本文關(guān)鍵詞：海底鈷結(jié)殼破碎過(guò)程理論分析及試驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著陸地固體礦產(chǎn)資源日趨減少及開(kāi)采成本快速攀升,海洋固體礦產(chǎn)資源逐漸受到越來(lái)越多的關(guān)注,其中最具代表性的便是深海富鈷結(jié)殼。無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外鈷結(jié)殼的開(kāi)采技術(shù)已然變成一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。獲取鈷結(jié)資源的第一步便是從深海底將其與基巖分離、破碎。破碎頭是開(kāi)采的關(guān)鍵部件。正確的破碎頭設(shè)計(jì)是確保開(kāi)采系統(tǒng)高效工作的基礎(chǔ)。本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外鈷結(jié)殼開(kāi)采現(xiàn)狀進(jìn)行了對(duì)比分析。通過(guò)對(duì)幾種典型巖石切割機(jī)理的分析對(duì)比研究確定了鈷結(jié)殼的破碎適用機(jī)理。對(duì)鈷結(jié)殼的物理特性參數(shù)進(jìn)行了分析說(shuō)明,依此設(shè)計(jì)制作了用于破碎實(shí)驗(yàn)的模擬鈷結(jié)殼。根據(jù)鈷結(jié)殼物理特性參數(shù)設(shè)計(jì)了一種破碎頭,并利用LS-DYNA軟件開(kāi)展了破碎仿真研究。通過(guò)求解獲得了破碎頭工作中在X、Y、Z三個(gè)方向受到的截割阻力Fc、進(jìn)給阻力Ff和側(cè)向阻力Fs,它們構(gòu)成破碎頭工作過(guò)程中所受的主要外力,Z軸方向的側(cè)向阻力表明在截割過(guò)程中產(chǎn)生了軸向力。根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計(jì)優(yōu)化并制作了鈷結(jié)殼破碎頭,最后在實(shí)驗(yàn)室建立了鈷結(jié)殼破碎試驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)其作業(yè)參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。通過(guò)高速攝影儀記錄的截齒破碎過(guò)程驗(yàn)證了鈷結(jié)殼破碎機(jī)理。開(kāi)展了鈷結(jié)殼滾筒截齒切削試驗(yàn)及滾筒破碎性能試驗(yàn)。對(duì)不同轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削深度參數(shù)下所獲得的切削物料進(jìn)行了粒徑分析,根據(jù)分析結(jié)果對(duì)于鈷結(jié)殼破碎建議其轉(zhuǎn)速為70r/min、切削深度為40mm、進(jìn)給速度0.2m/s。
【關(guān)鍵詞】：鈷結(jié)殼 破碎頭 截齒 仿真 粒度分布
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙礦冶研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD857
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10-16
• 1.1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2 研究的目的和意義16
• 1.3 本文的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 鈷結(jié)殼破碎特性研究18-28
• 2.1 巖石切割機(jī)理研究18-21
• 2.2 鈷結(jié)殼物理特性研究21-25
• 2.2.1 含水率和飽和含水率21-22
• 2.2.2 濕密度與干密度22
• 2.2.3 比重22-23
• 2.2.4 孔隙率23
• 2.2.5 莫氏硬度23
• 2.2.6 抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度23-24
• 2.2.7 抗剪斷強(qiáng)度24
• 2.2.8 彈性模量和泊松比24-25
• 2.3 截齒破碎鈷結(jié)殼的斷裂過(guò)程研究25-26
• 2.3.1 破碎細(xì)觀機(jī)理研究25-26
• 2.3.2 切削圖與礦粒粒徑的關(guān)系26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 富鈷結(jié)殼截齒破碎頭設(shè)計(jì)28-44
• 3.1 截齒結(jié)構(gòu)形式28-30
• 3.2 破碎頭截齒方案布置30-36
• 3.2.1 螺旋頭數(shù)31-32
• 3.2.2 螺旋升角32-33
• 3.2.3 截齒的排列模式與截齒間距33-35
• 3.2.4 圓周方向兩相鄰截齒尖相位差35-36
• 3.3 截齒安裝角度的研究36-39
• 3.3.1 截齒的切削前角36-37
• 3.3.2 截齒的切削后角37
• 3.3.3 刀具的側(cè)向傾角37-38
• 3.3.4 截齒切入角38-39
• 3.4 切削厚度的確定39-40
• 3.5 破碎頭及其截齒布置40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 第四章 基于LS-DYNA的破碎頭仿真研究44-58
• 4.1 LS-DYNA顯式有限元分析44-46
• 4.2 截齒切削過(guò)程計(jì)算原理46-47
• 4.3 截齒滾筒模型切削過(guò)程有限元模擬47-55
• 4.3.1 切削模型模擬方案47-48
• 4.3.2 破碎頭三維仿真模型的建立48-51
• 4.3.3 單元類(lèi)型及材料模型的選擇51
• 4.3.4 幾何模型網(wǎng)格劃分51
• 4.3.5 定義接觸和邊界條件及載荷條件51-52
• 4.3.6 求解52
• 4.3.7 計(jì)算結(jié)果分析52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-58
• 第五章 鈷結(jié)殼破碎試驗(yàn)58-70
• 5.1 破碎頭試驗(yàn)系統(tǒng)58-60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>60
• 5.3 試驗(yàn)內(nèi)容60-63
• 5.3.1 鈷結(jié)殼和基巖模擬料的制作61
• 5.3.2 模擬鈷結(jié)殼物理力學(xué)性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果61-62
• 5.3.3 鈷結(jié)殼滾筒切削試驗(yàn)及破碎性能試驗(yàn)62-63
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析63-69
• 5.4.1 鈷結(jié)殼滾筒截齒切削實(shí)驗(yàn)63-64
• 5.4.2 鈷結(jié)殼滾筒破碎性能實(shí)驗(yàn)64-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論及展望70-74
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 工作展望71-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果80

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1 張富元;章偉艷;朱克超;胡光道;殷汝廣;程永壽;;鈷結(jié)殼礦區(qū)圈定和資源評(píng)價(jià)的參數(shù)指標(biāo)[J];地球科學(xué)(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào));2008年02期

2 羅柏文;卜英勇;周知進(jìn);劉軍;;一種深海鈷結(jié)殼微地形近程探測(cè)方法的探索研究[J];金屬礦山;2006年07期

3 張富元;章偉艷;朱克超;張霄宇;倪建宇;趙宏樵;鄭連福;;太平洋海山鈷結(jié)殼資源量估算[J];地球科學(xué)(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào));2011年01期

4 羅柏文;卜英勇;周知進(jìn);趙海鳴;;基于能量相關(guān)搜索法的海底鈷結(jié)殼微地形探測(cè)方法研究[J];礦冶工程;2007年01期

5 夏毅敏,馬治國(guó),秦宣云;螺旋切削式采礦頭破碎鈷結(jié)殼粒度分布規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年03期

6 王俊杰;李力;陳金濤;;新型海山鈷結(jié)殼作業(yè)車(chē)設(shè)計(jì)與仿真研究[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2007年04期

7 黃中華;謝雅;;水射流輔助刀具切削鈷結(jié)殼[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

8 藤井雄二郎;吳繼寶;羅修連;;錳結(jié)核和鈷結(jié)殼的冶煉[J];中國(guó)錳業(yè);1989年06期

9 卜英勇,劉勇,夏毅敏;深海鈷結(jié)殼采掘機(jī)器人滾筒式采集頭優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];礦山機(jī)械;2002年12期

10 唐蒲華,卜英勇,夏毅敏,李俊;一種深海鈷結(jié)殼采礦頭力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具;2004年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張富元;章偉艷;朱克超;高水土;張霄宇;;西太平洋海山鈷結(jié)殼資源分布規(guī)律[A];全國(guó)成礦理論與深部找礦新方法及勘查開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2010年

2 趙宏強(qiáng);何清華;陳欠根;鄧伯祿;;7000m深海鈷結(jié)殼取芯器研究[A];2005年全國(guó)選礦高效節(jié)能技術(shù)及設(shè)備學(xué)術(shù)研討與成果推廣交流會(huì)論文集[C];2005年

3 吳必豪;陳邦彥;;世界大洋鐵錳結(jié)核與鈷結(jié)殼的地球化學(xué)分類(lèi)[A];海洋地質(zhì)環(huán)境與資源學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2003年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 陳榮發(fā) 傅丕毅;我科學(xué)家在太平洋獲取八千多公斤鈷結(jié)殼樣品[N];光明日?qǐng)?bào);2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 劉勇;深海鈷結(jié)殼螺旋滾筒切削采集法的理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2002年

2 邱長(zhǎng)軍;鈷結(jié)殼和基巖的特性與模擬研究[D];中南大學(xué);2002年

3 夏毅敏;深海鈷結(jié)殼螺旋切削采集過(guò)程仿真和螺旋采集頭工作參數(shù)優(yōu)化研究[D];中南大學(xué);2006年

4 羅柏文;深海鈷結(jié)殼采集之微地形探測(cè)技術(shù)（淺水實(shí)驗(yàn)階段）研究[D];中南大學(xué);2008年

5 楊勃;深海鈷結(jié)殼近距離回聲識(shí)別研究[D];中南大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃鑫超;海底鈷結(jié)殼破碎過(guò)程理論分析及試驗(yàn)研究[D];長(zhǎng)沙礦冶研究院;2016年

2 袁碧華;鈷結(jié)殼振動(dòng)切削規(guī)律的試驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2004年

3 周玉軍;水射流對(duì)鈷結(jié)殼的破碎研究[D];中南大學(xué);2010年

4 施圣賢;深海鈷結(jié)殼取芯鉆頭鉆進(jìn)工藝參數(shù)的試驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2005年

5 謝紀(jì)東;鈷結(jié)殼的非線性超聲識(shí)別技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2011年

6 陳金濤;鈷結(jié)殼采礦鉸接式履帶作業(yè)車(chē)仿真研究[D];中南大學(xué);2007年

7 吳國(guó)銳;深海履帶式鈷結(jié)殼采礦車(chē)工作穩(wěn)定性仿真研究[D];中南大學(xué);2007年

8 劉軍;基于分形理論的單探頭單波束微地形探測(cè)系統(tǒng)研究[D];中南大學(xué);2007年

9 李俊;螺旋切削式深海鈷結(jié)殼采礦頭最小工作能耗設(shè)計(jì)研究[D];中南大學(xué);2005年

10 羅偉;鈷結(jié)殼振動(dòng)切削機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：764980