复合地层中不同刃形滚刀与岩石接触行为研究

摘要：

目的 滚刀截面形状即刃形对滚刀综合性能影响显著,研究不同刃形的滚刀在复合地层中的载荷变化特点,把握各型滚刀应用于复合地层时的优势与劣势,对于减少滚刀失效、降低刀盘偏载具有重要指导意义.方法 通过滚刀破岩试验获取和对比3 种刃形的滚刀(平顶、圆顶和螺旋槽滚刀)在软硬复合地层中的切削力、破岩体积等关键指标,同时建立滚刀破岩有限元数值模型,探究滚刀刃形影响其切削岩石性能的机理和规律.结果 在复合地层中工作时,平顶滚刀所需的法向力均值最高,其余滚刀则相近.这是由于圆顶和螺旋槽滚刀破岩时仅有部分表面参与接触,接触面积均小于平顶滚刀,应力集中效应明显,从而降低破岩法向力.螺旋槽滚刀在切削不同强度岩石时的法向力差距最小;圆顶滚刀的法向力标准差的值最小.3种滚刀均形成了粉末状和片状岩石碎片,平顶和圆顶滚刀形成的岩石碎片总体积相近而螺旋槽滚刀略低.结论 复合地层软硬岩强度相差较大时,可选用螺旋槽滚刀以减轻刀盘偏载;硬岩部分强度较高时,推荐选用圆顶滚刀,以减小切削力和载荷冲击.

关键词：全断面隧道掘进机、复合地层、滚刀、破岩试验、有限元模型

所属期刊栏目：52

分类号：TG506.7(金属切削加工及机床)

在线出版日期：2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：329-339