，靶距和转速率是石英砂微细颗粒破碎效果的主要影响因素，其次是喷嘴数目。     

新型惯性圆锥破碎机的减振性能

利用空间连杆机构设计了一种新型的更大破碎比、更小振幅的惯性圆锥破碎机。主副激振器在电机的驱动下同时旋转,产生圆锥摆动和相位相反、大小相等的惯性离心力,以平衡惯性圆锥破碎机工作工程中产生的不平衡惯性力,同时连杆将副激振器产生的惯性离心力反馈给破碎主轴,达到增大破碎力、提高破碎效果的目的。理论计算与样机试验验证了该设计的减振与增大破碎力效果。     

新型旋转冲击动力头机械设计

为提高破碎动力头工作效率,在研究冲击破碎机理的基础上,通过岩石冲击破碎动力学试验分析,应用能量传递守恒原理,开发设计了一种新型的具有旋转冲击功能特征的液、气压混合冲击破碎机械,其创新之处是该机械打破传统的单作用直线冲击破碎观念,通过增加液压旋转冲击机构,实现钎杆冲击时既产生轴向冲击力又产生径向离心力的合成冲击效果,达到了更加高效的破碎目的,该设计获得国家发明专利。     

基于层压破碎理论的圆锥破碎机破碎力分析及运动学研究

针对圆锥破碎机设计过程中存在的实际问题,分析破碎力的相关影响因素及其在动锥母线方向的分布情况;基于层压破碎理论,深入研究破碎力在破碎层内的分布情况及相应计算方法,从而构建用于获得破碎力在整个动锥伞状表面分布情况的计算方法;基于破碎力信息,结合圆锥破碎机的工作机理与结构特点,计算各关键摩擦副的载荷情况,对圆锥破碎机在工作状态下的运动学特性进行深入研究,获得工作状态下关键摩擦副摩擦因数的合理设计范围,以及圆锥破碎机偏离正常工作状态时润滑油的温度变化情况,从而为圆锥破碎机载荷信息的求取提供技术方法,为国产新型高效圆锥破碎机的研发提供理论依据.     

水射流辅助截齿破碎钴结壳

建立了水射流辅助截齿破碎钴结壳的力学模型,通过仿真研究获取了水射流系统参数与截齿在钴结壳表面切出初始裂纹所需最小破碎力的作用规律。仿真结果表明:当水射流的作用点和截齿的作用点不重合时,水射流的辅助破碎不仅不能减小截齿所需的破碎力,反而会增加截齿所需的破碎力;当水射流的作用点和截齿的作用点重合时,水射流的辅助破碎能有效减小截齿所需的破碎力;与纯截齿破碎钴结壳相比,当水射流的压力为5 MPa时,截齿所需的破碎力下降幅度约为50%;随着水射流系统工作压力的增加,水射流系统的辅助破碎作用越强。     

凸曲面拼接模具球头铣刀的瞬时铣削力预测

在曲面模具拼接区域球头铣刀铣削过程中，刀具载荷变化大，瞬态铣削力有突变现象，影响模具拼接区域的加工精度和表面质量。为了预测拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力，首先,建立考虑冲击振动的球头铣刀三维次摆线轨迹方程，得到瞬时未变形切屑厚度模型；然后,基于铣削微元的思想，建立凸曲面双硬度拼接模具球头铣刀的瞬态铣削力模型，该模型能够综合考虑拼接区冲击振动、硬度变化、刀具工件切触角度变化对瞬态铣削力的影响；最后,进行凸曲面拼接区域球头铣刀铣削加工实验。实验结果表明，预报的瞬态铣削力和实验测量结果在幅值上和变化趋势上具有一致性，在平稳切削时最大铣削力预测误差值基本在15%以内，验证了该模型能有效地预报凸曲面模具拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力。     

考虑结合面和轴向力的主轴系统动力学特性

汽车覆盖件淬硬钢模具由于硬度高,在铣削过程中动态铣削力大,易发生颤振,而主轴系统动力学特性直接影响铣削稳定性。为了准确建立主轴系统动力学模型,考虑主轴系统铣削状态下产生的轴向铣削力和离心力对主轴结合面接触刚度的影响。通过分析得到,轴向铣削力对主轴结合面接触刚度有强化作用,使主轴系统固有频率有微小的增加;而离心力对结合面接触刚度有软化作用,随着主轴转速升高,系统的固有频率减小,尤其高转速时主轴系统的动力学特性偏差较大,对比而言离心力的软化作用多于轴向铣削力的强化作用,故主轴系统在铣削过程中动力学特性相比静止无载状态下仍是软化现象;分析结合面预紧力、刀具参数等因素对主轴系统动力学特性的影响规律,为准确分析主轴系统动力学特性和预测铣削稳定性提供理论参考。     

基于铣削力精确建模的工件表面让刀误差预测分析

航空航天制造业结构件的高速铣削加工中,在切削力作用下由整体铣削刀具挠度变形所引起的工件表面让刀误差,严重制约零件的加工精度和效率。针对这一问题,通过建立铣削力精确预测模型,结合刀具刚度特点,对工件让刀误差进行预测分析。将切削速度和刀具前角对切削力的影响规律引入二维直角单位切削力预测模型,并通过试验进行相关系数标定。借助等效前角将直角切削力预测系数应用到斜角切削力的预测,通过矢量叠加构建整体刀具三维切削力模型。分析刀具挠度变形对铣削层厚度及铣削接触中心角范围影响规律。基于离散化的刀具模型和切削力模型,建立铣削载荷条件下刀具等效直径悬臂梁模型弯曲变形计算方法。构建以刀具变形对铣削过程影响作用规律为反馈的刚性工件表面让刀误差及切削力柔性预测模型,通过整体铣刀铣削试验验证所建立理论模型的预测精度。     

整体式立铣刀三维建模及切削力预测研究

针对立铣刀三维建模困难及铣削时切削力难以预测等问题,根据微分几何原理建立立铣刀数学模型。基于数学模型将铣刀切削刃离散成斜角切削单元,根据剪切区应力、应变和温度控制方程,由材料本构方程计算流动应力,通过坐标变换关系建立铣削力预测模型。得到的铣削力与已有铣削试验数据一致,验证了铣削力模型的有效性。     

薄壁件不一致刀齿铣削时铣削力系数构造与预测

针对薄壁件铣削过程中刀齿半径不一致现象引起的铣削力系数计算失真问题,提出构造刀齿半径不一致时的实际铣削力系数,并采用核偏最小二乘法对不同铣削用量时的实际铣削力系数进行预测。针对两齿螺旋铣刀铣削过程推导理论铣削力系数,根据刀齿半径不一致铣削过程引入名义铣削力,推导刀齿半径误差,构造实际铣削力系数;基于核分析方法突出的非线性分析及预测能力,提出采用核偏最小二乘法在高维空间建立实际铣削力系数关于铣削用量及其组合量的预测模型,分析该方法中核主元个数、高斯核函数核参数对预测模型精度的影响并确定其取值范围。最后分析考虑刀齿半径误差与不考虑时的铣削力系数,并比较核偏最小二乘预测方法与偏最小二乘预测方法,结果表明所提铣削力系数构造过程及预测方法具有较高的计算精度和预测能力。     

基于数控高速铣齿机切削力模型的切削用量优化

依据常规金属切削加工的特点和原理,对数控高速铣齿加工的铣削力大小进行监测.采用统计分析软件STATISTICA建立高速铣齿的切削力模型,分析铣削速度和进给速度对铣削力的影响,并以最大生产效率为目标,使用MATLAB对铣削用量进行优化分析,从而提高铣齿加工效率.     

一种新型的广义铣削力模型

基于微分几何理论建立了任意形状铣刀的数学模型,给出适用于任意形状铣刀的三维单元铣削力模型。该铣削力模型考虑了铣刀的法向前角,认为作用单元体上的铣削力由作用于前后刀面上的正压力和摩擦力组成,并表示为与瞬时切厚有关的非线性函数。     

PCBN端铣刀精铣淬火钢时刀具合理几何参数的选择

通过铣削试验研究了PCBN端铣刀精密铣削淬火钢时刀具几何参数的选择,根据刀具最大耐用度原则确定了合理的刀具几何参数,并结合铣削力试验结果从理论上探讨了刀具几何参数对其耐用度的影响机理。     

Dynamic Force Modelling for a Ball-End Milling Cutter Based on the Merchant Oblique Cutting Theory

A new dynamic force model for a ball-end milling cutter is presented in this paper. Based on the principle of the power remaining constant in cuts, the Merchant oblique cutting theory has been successfully used for the differential cutting edge segment of a ball-end milling cutter. A concise method for characterising the relationship of the complex geometry of a ball-end milling cutter and the milling process variables is determined, so that the force coefficients can be decomposed. The geometric property of a ball-end milling cutter and the dynamics of the milling process are integrated into the general model to eliminate the need for the experimental calibration of each cutter geometry and milling process variable. The milling experiments prove that this model can predict accurately the cutting forces in three Cartesian directions.     

基于Windows98的铣削力数据处理软件的设计

采用正交回归法和VisualC++6 .0语言开发了基于Windows98环境的铣削力试验数据处理软件 ,介绍了软件系统的设计原理、各子系统模块的功能及其实现方法 ,并通过 4 0MnV非调质钢的铣削力试验验证了该软件的使用性能