适应深海富钴结壳微地形.docVIP

分类号………… 密级………… U D C ………… 编号………… 中 南 大 学 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 硕 士 学 位 论 文 论 文 题 目 适应深海富钴结壳微地形的 采矿头研究 学 科、专 业 机 械 设 计 及 理 论 研究生 姓 名 何志强 导 师 姓名及 何清华 教授 博导 专业技术职务 2004 年 3月 原 创 性 声 明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名： 何志强 日期： 2004 年 4 月 8 日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名： 何志强 导师签名 何清华 日期： 2004 年 4月 8 日 摘 要 随着陆地矿产资源的日趋枯竭和人类对海洋认识的日益深化，大洋富钴结壳资源已经成为世界瞩目的21世纪具有商业开发前景的战略资源。因此本论文主要是针对大洋富钴结壳开采的基础研究。 本论文的主要内容是为适应深海富钴结壳微地形采矿头方案的研究。主要包括适应凹凸不平微地形的浮动式采矿头装置的研究；贫化率及最优切削深度的研究，截齿切削轨迹，块度与截距的实验研究。 本论文首先了解了国内外对大洋富钴结壳的研究现状。然后对海底富钴结壳微地形的进行了初步分析，提出了海底富钴结壳开采的“基岩表面拟合论”的观点及伪突起与基本伪突起高度的概念。并针对复杂的富钴结壳微地形，设计构思了多种采矿头方案。并根据目前的实际情况，选用了其中的主副滚筒式采矿头方案。 本文还对滚筒式采矿头开采的最佳切削深度或最佳切削位姿问题进行了建模并给出了算法与解答。对这一问题的分析使我们认为使用滚筒开采起伏不平的钴结壳，随时都有可能开采到硬度比结壳要大的基岩。因此进一步提出并设计了一种振动式螺旋滚筒采矿头以减少开采时的所需的切削力及滚齿所受载荷的波动。 同时本文对滚筒上截齿的排列及运动轨迹进行了初步研究，并进 行了滚筒截齿计算机三维排列，对滚筒开采时的各参数也进行了实验研究，并得出了最优的参数组合。 本文的结论都在自行研制的振动破碎实验台上与设计的三维实验中进行了验证。 关键词 大洋富钴结壳，钴结壳采矿头，伪突起及基本伪突起，最佳切削深度 ABSTRACT The increasingly scarceness of the mineral resource at land and the increasingly comprehension of the ocean，the Ocean- Cobalt-Rich Crust has became one kind of the important strategic resource that has the commercial development value at the twentieth-one century. The Rich-Cobalt Cutting Header was researched mainly in this thesis. It includes the research of the float Cutting header device to adapt to the Microtopography of the Cobalt-Rich Crust，the optimization cutting depth and the rate of ore dilution，the track of cutting teeth and the experimental research of the relationship of the intercept, the size of the cutted Cobalt Crust piece and the consumed energy. First, the thesis analyzed the research background,