Исследование разделения фрагментов при резке горных пород дисковой пилой на базе ANSYS/LS

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 17346 (2022) Цитировать эту статью

963 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Дисковые пилы широко используются при обработке камня. Модель численного моделирования резки твердых пород циркулярной пилой, основанная на ANSYS/LS-DYNA, была создана для исследования сложной динамической задачи при резке горных пород. Методом численного моделирования изучен механизм разрушения горной породы и влияние параметров резания на силу резания и фрагменты породы. Результаты показали, что разрушение породы в основном происходило при растяжении с некоторым разрушением при сдвиге и разрушении при сжатии. Сила резания и количество фрагментов увеличивались с увеличением скорости подачи. С увеличением скорости вращения полотна дисковой пилы сила резания и количество фрагментов уменьшались и имели тенденцию к стабилизации. По мере увеличения расстояния между полотнами циркулярной пилы сила резания и количество фрагментов породы увеличиваются, а затем сохраняют базовую стабильность, а когда расстояние между двойными полотнами циркулярной пилы достигает 25 мм, образуется законченная плита камня и взаимодействие циркулярной пилы. лезвия уменьшатся. Численное моделирование позволяет точно моделировать разрушение породы и силу, возникающую при резке камня циркулярной пилой.

Диски для циркулярных пил часто используются во многих отраслях промышленности, например, при резке твердых пород, бетона и стекла. Для пластов твердых пород метод разрушения породы и сила резания в процессе резки породы с помощью дисковых пил имеют важное значение для исследователей, проектирующих диски для циркулярных пил и другие режущие инструменты.

Многие исследователи провели множество теоретических исследований и экспериментальных испытаний и применили различные методы численного моделирования для учета режущей силы в процессе резки породы дисковой пилой. Сюй и др. провел серию экспериментов по изучению характеристик резания и соотношения сил при циркулярном распиливании1 и исследовал энергию и силы шлифования гранита циркулярной пилой2. Хуанг и др. предложил прогнозирующую модель мощности пиления, основанную на тангенциальной силе3. Аслантас и др. исследовал влияние осевой режущей силы на циркулярную пилу, используемую для резки мрамора4. Каракурт применил метод Тагучи для определения силы резания и рабочих параметров циркулярной пилы5. Удельная энергия резания является критическим показателем оценки эффективности резания дисковой пилы. Айдын и др. использовал эксперимент для исследования влияния рабочих переменных и свойств породы на удельную энергию6. Юрдакул и др. изучил прогноз удельной энергии резания статистическими методами7. Эрсой и др. исследовали влияние параметров породы на режущие свойства дисковых пил с различной скоростью подачи и глубиной резания8. Кахраман и др. созданы модели, которые использовались для оценки производства слябов и свойств горных пород с помощью серии измерений производительности циркулярных пил большого диаметра9.

Многие ученые изучали распиливаемость, повреждение, осколки камней и износ полотен циркулярных пил. Гюней разработал модель прогнозирования производительности пилы большого диаметра на основе твердости поверхности породы, которую можно использовать для прогнозирования распиливаемости карбоната10. Фенер и др. использовали одиночный и множественный регрессионный анализ для исследования корреляции между распиливаемостью и свойствами породы. 11. Эрсой и др.12 и Айдин и др.13 исследовали влияние рабочих параметров и характеристик распиливаемой породы на износ циркулярной пилы. Цзэн и др.14 изучили влияние параметров резки на повреждение угля и горных пород при резке дисковой пилой. Тан и др.15 и Лю и др.16 исследовали повреждение горных пород на основе статистической модели повреждения горных пород. Фрагменты породы изучали Лу и др. на базе LS-DYNA17. Айдин и др.18 исследовали прогнозирование производительности пильного полотна на основе искусственной нейронной сети и регрессионного анализа. Тумак и др. изучили эффективность резания дисковой пилой большого диаметра19 и спрогнозировали эффективность распиловки большого диаметра20. Турчетта и др.21 изучали силу резания и износ полотна дисковой пилы на высокой скорости. Ван и др.22 исследовали резку горной породы дисковой пилой с помощью метода численного моделирования. Однако в статье изучено влияние параметров резания пильного полотна на повреждение горных пород и силу резания в процессе резки горных пород циркулярной пилой с постоянной глубиной резания. Но исследований фрагмента породы при резке циркулярной пилой меньше, и они исследовали влияние параметров резания гибкой пилы на деформацию пильного полотна и повреждение породы без фрагмента породы в процессе врезания циркулярной пилы в породу. вертикально23. Лу и др.24 исследовали коническую кирку, разбивающую горную породу, которая образуется в результате разрезания камня циркулярной пилой, но исследований о том, как циркулярная пила режет породу, не проводилось. Тао и др.25 исследовали режущий камень циркулярной пилой с помощью метода конечных элементов нелинейной динамики, в статье были изучены правила движения и механизм износа. Викаксана и др. 26 исследовали работу фрезы, разрушающей горную породу в процессе резания, с помощью метода численного моделирования с учетом динамических свойств горной породы. В статье исследование рассматривает динамические свойства горной породы.