目錄
前言
第1章 機械巖石破碎理論 1
1.1 巖石的組成與分類 1
1.1.1 巖石的結構與構造 1
1.1.2 巖石的分類 2
1.2 巖石力學性質(zhì) 3
1.2.1 巖石力學特性的基本概念 3
1.2.2 巖石強度理論 8
1.3 機械破巖機理 14
1.3.1 沖擊破巖機理 15
1.3.2 切削破巖機理 18
1.3.3 沖擊-切削破巖機理 27
1.4 機械巖石破碎的應力分布 29
1.4.1 巖石在球齒作用下的應力分布 30
1.4.2 巖石在楔形刃具作用下的應力分布 33
1.5 機械刀具直線與旋轉(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 42
第2章 機械-水射流聯(lián)合破巖理論 45
2.1 水射流基礎知識 45
2.1.1 小孔出流基本理論 45
2.1.2 水射流動壓分布 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分析 62
2.2.3 水射流致裂破巖力學分析 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 機械-水射流聯(lián)合破巖理論研究 86
2.4.1 機械刀具-水射流聯(lián)合破巖機理 86
2.4.2 機械刀具-水射流聯(lián)合破巖力學分析 87
參考文獻 90
第3章 機械-水射流聯(lián)合破巖試驗臺 93
3.1 截齒-水射流聯(lián)合破巖試驗臺 93
3.1.1 機械系統(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 截割機構-水射流聯(lián)合破巖試驗臺 102
3.2.1 傳動系統(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 118
第4章 機械刀具-水射流聯(lián)合破巖 119
4.1 機械刀具-水射流聯(lián)合破巖概述 119
4.2 無水射流截齒工作角度對截割性能的影響 121
4.2.1 仿真模型結構參數(shù) 121
4.2.2 截齒直線破巖的仿真模型建立 121
4.2.3 截齒工作角度對截割性能影響的數(shù)值分析 122
4.2.4 截齒工作角度對截割性能影響的試驗分析 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)合破巖試驗研究 158
4.4.1 試驗目的及內(nèi)容 158
4.4.2 截齒-中心射流聯(lián)合破巖試驗方案及分析 158
4.4.3 截齒-前置式射流聯(lián)合破巖試驗方案及分析 162
4.4.4 截齒-側置式射流聯(lián)合破巖試驗方案及分析 167
4.4.5 截齒-后置式射流聯(lián)合破巖試驗方案及分析 171
4.4.6 不同配置方式對比分析 173
4.5 水射流預裂隙對截齒載荷和磨損的影響 174
4.5.1 不同配置方式預裂隙截齒破巖有限元模型 174
4.5.2 截齒受載與磨損的關系 176
4.5.3 預裂隙對截齒受載和磨損的影響 176
參考文獻 184
第5章 自控水力機械刀具破巖 186
5.1 自控水力截齒結構設計和流場分析 186
5.1.1 自控水力截齒結構設計 186
5.1.2 空載狀態(tài)流場分析 187
5.1.3 噴嘴自由噴射流場分析 190
5.1.4 水射流沖擊巖石流場分析 192
5.2 自控水力截齒動態(tài)響應特性仿真研究 195
5.2.1 動態(tài)響應模型建立 195
5.2.2 動態(tài)響應特性影響因素分析 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程分析 203
5.3.2 自控水力截齒力學特性分析 207
5.4 自控水力截齒試驗研究 210
5.4.1 關閉過程摩擦阻力試驗 210
5.4.2 開啟特性試驗 215
5.4.3 動態(tài)響應特性試驗 219
5.4.4 流量特性試驗 223
5.4.5 破巖特性試驗 226
參考獻 230
第6章 截割機構-水射流聯(lián)合破巖 232
6.1 水射流截割機構 232
6.1.1 水射流截割機構設計方案 232
6.1.2 噴嘴位置與數(shù)量 234
6.1.3 水射流截割機構研制 238
6.2 截割機構破巖性能評價指標建立 240
6.2.1 截割扭矩和推進阻力變化規(guī)律 241
6.2.2 載荷評價特征系數(shù)建立 243
6.3 截割機構破巖性能分析 245
6.3.1 煤巖強度對無水射流截割機構破巖性能影響 245
6.3.2 煤巖強度對水射流截割機構Ⅰ破巖性能影響 250
6.3.3 煤巖強度對水射流截割機構Ⅱ和Ⅲ破巖性能影響 259
6.3.4 水壓對水射流截割機構Ⅲ破巖性能影響 264
6.4 水射流作用對粉塵濃度和截齒磨損影響 270
6.4.1 水射流輔助作用對粉塵濃度的影響 271
6.4.2 水射流作用的降塵機制 274
6.4.3 水射流輔助作用對截齒磨損的影響 275
參考文獻 277
第7章 水射流技術在礦山機械中的應用 278
7.1 水射流在巷道掘進機中的應用 278
7.1.1 高壓水射流半煤巖掘進機 278
7.1.2 高壓水射流掘進機截割部設計 279
7.1.3 高壓旋轉(zhuǎn)密封設計 283
7.2 水射流在液壓鑿巖機中的應用 290
7.2.1 水射流輔助液壓鑿巖機鉆孔機理 291
7.2.2 水射流輔助液壓鑿巖機鉆孔機構設計 291
7.2.3 水射流輔助液壓鑿巖機鉆孔試驗 296
7.3 水射流在采煤機搖臂再制造清洗中的應用 302
7.3.1 搖臂再制造清洗特征 302
7.3.2 水射流清洗流場結構 304
7.3.3 水射流清洗采煤機搖臂試驗研究 306
7.3.4 提高水射流清洗能力措施 310
參考文獻 313
索引 315