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热处理对42CrMo钢截齿微观组织与力学性能的影响

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金属热处理 2023年第6期48卷 1-8页

作者：袁志钟王梦飞段旭斌杨海峰李表敏罗锐赵小强程晓农江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 镇江市宝偃工程机械有限公司江苏镇江212010

以国外同类产品为参考,采用复相处理以及局部感应淬火等多种热处理工艺,研究了42CrMo钢截齿的硬度、冲击吸收能量,并表征了微观组织、断口形貌等,分析了热处理工艺对微观组织和力学性能的影响。结果表明,复相热处理工艺的组织均为下贝氏... 详细信息

以国外同类产品为参考,采用复相处理以及局部感应淬火等多种热处理工艺,研究了42CrMo钢截齿的硬度、冲击吸收能量,并表征了微观组织、断口形貌等,分析了热处理工艺对微观组织和力学性能的影响。结果表明,复相热处理工艺的组织均为下贝氏体/马氏体(LB/M)以及少量残留奥氏体(RA),晶粒更细小且LB具有更好的综合力学性能,比淬火和低温回火(Q-T)工艺的冲击吸收能量更高;局部感应淬火工艺不但冲击吸收能量和齿头硬度最高,而且实现了齿头硬、齿柄软的轴向硬度分布,利于延长服役寿命;Q-T工艺处理后的试样冲击断口呈解理脆断形貌,复相处理的试样呈准解理断裂形貌,局部感应淬火处理的冲击试样呈韧性断裂形貌,得益于调质态(Q&T)组织的优良力学性能。试验数据表明,调质和局部感应淬火的热处理工艺更适合用于硬基材作业的截齿产品。

关键词： 42CrMo钢截齿热处理工艺微观组织力学性能

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截齿磨损程度的多特征信号融合识别研究

工程设计学报 2018年第3期25卷 278-287页

作者：张强刘志恒王海舰张赫哲辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000 矿物加工科学与技术国家重点实验室北京100160

为了解决采煤机开采过程中截齿磨损程度在线监测和状态识别的工程难题,提出一种基于多特征信号融合的截齿磨损程度识别方法。搭建截齿磨损程度监测实验台,分别测试提取不同磨损程度截齿截割过程中的振动加速度信号、声发射信号、红外热... 详细信息

为了解决采煤机开采过程中截齿磨损程度在线监测和状态识别的工程难题,提出一种基于多特征信号融合的截齿磨损程度识别方法。搭建截齿磨损程度监测实验台,分别测试提取不同磨损程度截齿截割过程中的振动加速度信号、声发射信号、红外热像信号和电机电流信号,建立了截齿截割的多传感信号数据样本库;针对数据样本库中两相邻磨损状态截齿特征样本存在数据交集、系统识别精度低的问题,构建最小模糊度优化模型并计算各特征信号的最优模糊隶属度函数,获取特征样本最大隶属度。构建截齿磨损程度的神经网络识别模型,运用多特征数据样本对Back-Propagation(BP)神经网络进行学习和训练。实验结果表明:BP神经网络识别模型的识别结果和试样的实际磨损程度类别相同,此识别模型能够对截齿磨损程度类型进行实时监测和准确识别。研究结果为实际工程中截齿监测和更换提供了解决方案。

关键词：截齿磨损程度振动信号声发射信号红外热像信号电机电流信号

基于弹-塑-断裂理论的镐型截齿截割机理研究与实验验证

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振动与冲击 2021年第3期40卷 165-171,194页

作者：王鑫徐兰欣陈洪月白杨溪陈洪岩辽宁工程技术大学矿产资源开发利用技术及装备研究院辽宁阜新123000 西安科技大学管理学院西安710054 辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心辽宁阜新123000

为研究镐型截齿在截割煤岩过程中的截割机理,建立镐型截齿外轮廓的数学模型,基于弹性力学、塑性力学和断裂力学等理论,提出了煤岩截齿截割力作用下发生弹-塑-断裂失稳理论模型,以此来描述截齿截割煤岩机理,并依据理论模型分别推导出煤... 详细信息

为研究镐型截齿在截割煤岩过程中的截割机理,建立镐型截齿外轮廓的数学模型,基于弹性力学、塑性力学和断裂力学等理论,提出了煤岩截齿截割力作用下发生弹-塑-断裂失稳理论模型,以此来描述截齿截割煤岩机理,并依据理论模型分别推导出煤岩在弹性变形、塑性变形和断裂失稳状态下截齿截割力以及煤岩应力表达式。最后采用自主搭建实验设备进行不同截割倾角的镐型截齿截割煤岩实验,实验结果表明:煤岩在截齿截割力作用过程中,随着截齿截割深度的增加,截齿与煤岩的接触面积逐步增大,煤岩存在弹性变形阶段、塑性变形阶段以及断裂失稳阶段并与理论模型相符;截割倾角为90°、75°、60°时,截齿截割阻力理论值与实验值的均方根误差分别为0.082 kN、0.199 kN、0.204 kN,理论值与实验值相差较小,验证理论模型的正确性。

关键词：截齿截割机理弹塑性力学断裂力学

钎料层厚度对两种不同截齿工作过程接头应力的影响

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煤炭学报 2019年第9期44卷 2914-2922页

作者：何源福夏毅敏赵先琼乔硕宁波中南大学机电工程学院

为了探究镐型截齿的硬质合金头脱落现象,针对普通截齿与耐磨截齿,研究镐型截齿工作过程中的钎焊接头应力分布情况以及钎料层厚度对接头应力的影响特征。利用ANSYS软件,分别建立普通截齿与耐磨截齿的弹塑性热力学模型,对两种镐型截齿进行... 详细信息

为了探究镐型截齿的硬质合金头脱落现象,针对普通截齿与耐磨截齿,研究镐型截齿工作过程中的钎焊接头应力分布情况以及钎料层厚度对接头应力的影响特征。利用ANSYS软件,分别建立普通截齿与耐磨截齿的弹塑性热力学模型,对两种镐型截齿进行热-结构顺序耦合分析,得到其钎焊残余应力分布,用实验验证模型正确性。将截齿破岩时的工作温度及外部载荷施加到钎焊残余应力模型上,仿真得到镐型截齿工作时钎焊接头的应力分布规律。分析结果表明:①未工作状态下,两种镐型截齿的钎料层与硬质合金头交界面处均出现最大钎焊残余应力,容易发生因热应力过大导致的钎缝开裂。②工作状态下,截齿的径向路径上,普通截齿与耐磨截齿的钎焊接头应力最大值近乎相等,均达到210MPa左右,但其最大应力出现的位置不同,分别位于钎料层与刀体的交界面以及钎料层与硬质合金头的交界面处;轴向路径上,两种镐型截齿的应力最大值相差不大,且均出现在钎焊接头外表面处。耐磨层对镐型截齿整体应力的分布影响不大,但却使得镐型截齿最大应力出现的位置发生了偏移,使得镐型截齿硬质合金头脱落的危险位置发生变化。③普通截齿与耐磨截齿均在钎料层厚度为0.1mm时得到接头应力最小值,此时镐型截齿钎焊接头的连接性能最好。

关键词：钎料层厚度截齿钎焊接头应力耐磨层残余应力工作过程

截线间距与截齿截深的比值对截齿截割力的影响

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煤炭技术 2022年第2期41卷 203-205页

作者：逯振国李长江王洪斌王志文山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

为了研究截齿在破岩过程中的截割力,进一步提升截齿截割效率,用SolidWorks建立了截齿截割岩石的三维模型,使用HYPERMESH对模型进行网格划分,利用ANSYS/LS-DYNA动态仿真软件,建立了截齿破岩三维有限元模型,采用Holmquist-Johnson-cook(H... 详细信息

为了研究截齿在破岩过程中的截割力,进一步提升截齿截割效率,用SolidWorks建立了截齿截割岩石的三维模型,使用HYPERMESH对模型进行网格划分,利用ANSYS/LS-DYNA动态仿真软件,建立了截齿破岩三维有限元模型,采用Holmquist-Johnson-cook(HJC)模型对岩石材料进行了数值模拟,研究了切削厚度分别为2.5、5、7.5 mm时,不同截齿中线间距所对应的截线间距与截齿截深的比值对截齿截割力的影响,结果表明:改变截线间距来改变截线间距与截齿截深的比值时,截齿所受的截割力会产生波动,不同的截齿截深所造成的截齿最小作用力对应的比值不同;同时,截齿截深所影响的截齿作用力在实验中占较大一部分,因此,在合适的截齿截深的条件下,合理改变截线间距与截齿截深的比值可以有效减少截齿所受的截割作用力,提高截齿的寿命。

关键词：截齿截线间距截深截割力

截齿表面耐磨钛合金的SPS烧结工艺及微观组织研究

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煤炭技术 2022年第8期41卷 185-186页

作者：徐靖孙道彬葛升平黑龙江科技大学工程训练与基础实验中心哈尔滨150020

为了得到高硬度和高耐磨的采煤机截齿齿体表面耐磨材料,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备得到钛合金,对所制备钛合金的微观组织形貌和力学特性开展了表征研究,结果表明:所制备的钛合金主要由板条状和等轴状钛构成,其致密度高、硬度大,... 详细信息

为了得到高硬度和高耐磨的采煤机截齿齿体表面耐磨材料,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备得到钛合金,对所制备钛合金的微观组织形貌和力学特性开展了表征研究,结果表明:所制备的钛合金主要由板条状和等轴状钛构成,其致密度高、硬度大,可以作为齿体表面耐磨材料使用。

关键词：截齿钛合金 SPS 耐磨

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掘进机截齿振动疲劳寿命预估与参数优化

机械传动 2024年第5期48卷 1-9页

作者：何洋李晓豁席亚兵辽宁工业大学汽车与交通工程学院辽宁锦州121000 广东文理职业学院机电工程系广东湛江524400 三一重型装备有限公司研究院辽宁沈阳110020

为了确定掘进机截齿的振动疲劳寿命和影响因素,根据截齿的力学模型,建立其动力学方程,计算加速度响应谱,并将其作为截齿振动的激励;依据Miner疲劳损伤原理,借助Workbench对其有限元模型进行模态分析、随机振动分析、响应谱分析,获取截... 详细信息

为了确定掘进机截齿的振动疲劳寿命和影响因素,根据截齿的力学模型,建立其动力学方程,计算加速度响应谱,并将其作为截齿振动的激励;依据Miner疲劳损伤原理,借助Workbench对其有限元模型进行模态分析、随机振动分析、响应谱分析,获取截齿的振动应力云图,确定其应力范围为(2.713 2×10~6)~(1.703 5×10~(10))Pa;将分析数据导入nCode模块中分析截齿的振动疲劳寿命,发现位于锥面区域截齿寿命最长,圆弧区其次,柱面区域最低。针对柱面区域振动疲劳寿命较低的截齿,采用粒子群多目标优化算法,以截齿转角为优化目标,获得了最优转角值,可使该区域截齿振动寿命提高一个数量级。最后,通过截齿载荷灵敏度分析,确定载荷频率变化是影响截齿疲劳寿命的重要因素。所得结论对于优化截齿排列图、提高掘进机截齿使用寿命具有重要参考意义。

关键词：掘进机截齿疲劳振动

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BP神经网络在截齿合金头失效识别中的应用

振动．测试与诊断 2018年第3期38卷 508-516页

作者：张强刘志恒王海舰田莹 NGUYEN Viet Tuyen 辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 矿物加工科学与技术国家重点实验室北京100160 辽宁工程技术大学煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心阜新123000 越南煤矿与机械能源研究院河内100000

为实现采煤机截割过程中截齿合金头失效形式的监测和识别,提出一种基于BP神经网络的多特征信号识别截齿合金头失效形式的方法。测试提取截割过程中合金头龟裂、合金头脱落、合金头崩刃和合金头严重磨损4种截齿x,y,z三个方向上的振动特... 详细信息

为实现采煤机截割过程中截齿合金头失效形式的监测和识别,提出一种基于BP神经网络的多特征信号识别截齿合金头失效形式的方法。测试提取截割过程中合金头龟裂、合金头脱落、合金头崩刃和合金头严重磨损4种截齿x,y,z三个方向上的振动特征信号和截割电机电流特征信号,选取特征值信号的最大值、均值和方差作为特征样本对BP神经网络进行学习和训练,建立截齿合金头失效形式的识别模型,实现截割过程中截齿合金头失效形式在线监测与准确识别。实验结果表明,BP神经网络的判别结果和测试样本的实际失效类型相符,能够对截齿合金头失效形式进行准确识别,为实现采煤机截齿在线监测和失效形式识别提供新的方法和手段。

关键词：截齿 BP神经网络合金头失效形式振动信号电流信号

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截齿旋转破碎板状岩体性能研究

煤炭技术 2024年第6期43卷 204-207页

作者：逯振国施学林冯建博周俊山东科技大学交通学院山东青岛266590 山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

截齿是掘进机的关键刀具,截齿的破岩性能影响掘进机的破岩效率。通过建立截齿旋转破碎板状岩体数值模型,研究截齿不同截割深度和旋转速度对板状岩体裂纹、截齿峰值截割力和截割比能耗的影响。结果表明:随着截割深度的增大,截齿峰值截割... 详细信息

截齿是掘进机的关键刀具,截齿的破岩性能影响掘进机的破岩效率。通过建立截齿旋转破碎板状岩体数值模型,研究截齿不同截割深度和旋转速度对板状岩体裂纹、截齿峰值截割力和截割比能耗的影响。结果表明:随着截割深度的增大,截齿峰值截割力和截割比能耗逐渐增大,当截割深度为18~28 mm时,板状岩体横向裂纹扩展范围不断增大,当截割深度为30 mm时,板状岩体横向裂纹扩展范围相对较小,碎裂效果较差;随着旋转速度的增大,板状岩体横向裂纹扩展范围不断增大,峰值截割力和截割比能耗逐渐增大但截割比能耗增长速度减慢。研究通过优化截割参数,提高截齿破岩性能,得到更好的岩板碎裂效果。

关键词：截齿板状岩体裂纹截割深度截割比能耗