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基于FEM-DEM弛张筛面和料群耦合系统动态特性研究

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煤炭学报 2023年第S1期48卷 381-391页

作者：宫三朋吴涛高有进明平美张家康张业明王新文河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 郑州煤矿机械集团股份有限公司河南郑州450016 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

针对潮湿细粒矿物在大挠度弹性筛分过程中存在料群堆积及筛面受力较大的问题,提出多球激振联合弹性筛分技术,探究筛分过程中弛张筛面和料群耦合系统在激振球作用下的动态特性。基于有限元法建立空载条件下筛面的运动学仿真模型,分析筛... 详细信息

针对潮湿细粒矿物在大挠度弹性筛分过程中存在料群堆积及筛面受力较大的问题,提出多球激振联合弹性筛分技术,探究筛分过程中弛张筛面和料群耦合系统在激振球作用下的动态特性。基于有限元法建立空载条件下筛面的运动学仿真模型,分析筛面的运动学特性;利用有限元和离散元耦合技术,探究料群对筛面运动学特性的影响规律;提出激振球作用下筛面与料群耦合系统的仿真模型,分析不同激振球个数作用下筛面及料群的动态特性;设计4因素、4水平正交试验方案,利用极差分析和方差分析研究物料颗粒数量、振幅、频率、激振球个数对弹性筛面运动状态和力学特性影响的显著程度;确定重载条件下筛面各因素的最优组合,并验证其准确性。研究结果表明:筛上料群特性对筛面的振幅具有较大影响,当筛面振幅的降低到一定程度时,会导致筛上物料出现堆积现象;采用多球激振筛面的方法能够减小筛面的挠度变形,使筛面整体位移上升,两端受力减小,加载料群的筛面由类周期运动转变为非周期性混沌运动,且基频振幅组成更加复杂,有利于筛上物料运动的活跃性。正交试验及响应优化结果显示:激振球和物料质量为影响弹性筛面运动学和力学特性的显著性因素,且当激振振幅为4 mm,频率为8 Hz,激振球个数为3时,重载工况下的弛张筛面位移最大,受力最小。

关键词：弛张筛面料群耦合系统多球激振参数优化

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巷道掘支过程数值模拟分析及支护优化研究

煤炭技术 2023年第6期42卷 57-61页

作者：杨洋高有进宫三朋李帅河南理工大学河南焦作454000 郑州煤矿机械集团股份有限公司郑州450000

以塔山矿8310工作面进风、运煤巷2310巷道为工程背景,基于FLAC3D软件依据巷道断面及支护参数提出适合塔山矿厚煤层巷道开挖数值模拟方式。通过现场观测、理论分析验证离散元有限差分法模拟开挖方式的合理性及结果可靠性。通过对现有支... 详细信息

以塔山矿8310工作面进风、运煤巷2310巷道为工程背景,基于FLAC3D软件依据巷道断面及支护参数提出适合塔山矿厚煤层巷道开挖数值模拟方式。通过现场观测、理论分析验证离散元有限差分法模拟开挖方式的合理性及结果可靠性。通过对现有支护方式的分析,可以发现当前支护的薄弱区,对二次支护具有指导性意义。并且通过支护方式优化,顶板下沉量降低30%,底鼓量降低36%,两帮移近量降低10.4%,为该类型巷道的支护方案设置与安全高效开采提供了参考。

关键词：矩形巷道围岩数值模拟计算巷道支护

基于剪切弹簧非线性模型的振动弛张筛动力学分析

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煤炭学报 2019年第10期44卷 3241-3249页

作者：宫三朋王新文于驰赵国锋林冬冬徐宁宁朱国辉中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

振动弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭的干法筛分问题,且剪切弹簧的动态特性对其动力学响应以及筛分效果具有重要的影响。为了深入研究振动弛张筛剪切弹簧动态特性与振幅和频率的相关性,建立了基于非线性弹性力、摩擦力和分数导数力的剪切... 详细信息

振动弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭的干法筛分问题,且剪切弹簧的动态特性对其动力学响应以及筛分效果具有重要的影响。为了深入研究振动弛张筛剪切弹簧动态特性与振幅和频率的相关性,建立了基于非线性弹性力、摩擦力和分数导数力的剪切弹簧非线性模型,其中非线性弹性力用来描述剪切弹簧静态非线性弹性,摩擦力和分数导数力分别用来表示剪切弹簧动态特性的振幅相关性和频率相关性。将剪切弹簧动态测试实验结果与所提出模型的理论计算值进行比较分析,结果显示,在描述剪切弹簧动态特性振幅相关性时,剪切弹簧动刚度及滞后角的理论计算值与实验测试值的平均方差分别仅为0.525和0.007,平均误差分别为0.323%和5.580%;在描述剪切弹簧动态特性频率相关性时,剪切弹簧动刚度及滞后角的理论计算值与实验测试值的平均方差分别仅为0.041和0.011,平均误差分别为0.107%和5.260%,该数据表明,建立的模型可较好的描述剪切弹簧的动态特性。将该模型应用于振动弛张筛动力学分析系统中,利用Newmark算法计算了振动弛张筛在不同系统参数条件下的动力学响应,结果表明,由于剪切弹簧动态特性具有振幅和频率相关性,在二阶共振区内,随着剪切弹簧阻尼的增加,系统共振峰值减小且共振频率增加,随着激振力的增加,系统共振峰值增加且共振频率减小,故在研究振动弛张筛动力学响应时,应考虑剪切弹簧动态特性对系统的影响。

关键词：振动弛张筛剪切弹簧非线性模型动力学干法筛分

弛张筛面大挠度非线性弹性变形分析及负载理论研究

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煤炭学报 2024年第8期49卷 3687-3700页

作者：宫三朋吴涛郭嘉良刘博伟赵国锋范俊锴王新文河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 郑州煤矿机械集团股份有限公司河南郑州450016 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

针对弛张筛面大挠度变形理论缺少对筛面材料弹性属性的分析及矿物冲击对筛面挠度变化影响规律的研究,考虑弛张筛面材料的可伸缩性,建立了筛面大挠度非线性弹性变形理论模型,并结合外激励正弦位移函数,首次提出了筛面在不同振幅和频率下... 详细信息

针对弛张筛面大挠度变形理论缺少对筛面材料弹性属性的分析及矿物冲击对筛面挠度变化影响规律的研究,考虑弛张筛面材料的可伸缩性,建立了筛面大挠度非线性弹性变形理论模型,并结合外激励正弦位移函数,首次提出了筛面在不同振幅和频率下的时域表达式;搭建了弛张筛面动力学特性测试平台,验证了理论模型在描述筛面挠曲变化过程中的准确性,通过响应面优化法明晰了大挠度弹性变形理论在描述筛面动态特性时的最优振动参数;结合空载筛面大挠度弹性变形理论提出了颗粒与筛面碰撞时筛面挠曲变化理论,求出了颗粒冲击力下筛面不同运动状态时的挠度曲线,揭示了筛面与矿物颗粒碰撞时不同物理参数对碰撞点局部变形程度的影响规律,并利用仿真试验验证了颗粒碰撞筛面挠曲变化理论表达式在不同初始约束下描述筛面动力学特性的准确性。研究结果表明:静态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率在6%以下,动态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率随着振幅与频率的增大而减小,且这种变化是非线性的;当振幅为7.33 mm、频率为11.75 Hz时各测点理论值与实验值误差率达到最低,筛面中点的平均误差率低于3%;颗粒入射角、撞击点位置、筛面安装倾角和运行状态是影响筛面撞击局部变形程度的重要因素,理论证明了在较大筛面安装倾角和颗粒入射角以及筛面靠近中点位置运动到最高点时,颗粒与筛面碰撞可获得最大初始动能,且碰撞后筛面挠曲变形理论表述撞击点位置与仿真试验结果的平均误差在4 mm以下。

关键词：弛张筛面非线性弹性变形动力学特性颗粒碰撞

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微细电解铣削加工技术研究进展及展望

机床与液压 2023年第8期51卷 145-149页

作者：赵斐牛屾王思儒刘现春宫三朋河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000 洛阳安和压力容器制造有限公司河南洛阳471000

微细电解铣削加工技术具有工具电极无损耗、加工柔性高、与工件材料硬度无关等特点,在金属微结构器件制造领域展现出极具诱惑力的应用前景。通过综合国内外文献资料,按照不同的电解液供给方式介绍微细电解铣削加工技术的研究进展,分析... 详细信息

微细电解铣削加工技术具有工具电极无损耗、加工柔性高、与工件材料硬度无关等特点,在金属微结构器件制造领域展现出极具诱惑力的应用前景。通过综合国内外文献资料,按照不同的电解液供给方式介绍微细电解铣削加工技术的研究进展,分析微细电解铣削加工相关技术研究中存在的不足,并展望该领域的未来发展趋势。

关键词：微细电解铣削加工工具电极金属微结构器件

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基于EDEM的给料机闸门开度研究

煤炭技术 2017年第7期36卷 208-210页

作者：王新文周强宫三朋闫敬民中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

为了研究LDDF2332惯性振动给料机在不同闸门开度时对给料机的影响及闸门所受颗粒物料的压力。通过EDEM对LDDF2332振动给料机进行不同闸门开度的仿真模拟。结果表明:当给料机闸门开度较大时,闸门所受压力较小,压力波动较小,压力与开度近... 详细信息

为了研究LDDF2332惯性振动给料机在不同闸门开度时对给料机的影响及闸门所受颗粒物料的压力。通过EDEM对LDDF2332振动给料机进行不同闸门开度的仿真模拟。结果表明:当给料机闸门开度较大时,闸门所受压力较小,压力波动较小,压力与开度近似线性关系;给料机所受压力和压力波动随开度增大先减小后增大。

关键词：惯性振动给料机闸门开度 EDEM 仿真模拟

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潮湿细粒煤团大挠度弹性碰撞解聚机理研究

煤炭工程 2023年第6期55卷 164-168页

作者：杨洋宫三朋高有进吴涛张家康河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000 郑州煤矿机械集团股份有限公司河南郑州450000

弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭深度筛分的问题,且筛面的弛张运动对潮湿细粒煤团的解聚具有重要的影响。为了深入研究潮湿细粒煤团在大挠度弹性碰撞过程中的解聚机理,基于离散元法中的Bonding Particle模型,建立了大挠度弹性筛面的运动... 详细信息

弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭深度筛分的问题,且筛面的弛张运动对潮湿细粒煤团的解聚具有重要的影响。为了深入研究潮湿细粒煤团在大挠度弹性碰撞过程中的解聚机理,基于离散元法中的Bonding Particle模型,建立了大挠度弹性筛面的运动学仿真模型;通过再开发后接触模型,实现粘结成团的等径细粒煤炭替换大颗粒煤炭;并对细粒煤团与大挠度弹性筛面的碰撞过程进行了仿真分析,探究了筛面振幅、频率以及细粒煤团与弹性筛面碰撞速度对细粒煤团解聚程度的影响规律。结果表明:细粒煤团的解聚程度随筛面振幅及频率的增加而增大,随着煤团与筛面碰撞速度的增加先增大后减小,且碰撞次数随频率的增加而增大。

关键词：弛张筛小颗粒聚团大挠度弹性筛面解聚机理运动学仿真离散元法

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弛张筛浮动筛框与主动筛框合理质量比的研究

煤炭科学技术 2019年第11期47卷 164-169页

作者：王新文魏红波宫三朋朱国辉宋洁尘中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

为了丰富国内弛张筛关键结构部件的设计参考依据,对弛张筛浮动筛框与主动筛框的质量比进行了研究。建立了弛张筛有阻尼的力学模型,绘制了主、浮筛框幅频特性曲线,分析了质量比对弛张筛振幅稳定性的影响,设计并制作了一台半工业性弛张筛... 详细信息

为了丰富国内弛张筛关键结构部件的设计参考依据,对弛张筛浮动筛框与主动筛框的质量比进行了研究。建立了弛张筛有阻尼的力学模型,绘制了主、浮筛框幅频特性曲线,分析了质量比对弛张筛振幅稳定性的影响,设计并制作了一台半工业性弛张筛,进行了试验验证。结果表明:剪切弹簧刚度不变时,质量比增加,主、浮筛框的幅频特性曲线左移,主、浮筛框振幅降低;弛张筛加入物料后,振动系统的二阶共振频率会发生漂移,应选择合适的质量比,使其漂移幅度10%以内;在设计条件能满足的前提下,应增加质量比,以减少物料质量对弛张筛振幅的影响,为弛张筛的合理设计提供参考依据。

关键词：振动弛张筛主浮筛框质量比力学模型幅频特性曲线

综采工作面智能化远程集中恒压供液系统研究与应用

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中国煤炭 2023年第4期49卷 45-49页

作者：郭嘉良宫三朋河南理工大学机械与动力工程学院河南省焦作市454003

针对河南能源集团焦煤公司中马村煤矿(以下简称“中马村矿”)综采工作面一面一乳化液泵站供液配置方案现存问题,研究了满足综采工作面需求的智能化远程集中恒压供液系统。分析了中马村矿乳化液泵站供液现状,并详细介绍了中马村矿综采工... 详细信息

针对河南能源集团焦煤公司中马村煤矿(以下简称“中马村矿”)综采工作面一面一乳化液泵站供液配置方案现存问题,研究了满足综采工作面需求的智能化远程集中恒压供液系统。分析了中马村矿乳化液泵站供液现状,并详细介绍了中马村矿综采工作面智能化远程集中恒压供液具体实施方案。实际应用表明,该方案能够满足中马村矿综采工作面液压支架动作快速、自动跟机、成组拉架的工作需要,不仅降低了工序能耗和设备噪音,而且实现了无人值守,同时减少了综采工作面搬家倒面部分安拆工作量和人员占用,综合效益显著。

关键词：综采工作面乳化液泵站远程集中恒压供液智能化泵站