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Research on wear state prediction of ball end milling cutter based on entropy measurement of tool mark texture images
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作者 LI Mao-yue LU Xin-yuan +1 位作者 LIU Ze-long ZHANG Ming-lei 《Journal of Central South University》 2025年第1期174-188,共15页
Efficient tool condition monitoring techniques help to realize intelligent management of tool life and reduce tool usage costs.In this paper,the influence of different wear degrees of ball-end milling cutters on the t... Efficient tool condition monitoring techniques help to realize intelligent management of tool life and reduce tool usage costs.In this paper,the influence of different wear degrees of ball-end milling cutters on the texture shape of machining tool marks is investigated,and a method is proposed for predicting the wear state(including the position and degree of tool wear)of ball-end milling cutters based on entropy measurement of tool mark texture images.Firstly,data samples are prepared through wear experiments,and the change law of the tool mark texture shape with the tool wear state is analyzed.Then,a two-dimensional sample entropy algorithm is developed to quantify the texture morphology.Finally,the processing parameters and tool attitude are integrated into the prediction process to predict the wear value and wear position of the ball end milling cutter.After testing,the correlation between the predicted value and the standard value of the proposed tool condition monitoring method reaches 95.32%,and the accuracy reaches 82.73%,indicating that the proposed method meets the requirement of tool condition monitoring. 展开更多
关键词 ball-end cutter wear tool condition monitoring surface texture texture quantifier sample entropy
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沙溪庙组硬质砂岩地层异形PDC齿的设计与研究 被引量:1
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作者 马亚超 罗逸非 +4 位作者 荣准 陶垒 曾汇川 蒋东 张文远 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期262-271,共10页
为解决川东沙溪庙组硬质砂岩地层PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头机械钻速低、磨损严重及钻井成本高的问题,对异形PDC齿在沙溪庙组硬质砂岩地层的破岩性能进行了综合研究。针对沙溪庙组砂岩地层高研磨性、... 为解决川东沙溪庙组硬质砂岩地层PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头机械钻速低、磨损严重及钻井成本高的问题,对异形PDC齿在沙溪庙组硬质砂岩地层的破岩性能进行了综合研究。针对沙溪庙组砂岩地层高研磨性、硬塑性的特点,设计了斧形齿、圆弧曲面齿、斧形曲面齿和斜斧形齿等4种异形PDC齿,并建立了PDC齿切削与压入破岩结合的综合破岩比功评价方法。随后,利用破岩仿真模型,开展了异形PDC齿结构参数优化设计,并对优化后的异形PDC齿进行了破岩性能仿真分析。结果表明:齿刃角为130°的斧形齿和圆弧半径为25 mm的圆弧曲面齿的综合破岩比功最小。最终确定斧形曲面齿的圆弧半径为25 mm,齿刃角为130°,斜斧形齿的齿刃角为130°,倾斜角度为70°。4种异形PDC齿的综合破岩比功和齿刃温度均低于常规PDC齿,且综合破岩比功与磨损高度呈正相关。室内破岩试验结果表明,斧形齿与斧形曲面齿具有更优异的破岩性能。研究结果为沙溪庙组硬质砂岩地层的个性化PDC钻头设计提供了理论基础。 展开更多
关键词 沙溪庙组硬质砂岩 异形PDC齿 破岩比功 破岩性能
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绞吸式挖泥船吸扬系统性能提升及绿色智能化发展趋势
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作者 范世东 袁俊朗 +4 位作者 危卫 熊庭 江攀 龙哲诚 杨柯 《船海工程》 北大核心 2025年第5期1-9,29,共10页
绞吸式挖泥船是疏浚工程的核心装备,吸扬系统的性能直接影响作业效率与工程质量,其关键技术装备和工艺备受关注。总结分析国内外绞吸式挖泥船吸扬系统的发展现状,重点探讨高效绞刀、高性能泥泵及先进管道输送技术的研究进展。通过文献综... 绞吸式挖泥船是疏浚工程的核心装备,吸扬系统的性能直接影响作业效率与工程质量,其关键技术装备和工艺备受关注。总结分析国内外绞吸式挖泥船吸扬系统的发展现状,重点探讨高效绞刀、高性能泥泵及先进管道输送技术的研究进展。通过文献综述,归纳相关研究成果,分析吸扬系统在绿色与数智化方面的技术瓶颈,尤其是清洁能源、无源测量、泥沙扩散控制等绿色疏浚技术及智能控制、智能传感与可视化等数智化技术的最新进展。研究表明,尽管大型绞吸式挖泥船吸扬系统在岩土挖掘、能效优化及智能化方面已有进展,但仍面临较多挑战。未来需要通过多学科融合与技术创新,推动系统智能化发展,进而实现高效、绿色与智能化的升级。 展开更多
关键词 绞吸式挖泥船 吸扬系统 研究现状
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砂卵石地层盾构均匀磨损刀盘刀具设计方法研究
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作者 张晋勋 李博 +4 位作者 江玉生 周刘刚 殷明伦 孙正阳 江华 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第7期1474-1483,共10页
为解决砂卵石地层土压平衡盾构掘进中整盘刀具非均匀磨损问题,基于摩擦磨损原理,建立刀具磨损量计算方法,提出盾构整盘刀具均匀磨损理论及刀盘刀具设计方法。采用EDEM颗粒流数值软件,构建6.6 m砂卵石地层均匀磨损盾构掘进模型,验证了整... 为解决砂卵石地层土压平衡盾构掘进中整盘刀具非均匀磨损问题,基于摩擦磨损原理,建立刀具磨损量计算方法,提出盾构整盘刀具均匀磨损理论及刀盘刀具设计方法。采用EDEM颗粒流数值软件,构建6.6 m砂卵石地层均匀磨损盾构掘进模型,验证了整盘刀具的均匀磨损性能。研究表明:(1)通过设计不同的刀盘线形,并在各轨迹半径上布置特定的刀具数量能够实现整盘刀具的均匀磨损;(2)刀盘线形及刀具数量与“环向布刀指数β ”、“地层岩性指数n”有关。地层条件一定时,β值是影响均匀磨损盾构刀盘刀具设计的关键因素,对于常规直径盾构(2.5 m≤R<6 m),合理的β值范围为1.83~2。对于大型盾(R≥6 m), β=2,应设计平面刀盘,并在各轨迹上按照径向尺度的平方布设刀具数量;(3)均匀磨损方案下,整盘刀具磨损程度差异较小,外圈刀具磨损系数降低,最大不换刀连续掘进距离大幅增加。 展开更多
关键词 砂卵石地层 盾构 均匀磨损 EDEM 刀盘刀具
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TBM盘形滚刀接岩域应力分布规律
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作者 张照煌 韩东 +2 位作者 司健康 苏翠侠 贾连辉 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第4期633-638,共6页
破岩力是盘形滚刀设计、磨损分析以及破岩增效的基础,也是TBM设计的主要依据。在给定盘形滚刀与岩石接触区域应力分布公式的基础上,研究了公式中的关键参数——分布指数(χ)。通过盘形滚刀线性破岩的数值模拟和理论分析,研究了17"... 破岩力是盘形滚刀设计、磨损分析以及破岩增效的基础,也是TBM设计的主要依据。在给定盘形滚刀与岩石接触区域应力分布公式的基础上,研究了公式中的关键参数——分布指数(χ)。通过盘形滚刀线性破岩的数值模拟和理论分析,研究了17"和19"平刃和圆刃等截面(CCS)盘形滚刀接岩域应力分布规律,发现了χ与盘形滚刀刃型、尺寸以及贯入度的关系,并分别建立了χ的理论表达式及相应盘形滚刀垂直破岩力预测理论。结果表明:盘形滚刀的尺寸对应力分布影响较小;圆刃滚刀χ值受到贯入度的影响较大;应用文中所建盘形滚刀垂直破岩力预测理论,预测值与模拟值相比,相对误差均小于10%。本研究为TBM盘形滚刀破岩刃接岩域应力分布和垂直破岩力预测提供了有益借鉴。 展开更多
关键词 盘形滚刀 破岩力 贯入度 刃型 应力分布
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应力状态和槽深对预切槽辅助滚刀破岩影响的近场动力学研究 被引量:1
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作者 周建 沈君逸 +2 位作者 廖星川 刘福深 尚肖楠 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期189-200,共12页
首先,利用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助滚刀破岩问题进行了模拟,并将数值结果与试验数据进行了对比;其次,设置了σ_(x)=5 MPa、σ_(z)=20 MPa和σ_(x)=20 MPa、σ_(z)=5 MPa这2种应力状态,0、9... 首先,利用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助滚刀破岩问题进行了模拟,并将数值结果与试验数据进行了对比;其次,设置了σ_(x)=5 MPa、σ_(z)=20 MPa和σ_(x)=20 MPa、σ_(z)=5 MPa这2种应力状态,0、9、18和30 mm这4种预切槽深度,总计8种工况;最后,研究了应力状态和预切槽深度对岩石破坏形态和破岩效率影响。研究结果表明:滚刀峰值贯入力随槽深的变化规律和岩石破坏形态与试验结果相符,从而验证了模型的可行性;在不同的槽深下,岩石存在2种破坏形态;当槽深为3 mm时,2个滚刀之间形成岩石破碎区;当槽深大于3 mm时,2个滚刀之间形成完整的岩块;当大主应力沿z方向时,会产生中央贯通裂纹;而当大主应力沿x方向时,则不会生成中央贯通裂纹;随着槽深增大,岩石损伤集中在预切槽附近区域,破岩效率也随之增高;当槽深≥18 mm时,峰值贯入力和比能较小,且两者受应力状态影响也较小。为实现不同应力条件下破岩性能的优化平衡、延长滚刀的使用寿命并降低施工成本,建议预切槽深度不小于18 mm;当预切槽深度无法达到该要求时,可在水平方向为大主应力方向时适当增加预切槽深度。 展开更多
关键词 预切槽 三维滚刀破岩 近场动力学 应力状态 预切槽深度
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液压剪式柠条平茬机的设计与试验
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作者 王昱潭 张加欣 +3 位作者 高垚垚 曲爱丽 温学飞 侯艺萱 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期71-81,共11页
为了提高柠条茎杆的切割截面质量及次年萌发率,并降低柠条平茬过程中的切割功耗,该研究结合柠条的生长环境及簇状丛生的生长特点,设计了一种适用于柠条群体茎杆液压剪式平茬机,系统分析了该设备的结构组成与工作原理,并对切割器进行了... 为了提高柠条茎杆的切割截面质量及次年萌发率,并降低柠条平茬过程中的切割功耗,该研究结合柠条的生长环境及簇状丛生的生长特点,设计了一种适用于柠条群体茎杆液压剪式平茬机,系统分析了该设备的结构组成与工作原理,并对切割器进行了理论建模与参数分析,明确了其关键技术参数。为进一步优化切割性能,通过自制液压剪式柠条切割试验台模拟现场切割试验情况,在单因素预试验的基础上,选取液压缸伸缩速度、刀具楔角与切割间隙为试验因素,以峰值切割力、切割功耗和破茬率为目标值进行多因素试验,并建立回归分析模型。通过对回归模型优化分析,得到最优工作参数组合为液压缸伸缩速度为0.09m/s、刀具楔角为28°、切割间隙为3.0mm。在此工况下,破茬率为7.1%、峰值切割力为10467.4N、切割功耗为1640.9J,试验结果与模型预测值的误差值小于5%,验证了优化模型的有效性与可靠性。最后,通过田间平茬试验测得液压剪式平茬机的破茬率、漏割率和茬高不合格率分别为1.8%、1.5%和3.3%,各项作业性能指标均达到设计要求。该研究对促进沙生灌木机械化收获装备的研制与改进具有重要的理论价值。 展开更多
关键词 农业机械 柠条平茬机 液压系统 参数优化 液压剪式切割器
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吉木萨尔页岩地层PDC钻头破岩模拟及优选
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作者 臧传贞 《石油机械》 北大核心 2025年第9期29-36,共8页
常规平面齿PDC钻头在钻井时问题突出,如磨损严重、崩齿频繁、进尺短,导致钻井效率低、成本高。为了提高吉木萨尔页岩油钻井勘探开发速度,降低成本,开展了新型多棱齿PDC钻头研究。页岩地层层理性特征较为明显,岩性硬度较高。在建模时,不... 常规平面齿PDC钻头在钻井时问题突出,如磨损严重、崩齿频繁、进尺短,导致钻井效率低、成本高。为了提高吉木萨尔页岩油钻井勘探开发速度,降低成本,开展了新型多棱齿PDC钻头研究。页岩地层层理性特征较为明显,岩性硬度较高。在建模时,不考虑岩石孔隙和钻井液所产生的影响,忽略切削过程中温度和磨损情况,以简化计算条件;考虑页岩各向异性,采用Drucker-Prager屈服准则描述页岩力学行为构建有限元模型。切削破岩仿真结果表明,多棱齿相较于平面齿优势明显,其接触应力分布均匀,所受应力更小,载荷波动幅度低,能有效解决岩石“抱团”问题,大幅提升破岩效率。在吉木萨尔页岩地区实钻应用中,新型多棱齿的PDC钻头在单只钻头进尺和平均机械钻速等方面均表现优异。与常规平面齿钻头相比,平均机械钻速提高35%,平均单只钻头进尺提高81%。新型多棱齿PDC钻头的良好破岩效果可为页岩地层钻头优选提供重要参考。 展开更多
关键词 PDC钻头 页岩地层 切削齿 多棱齿 钻井提速 破岩 吉木萨尔
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金刚石纳米切削单晶GaN的刀具角度影响研究
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作者 王永强 夏昊 +2 位作者 胡志航 张帅阳 尹韶辉 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第3期352-365,共14页
为探究刀具角度对单晶氮化镓(GaN)切削诱导变形行为的影响,对金刚石纳米切削单晶GaN进行分子动力学模拟,并开展实验验证。结果表明:较大的正前角和较小的负前角可强化剪切作用,有利于切屑成形,减少原子侧向流动;而较大的负前角则会加深... 为探究刀具角度对单晶氮化镓(GaN)切削诱导变形行为的影响,对金刚石纳米切削单晶GaN进行分子动力学模拟,并开展实验验证。结果表明:较大的正前角和较小的负前角可强化剪切作用,有利于切屑成形,减少原子侧向流动;而较大的负前角则会加深亚表层损伤。通过位错提取算法(DXA)和晶体结构识别算法(IDS)结合应力应变分析发现,较大的负前角和负后角可引起应力和温度升高,促进位错形核和相变,加剧非晶化。正前角和正后角切削可缓解亚表层损伤,促进去除,更有利于获得优质低损表面。 展开更多
关键词 单晶氮化镓 金刚石刀具 纳米切削 分子动力学 刀具角度 变形
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TBM三维刀间距理论及应用
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作者 张照煌 程克凤 +3 位作者 韩佳霖 卓兴建 苏翠侠 贾连辉 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第4期714-719,共6页
刀间距是全断面岩石掘进机(TBM)刀盘上盘形滚刀布置的重要参数。目前TBM刀盘上的刀间距主要是根据盘形滚刀线性滚压破碎岩石试验确定的,这与盘形滚刀实际破岩作业有较大差异。因此,研究盘形滚刀圆形滚压破碎岩石的三维刀间距有着重要意... 刀间距是全断面岩石掘进机(TBM)刀盘上盘形滚刀布置的重要参数。目前TBM刀盘上的刀间距主要是根据盘形滚刀线性滚压破碎岩石试验确定的,这与盘形滚刀实际破岩作业有较大差异。因此,研究盘形滚刀圆形滚压破碎岩石的三维刀间距有着重要意义。本文以某工程用TBM为研究对象,以该工程地质条件建立试件模型,通过ABAQUS软件模拟仿真及Origin软件拟合,建立了TBM三维最优刀间距理论。通过模拟仿真并与原TBM主参数对比,发现按三维最优刀间距理论布置盘形滚刀的TBM的主参数较按二维刀间距布置盘形滚刀TBM主参数的刀盘推力减小9.57%,刀盘扭矩减小16.45%。因此,本文研究方法和结论为TBM设计理论,特别是刀间距确定理论和应用提供了有益借鉴。 展开更多
关键词 盘形滚刀 最优刀间距 三维刀间距确定方法 主参数
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TBM常截面盘形滚刀破岩过程受力研究
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作者 李忠艳 刘杨 +2 位作者 张雯超 吴志强 李瑞红 《人民长江》 北大核心 2025年第1期173-179,204,共8页
针对目前工程上常用的常截面盘形滚刀受力分析问题,应用有限元方法建立了滚刀破岩的三维旋转切割模型,模拟滚刀破岩过程。通过计算得出常截面盘形滚刀破岩时的切削力,并与实验数据和文献数据进行比较,结果表明模拟的滚刀切削力与实际情... 针对目前工程上常用的常截面盘形滚刀受力分析问题,应用有限元方法建立了滚刀破岩的三维旋转切割模型,模拟滚刀破岩过程。通过计算得出常截面盘形滚刀破岩时的切削力,并与实验数据和文献数据进行比较,结果表明模拟的滚刀切削力与实际情况较为吻合,验证了仿真模拟的可靠性。同时,滚刀破岩掘进试验结果表明,所测滚刀垂直力随时间变化曲线与仿真结果一致,呈波动特征,且滚刀切削力试验值与仿真数据误差较小。进一步将模拟数据与科罗拉多矿业大学(CSM)模型对比,发现整体结果较CSM模型值偏大,但与实验值更接近。通过对仿真模型岩石强度、掘进加载速率、刀刃宽度3个因素进行参数敏感性分析,得出在相同贯入度下,垂直力随上述因素的增大而提高,但掘进加载速率对垂直力的影响较小。相关成果可为TBM隧道的掘进设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 滚刀破岩 切削力 有限元 掘进试验 CSM模型
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滚刀间距与宽度对预切槽辅助滚刀破岩的影响
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作者 周建 廖星川 +3 位作者 沈君逸 刘福深 尚肖楠 王培育 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2823-2835,共13页
首先,采用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助模式下的滚刀破岩问题进行模拟,并通过试验验证了该方法的可行性;其次,设置了4组滚刀间距(54、60、66和72 mm)以及2种预切槽深度(18和30 mm),分析了滚刀... 首先,采用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助模式下的滚刀破岩问题进行模拟,并通过试验验证了该方法的可行性;其次,设置了4组滚刀间距(54、60、66和72 mm)以及2种预切槽深度(18和30 mm),分析了滚刀间距对预切槽辅助滚刀破岩的影响;最后,探讨了在54和72 mm滚刀间距下,刀刃宽度(9、15和21 mm)对预切槽辅助滚刀破岩的影响。研究结果表明:当滚刀间距增大时,破岩产生的岩块尺寸逐渐增大,但当间距超过66 mm后,岩块尺寸的增幅显著减缓;在预切槽深度固定的情况下,岩石可掘性指数随着滚刀间距增加而呈线性增加;在预切槽深度为18 mm时,破岩效率随着滚刀间距增大而先升后降,最佳滚刀间距为60 mm;增大刀刃宽度使得破坏区域深入岩石内部,且在较小滚刀间距下,刀刃宽度对岩块尺寸的影响更显著;在滚刀间距不变的情况下,随着刀刃宽度增加,滚刀贯入岩石的困难度增加;较小的刀刃宽度有助于提高破岩效率。为实现较高的破岩效率和较低的滚刀磨损,建议在保证安全的前提下优先使用较小宽度的滚刀,当无法调整滚刀宽度时,可以根据具体工况选择最优滚刀间距。 展开更多
关键词 三维近场动力学 预切槽 TBM滚刀贯入破岩 滚刀间距 刀刃宽度
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基于岩石塑脆性临界破碎理论的高效破岩PDC钻头研制与应用
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作者 祝效华 胡海 +4 位作者 刘伟吉 冯少波 何灵 田万顷 梁红军 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期102-112,共11页
塔里木盆地作为中国最大的含油气盆地,油气资源丰富,勘探开发潜力巨大。然而,塔里木盆地寒武系发育巨厚白云岩,其岩石强度大、可钻性极差,导致传统PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头在白云岩地层中的机械钻速低、单只钻头进尺... 塔里木盆地作为中国最大的含油气盆地,油气资源丰富,勘探开发潜力巨大。然而,塔里木盆地寒武系发育巨厚白云岩,其岩石强度大、可钻性极差,导致传统PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头在白云岩地层中的机械钻速低、单只钻头进尺少。为此,针对塔里木盆地寒武系白云岩地层进行了包括内部结构、力学特性、研磨性与可钻性的综合研究和分析,然后结合已有的白云岩地层钻头结构,优选了主切削齿类型、冠部曲线及刀翼参数,在岩石塑—脆性临界破碎理论的指导下,优化了布齿参数、水力结构,最终形成了适用于寒武系白云岩地层的新型高效PDC钻头并开展了现场试验。研究结果表明:①白云岩地层非均质性强、结构致密、强度大,单轴压缩强度达221.51 MPa,具有中等研磨性并且在高围压条件下的可钻性极差;②PDC钻头采用“浅锥型冠部+长保径段”结构,能够有效降低扭矩波动,进而提升钻头在白云岩地层中的钻进稳定性;③基于塑—脆性临界破碎理论设计的高效破岩PDC钻头在寒武系白云岩层段的提速效果显著,总进尺为603 m,机械钻速为2.87 m/h。结论认为,设计的DS675H钻头经现场应用打破了目前塔里木盆地白云岩地层单只钻头进尺最长和机械钻速最快纪录,为后续寒武系及其以下地层高效钻井提供了技术储备,为深部难钻地层钻井提速提效提供了技术支撑。 展开更多
关键词 塔里木盆地 寒武系 白云岩 PDC钻头 异形齿 塑—脆性 高效破岩 钻井提速
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考虑刀具姿态的铣削力系数在线辨识方法
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作者 段现银 张泽州 +2 位作者 朱泽润 陈晨 谢良喜 《航空制造技术》 北大核心 2025年第6期48-57,共10页
航空构件的智能化加工对在线监测与故障预警提出了迫切需求,尤其是在薄壁件和复杂曲面件的五轴铣削加工过程中,铣削力的精确预测对于优化工艺至关重要。然而,五轴铣削加工的工艺条件与切削几何特性更加复杂,为铣削力系数的精确辨识带来... 航空构件的智能化加工对在线监测与故障预警提出了迫切需求,尤其是在薄壁件和复杂曲面件的五轴铣削加工过程中,铣削力的精确预测对于优化工艺至关重要。然而,五轴铣削加工的工艺条件与切削几何特性更加复杂,为铣削力系数的精确辨识带来巨大挑战。为此,本文提出了一种考虑刀具姿态的铣削力系数在线辨识方法,通过单个刀具旋转周期内的五轴加工铣削力信号,实现了铣削力系数的精确在线辨识。基于五轴铣削力预测的机械力学模型,系统考虑刀具倾角的影响,建立了刀具-工件接触区域边界的特征线、交线及投影线的解析表达式,并在平均未变形切屑厚度模型中引入了考虑刀具倾角的瞬时未变形切屑厚度,进而构建了包含刀具姿态影响的五轴铣削力系数辨识模型。通过五轴铣削加工与切削力在线监测试验,分别开展了未考虑刀具姿态和考虑刀具姿态的铣削力系数辨识及铣削力预测,并对不同模型在五轴铣削力预测中的误差进行了对比分析。试验结果表明,考虑刀具姿态的铣削力系数辨识方法能够显著提高五轴铣削力预测的精度,研究为航空构件智能加工过程的在线监测、故障预警及工艺优化提供了重要的方法基础和理论支撑。 展开更多
关键词 铣削力系数 五轴加工 刀具姿态 参数化模型 在线监测 智能加工
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小麦联合收获机双层割刀割台设计与试验
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作者 何勋 魏文贺 +3 位作者 陈旭 袁玲合 兰明明 王万章 《河南农业大学学报》 北大核心 2025年第4期711-722,共12页
【目的】针对黄淮海南部地区使用的联合收获机作业效率低、脱分系统能耗高的问题,为实现小麦留低茬收割,在原有机型基础上通过加装下层割刀方式设计了双层割刀割台。【方法】该割台上层割刀与下层割刀相对高度在30~190 mm内调节,可在一... 【目的】针对黄淮海南部地区使用的联合收获机作业效率低、脱分系统能耗高的问题,为实现小麦留低茬收割,在原有机型基础上通过加装下层割刀方式设计了双层割刀割台。【方法】该割台上层割刀与下层割刀相对高度在30~190 mm内调节,可在一次切割与二次切割作业之间进行功能转换。为优化下层割刀切割作业参数进行了台架与田间试验研究。以降低切割功耗为优化目标,以小麦茎秆喂入速度、割刀平均切割速度、茎秆喂入角度、茎秆切割部位为试验因素,开展了小麦茎秆切割力学特性台架试验;以联合收获机行进速度、拨禾轮转速、拨禾轮高度、上层割刀切割部位为试验因素,设定割茬高度目标值为100 mm,以割台损失率、油耗量为评价指标进行了样机田间试验。【结果】田间试验结果表明,在联合收获机行进速度为5.64 km·h^(-1)、拨禾轮转速为44.09 r·min^(-1)、拨禾轮高度为850 mm、上层割刀切割部位为小麦生长高度的380 mm处最优工作参数组合条件下,割茬高度平均值为108 mm,割茬高度变异系数为1.37,割台损失率平均值为0.35%,油耗量为1.19 L·min^(-1)。【结论】对比试验发现,配置下层割刀后,整体功耗并未增加且降低14.1%。该研究能够为推进小麦秸秆综合利用和低碳农业装备技术发展提供技术参考。 展开更多
关键词 小麦收获 割台设计 双层割刀 切割试验 切割功耗 割台损失率
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TBM不均匀磨损盘形滚刀破岩力研究
16
作者 张照煌 王鑫鑫 +1 位作者 卓兴建 贾连辉 《力学学报》 北大核心 2025年第5期1188-1201,共14页
全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀破岩力研究一直是领域研究热点,但目前对盘形滚刀破岩力研究多以室内切割试验和数值模拟为主,相应的研究成果多为经验模型,难以全面反映实际工程中滚刀不均匀磨损对破岩力的影响.据此,基于塑性力学理论结... 全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀破岩力研究一直是领域研究热点,但目前对盘形滚刀破岩力研究多以室内切割试验和数值模拟为主,相应的研究成果多为经验模型,难以全面反映实际工程中滚刀不均匀磨损对破岩力的影响.据此,基于塑性力学理论结合数值模拟与理论分析,揭示了盘形滚刀作用下岩石的“塑-脆”特性,推导并建立了磨损盘形滚刀破岩法向力与滚动力理论方程,经验证误差小于4%.通过ABAQUS软件建立了不均匀磨损盘形滚刀破岩数值模型,对比研究了不均匀磨损盘形滚刀破岩力和破岩比能,首次将不均匀磨损盘形滚刀破岩过程划分为可接受、过渡和不可接受非协同破岩3个阶段.建立了不同安装半径下不均匀磨损盘形滚刀破岩比能预测理论,经验证最大误差为6.5%,并首次定义了衡量破岩非协同性程度的不均匀磨损盘形滚刀破岩性能指标η.研究结果表明,不均匀磨损盘形滚刀破岩力随磨损量增加而增大,破岩比能随磨损量和安装半径增加而增大,且具有明显区间效应.论文研究为TBM作业刀具更换和不均匀磨损盘形滚刀破岩力和比能预测提供了有益参考和借鉴. 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 不均匀磨损 盘形滚刀 破岩力
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振动条件下立铣刀切削加工能量流构建方法
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作者 姜彬 范丽丽 +2 位作者 褚圣先 董鹏 赵培轶 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期140-152,共13页
立铣刀切削过程中的能量流承担着驱动物质流流动的功能,能量流的变化特性决定着铣刀切削物质流的传递转换关系,进而影响铣削加工表面形成过程。依据振动作用下的铣刀瞬时切削行为,揭示切削加工过程中的能量构成及其传递转换关系;利用节... 立铣刀切削过程中的能量流承担着驱动物质流流动的功能,能量流的变化特性决定着铣刀切削物质流的传递转换关系,进而影响铣削加工表面形成过程。依据振动作用下的铣刀瞬时切削行为,揭示切削加工过程中的能量构成及其传递转换关系;利用节点瞬时状态参量,定量表征铣刀能量流各个节点的能量;利用流量、流动势和阻,揭示能量流结构的流动状态;利用火用效率,揭示切削过程输出有用能的分布特性;并利用铣刀瞬时切削能量效率与切削比能进行试验验证。铣刀瞬时切削能量效率与切削比能的解算结果与试验结果的灰色相对关联度大于0.81,相对误差小于19.9%,验证结果表明采用上述模型和方法,可揭示出铣削过程中能量流的变化特性。 展开更多
关键词 铣削振动 铣刀 能量流 流结构
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锥度球头刀四轴铣削TC4残余应力梯度分布反解
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作者 周金华 齐琪 +1 位作者 任军学 詹梅 《中国机械工程》 北大核心 2025年第4期770-779,共10页
商用航空发动机大型复合材料风扇叶片前缘金属加强边的内外型面精加工采用定制化锥度球头刀四轴铣削方式完成,该阶段引入的加工残余应力常常引起过大的弯扭变形而导致零件尺寸超差。针对锥度球头刀四轴铣削钛合金TC4,提出了一种基于薄... 商用航空发动机大型复合材料风扇叶片前缘金属加强边的内外型面精加工采用定制化锥度球头刀四轴铣削方式完成,该阶段引入的加工残余应力常常引起过大的弯扭变形而导致零件尺寸超差。针对锥度球头刀四轴铣削钛合金TC4,提出了一种基于薄板加工变形测试的铣削残余应力梯度分布逆向辨识方法。采用双曲正切模型对铣削残余应力梯度分布进行参数化表征,将残余应力梯度分布的求解转换为对两个待定系数k和ω的反解,通过测试钛合金试块加工表面的残余应力计算确定模型系数k,通过测试钛合金薄板铣削弯曲变形挠度反解出模型系数ω,以此确定残余应力梯度分布曲线。开展了4组钛合金TC4试块铣削验证实验,测试结果表明,铣削残余应力梯度分布的平均预测准确率高达99.35%。与传统X射线测试法相比,所提出的方法避免了采用电解腐蚀剥层来测试亚表层残余应力,同时也充分考虑了铣削加工残余应力在已加工表面的分布不均匀性问题,即铣削加工残余应力离散度问题。 展开更多
关键词 锥度球头刀 钛合金TC4 四轴铣削 残余应力 逆向辨识 离散度
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不同围压下TBM盘形滚刀破岩机理与比能耗研究
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作者 周鹏 尚建旭 +3 位作者 张天宇 徐佳璨 王子男 何恩光 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第5期887-894,共8页
为探究不同围压下TBM盘形滚刀的破岩效率与破碎岩片的破坏模式,采用离散元软件PFC2D,基于伺服原理及线性平行黏结理论,通过对花岗岩进行参数标定生成仿真岩石模型,进而建立滚刀二维仿真破岩模型。在滚刀破岩模型的基础上分别设置1、5、1... 为探究不同围压下TBM盘形滚刀的破岩效率与破碎岩片的破坏模式,采用离散元软件PFC2D,基于伺服原理及线性平行黏结理论,通过对花岗岩进行参数标定生成仿真岩石模型,进而建立滚刀二维仿真破岩模型。在滚刀破岩模型的基础上分别设置1、5、10、15、20、30 MPa 6种围压工况,并在6种围压工况下进行滚刀侵入岩石内部5 mm的仿真模拟,对岩石内部微裂纹的扩展、滚刀破岩比能耗、张拉剪切裂纹数量的变化以及破碎岩片的破坏模式进行研究。研究结果表明:1)随着围压的增大,岩石内部裂纹的破坏模式由沿晶裂纹逐渐向穿晶裂纹转变,剪切裂纹占比由9.4%(围压为1 MPa)上升到21.3%(围压为30 MPa)。2)在围压为10 MPa的工况下,两滚刀间裂纹贯通,脱落的岩片体积较其他5种围压工况下明显偏大,此时破岩比能耗较低,破岩效果较好。3)滚刀侵入岩石5 mm后,随着围压的增大岩石内部的裂纹在径向上的扩展被限制。 展开更多
关键词 TBM 围压 裂纹拓展 破岩机理 比能耗 盘形滚刀
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预测球头铣刀精铣石墨后刀面磨损轮廓的方法
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作者 张超 尹自强 +3 位作者 钟桦 赵仪 李明穗 孙德杰 《工具技术》 北大核心 2025年第7期139-150,共12页
在热弯石墨模具的铣削加工过程中,球头铣刀易出现磨损现象,这不仅会导致刀具消耗量增加,还会对工件的表面质量产生不利影响。本文提出一种球头铣刀后刀面磨损轮廓预测模型,可以预测加工自由曲面石墨模具时不同倾斜角度下铣刀后刀面的磨... 在热弯石墨模具的铣削加工过程中,球头铣刀易出现磨损现象,这不仅会导致刀具消耗量增加,还会对工件的表面质量产生不利影响。本文提出一种球头铣刀后刀面磨损轮廓预测模型,可以预测加工自由曲面石墨模具时不同倾斜角度下铣刀后刀面的磨损轮廓。根据刀具的铣削距离,建立刀具铣削不同倾斜平面时的磨损模型,该模型描述铣削距离与磨损轮廓之间的关系。通过数学模型描述同一刀具铣削不同平面后磨损重叠区域的相互影响。将加工后的自由曲面简化为若干斜面,建立基于磨损重叠的后刀面磨损轮廓模型并对热弯曲石墨模具专用材料HPG-48的平面工件和自由曲面工件进行铣削实验。实验结果表明,在铣削不同斜面和恒定倾斜度下自由形状表面时,预测的后刀面磨损带宽误差值小于10%,磨损轮廓较为稳合。通过该模型可以选择合适的刀具倾斜角度,提高刀具使用寿命。 展开更多
关键词 刀具磨损 球头铣刀 磨损重叠几何形状 石墨模具
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