科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
针对普通射流在破岩过程中存在的靶距短、喷嘴直径小造成的破岩能量小，难以实现岩石的高效破碎等问题出发，提出一种高压聚能射流发生装置。该装置利用阀芯改变流体介质的流动方向，使活塞在缸内往复运动，依靠活塞的高速运动实现射流的增压效果，并通过改变泵站流量实现对射流脉冲频率以及脉冲压力的可靠调节。首先，对高压聚能射流发生装置整体结构以及不同工作阶段进行详细介绍，阐述其工作原理。其次，基于流体力学和能量守恒理论，建立高压聚能射流发生装置动力学模型，分析装置不同结构参数与动力参数的关系，探究装置结构参数对射流冲击压力的影响，揭示增压活塞在冲击过程阶段的能量演化规律，进而得到射流冲击压力与泄油口面积、活塞杆直径、喷嘴出口直径以及系统压力均呈现先增大后减小的趋势、系统压力、喷嘴出口压力、泄油口面积、活塞杆直径对装置性能的影响程度依次降低的影响规律；在此基础上，构建高压聚能射流破岩试验系统及液压控制系统，开展高压聚能射流冲击破岩试验研究，以此验证系统可行性以及理论分析的正确性。试验结果表明：相较于普通射流，无论是在射流产生的破碎深度和破碎坑体积方面，高压聚能射流破岩效果均优于普通射流。高压聚能射流冲击破岩过程呈周期性变化，在10 MPa的输入压力下，输出压力可以达到72.5 MPa，具有良好的增压效果；在预定系统压力下，射流冲击岩石的最优靶距为10 cm；射流冲击频率随液压泵流量呈线性增长，且岩石破碎体积、破碎坑直径以及深度均随着冲击频率的增加呈现增长的趋势。
-
单位机电工程学院; 中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）
