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基于随机过程理论短螺旋钻头载荷的数学模型
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:《中南大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TU67[建筑科学—建筑技术科学]
  • 作者机构:[1]中南大学机电工程学院,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项E1(51074180);国家高科技研究发展计划(“863”计划)项目(2012AA041805)
中文摘要:

为了揭示短螺旋钻头载荷随切削厚度和岩石接触强度变化规律,根据岩石的物理力学特性,结合单个镐型截齿切削破岩的工作机理和短螺旋钻头的结构特征,分析短螺旋钻头入岩工况下的受载情况;运用随机过程理论,建立短螺旋钻头随机载荷的数学模型。针对不同的岩石接触强度和钻头切削深度,借助MATLAB仿真求解钻头的扭矩和轴向力,采用数学统计方法对实测结果进行处理分析,并与理论值相比较。研究结果表明:理论求解的钻头扭矩和轴向力的幅值与均值和实际测试值都比较接近,且两者的变化规律一致:在切削厚度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值随着岩石接触强度的增大而迅速增大;在岩石接触强度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值也会随着切削厚度的增大而迅速增大。

英文摘要:

With regard to the physical and mechanical characteristics of rock, the working principle of single conical bit cutting and the structural characteristics of short helix bit, the load situation of short helix bit in the rock was analyzed to reveal the changing rules of random loads of the short helix bit. Accurate mathematical model of random loading was built according to the random process theory. Based on different contact strengths of rock and cut depths of short helix bit, the MATLAB program was written to get the torque and axial force of short helix bit. The results of the test under the same condition were processed by means of mathematic statistics and were analysized in comparision to those of the theoretical calculation. The results show that the amplitude and average value of torque and axial force from theoretical calculation are quite close to those gotten by practical test, and both the change rules are consistent. When cut depth is kept to some extent, amplitude and average value of torque and axial force increase greatly with the increase of rock contact strength. When contact strength of rock is kept to some extent, amplitude and average value of torque and axial force increase greatly with the increase of the cut depth.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874