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锥形截齿与煤岩相互作用的磨损试验研究,锥形,岩相,作用,磨损,试验,研究
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目录可在ScienceDirect上获得工程失效分析期刊主页: www. elsevier. com/ locate/engfai lanal工程失效分析 74 (2017) 172187锥形截齿与煤岩相互作用的磨损试验研究刘松勇 a,b, 季惠福a,b, 刘晓辉 c, 蒋洪翔 a,ba中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116b中国矿业大学江苏省矿山机电设备重点实验室,江苏徐州221116c长安大学工程机械学院,西安710064a r t i c l ei n f oa b s t r a c t杜聪聪 译文章历史:2016年11月18日收到2017年1月15日收到修订版2017年1月15日接受2017年1月16日在线提供关键词: 锥形截齿煤岩相互作用磨损切削性能针对采煤机截齿磨损严重的问题,利用煤岩截割实验装置,研究了截齿截割方式、截齿结构和截齿工作角参数对截齿磨损的影响。分析了截齿磨损对切削性能的影响,为减少截齿磨损提供了实验依据。结果表明,在非对称切削方式下,截齿只在一侧磨损,这提高了截齿的使用寿命。碳化物尖端高度和截齿锥角越大,就越容易保护截齿端面不受煤岩的干扰,避免由于截齿磨损造成的车斗尖端损失。在研究范围内,确定了硬质合金齿尖的适宜高度为20mm24mm,齿尖锥角应接近80。镐体上的磨损面积随镐体端面直径的增大而增大,端面直径的合适范围为20mm22mm。截齿磨损随截割角的增大而减小,但考虑截齿截割载荷和煤岩崩落效应, 截割角应保持在4550。对于倾斜角度的截齿,截齿磨损随着倾斜角度的增大而增大,但截齿两侧的磨损差异逐渐形成并增大,提高了截齿的自旋转能力。截齿切削扭矩的平均峰值随磨损程度的增加而增大,最大增幅为30%。磨损的截齿不利于煤岩的冒落,b2mm的煤岩块度比未磨损的截齿增大14%。2017爱思唯尔有限公司。保留所有权利。1.简介煤是使用最广泛的燃料之一,其使用时间预计将延长几十年。采煤机滚筒和掘进机截割头是采煤过程中使用的主要部件,它们消耗了整个采煤机和掘进机80%-90%的功率。锥形截齿在开采过程中与煤反复相互作用,有规律地布置在螺旋滚筒和切割头上12。它们的性能直接影响切割性能和工作机构的效率。它们通常由硬质合金尖端、镐体和镐柄组成,镐柄安装在镐座上,并由弹簧固定,如图1所示。当截齿座焊接在截割头上时,可以用来破碎煤岩 。本文由副主编000 000以修订版的形式推荐出版。通讯作者:中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116。电子邮件:jihuifu (H. Ji)。/10.1016/j.engfailanal.2017.01.0131350-6307/2017爱思唯尔有限公司。保留所有权利。图1 锥形截齿及其安装截齿的工作环境是严酷的、复杂的、动态的。锥形截齿在高冲击和高应力条件下工作,经常会出现失效情况。因此,截齿失效越来越受到研究者的重视,其失效形式主要有过早磨损、碳化物尖端脱落、倾倒、断裂和正常磨损。其中,由于正常磨损、过早磨损和碳化物尖端脱落等磨损而导致的失效约占全部失效的75%。为了研究锥形截齿在使用过程中的磨损情况,一方面,研究人员正逐步通过模拟和实验的方法研究截齿对煤岩的切削载荷。在模拟方面,研究人员主要使用有限元法35和离散元法68。在试验方面,研究人员建立了不同的试验装置,如煤岩切割试验台911、自动旋转煤岩切割模拟器(ARCCS)1214、单镐切割试验台1516、全尺寸切割试验台1718和重建试验装置1920。然而,研究人员发现,并不是所有的载荷都会导致磨损,因此对载荷导致磨损的研究很少。这是截齿磨损机制暴露不足的主要原因。另一方面,研究人员正逐步对截齿磨损进行更多的直接研究2023。通过多次切削试验对截齿的磨损进行了测试,主要研究了截齿的磨损类型。在这些条件下,截齿磨损较轻,只有一些表面划痕,磨损质量损失小于1mg。由于严重的局限性,本研究的结果还不足以显示截齿的磨损特性。截齿磨损特征应包括截齿在切削过程中的磨损状态以及磨损对截齿切削性能的影响。在此基础上,利用煤岩截割实验装置,研究了截齿类型、结构参数和工作角度参数对截齿磨损的影响,分析了截齿磨损对截齿性能的影响,为减少截齿磨损提供了实验依据。2. 实验方法在煤岩截割试验台上,模拟了锥形截齿截割煤岩的过程。试验台包括主副传动系统、切割装置、液压控制系统和信号采集系统。主要原理图如图2(a)所示。主传动系统用于使切割设备旋转。电机功率30kw,可控制电机转速在0 180r /min之间改变切割速度。通过液压系统的控制,可以推动切割装置改变切割宽度。辅助传动系统用于移动煤岩,该运动是通过液压马达驱动齿轮装置实现的,其速度可以控制在0-10 m / min以内从而改变进给速度。如图2(b)和(c)所示,设计的切割装置包括端板、轮毂、卡盘和截齿装置。本研究不考虑锥面截齿的自旋转性能,以此来确定截齿类型、结构和工作角度参数对截齿磨损的影响。因此,在试验过程中,截齿不应在截齿架中旋转,截齿固定块的设计用来限制截齿旋转。本文主要研究了煤岩的排列参数和构造参数,对不同类型的煤岩没有进一步的分析。根据以往煤岩模拟的成功经验,以水泥和砂为基本材料,分别按1:2的比例模拟煤岩。模拟煤岩具有很强的均质性,可以消除次要因素的影响,使实验结果更加可靠。对模拟样品和天然样品进行了单轴抗压强度试验和巴西圆盘试验,如图3所示。模拟试样的破坏模式和裂纹扩展与天然岩石基本一致。模拟煤岩的抗压强度约为2025MPa,抗拉强度约为2MPa。模拟样品在0.75mm的位移处被劈裂,局部出现峰值,类似于天然岩石的脆性。对模拟煤岩的应力曲线和破坏模式进行对比分析,发现模拟煤岩可以准确地模拟天然岩石的特性。(b) 切割设备(c) 拾取安装图2煤岩切割试验台图3模拟和岩样的破坏模式(a) 不对称切割(b) 对称切割图4对称和不对称切割类型下的切口形状(a) Asymmetrical cutting(b) Symmetrical cutting图5对称和非对称切削类型下磨损截齿的宏观性能3.结果与讨论3.1 .锥形截齿磨损3.1.1 .切割类型的影响对称和非对称切削类型是截割头上截齿使用的两种主要切削类型,切削类型的切口形状如图4所示。从图4(a)可以看出,非对称切割方式下的煤有一个自由侧和一个非自由侧。上一个截齿切割的切口I为下一个相邻截齿切割创建了一个自由曲面,而创建切口II 的切割可视为一个不对称切割过程。从图4(b)可以看出,煤的反作用力作用在截齿的两侧,导致截齿的力平衡。形成切口III的切割可视为对称切割过程。为了研究切削方式对截齿磨损的影响, 选用普通截齿, 其硬质合金尖端高度为18.6mm,硬质合金尖端锥角为80,截齿体端面直径为24mm,倾斜角度为0,切割角度为40。通过调节电机频率,将截割装置的转速设定为150r/min,煤岩的移动速度为1.5m/min,在此条件下截齿的最大截割深度为1cm。在对称和非对称切削类型下,磨损截齿的宏观特性如图5所示。如图5所示,在非对称切削方式下,截齿只在一侧磨损,而在对称切削方式下,截齿两侧磨损,这表明非对称切削方式下的磨损质量损失是对称切削方式下的一半,截齿的使用寿命也因此延长了。上述分析是在不考虑锥形截齿自旋转性能的情况下进行的。然而,在实际工作条件下,在切削过程中,由于载荷的不平衡,使锥面截齿在截齿轴周围产生扭矩,从而导致锥面截齿旋转。这可以从图5中两种切削类型下的截齿磨损看出,在不对称切削类型下,截齿上的载荷必须不平衡,并且截齿具有自转潜力。在非对称切削方式下观察截齿侧面的磨损时,可以确定截齿与煤岩相互作用的摩擦方向。磨损是在与截齿轴成一定角度的情况下形成的,说明摩擦力可以沿截齿轴及其垂直方向分解,沿垂直方向分解的力可以使截齿旋转。因此,在非对称切削方式下,由于截齿的自旋转能力,截齿磨损将明显减小。(a) 高13.6 mm(b) 高18.6 mm(c) 高23.6 mm图6 不同硬质合金齿尖高度下磨损截齿的宏观形貌3.1.2 截齿结构参数的影响(1)硬质合金尖端的高度本文所研究的硬质合金尖端高度是指硬质合金尖端在截齿端面外的高度。为了研究硬质合金尖端高度对截齿磨损的影响,选择了13.6 mm,16.1 mm,18.6毫米、21.1毫米和23.6毫米。倾斜角度、切割角度、切割装置转速和煤岩移动速度与上次试验相同。截齿采用对称切削方式,在相同切削时间下,不同硬质合金尖端高度下磨损截齿的宏观特性如图6所示。从图6可以看出,随着硬质合金尖端高度的增加,截齿上的磨损面积减小,说明硬质合金尖端高度越大,就越容易避免截齿过程中截齿端面与煤岩的干涉,保证硬质合金尖端不易因磨损而脱落。此外,随着硬质合金尖端高度的增加,截齿与煤岩的干涉减小,说明截齿的切削载荷也随着硬质合金尖端高度的增加而减小。为了验证这一推测,研究者在切削过程中测试了截齿切削扭矩,如图7所示。图7(a)显示了连续进给切削过程下的测试扭矩曲线。在连续送料切割中,截齿继续旋转和送料;当旋转几个周期时,截齿完成几次切割过程,每个周期的最大切割负荷基本相同。图7(a)显示了一个切削循环中的测试扭矩曲线。然后,测试了五种不同硬质合金刀尖高度的截齿扭矩,并对截齿扭矩的平均峰值进行了统计,如图8所示。.(b) 一次送料切割图7 选取切割扭矩图8 不同硬质合金刀片高度下截齿切削扭矩的平均峰值从图8可以看出,随着硬质合金尖端高度的增加,截齿切削扭矩的平均峰值先快速下降,然后缓慢下降,这一趋势最终趋于稳定。当硬质合金尖端高度由13.6mm变为18.6mm 时,截齿与煤岩的过盈量相差较大,导致截割载荷急剧下降。相反,当碳化物尖端高度从18.6mm变为23.6mm时,由于截齿与煤岩的过盈量相差不大,切削负荷下降缓慢。结果表 明,在截齿设计中,虽然不必选择过大的截齿高度,但应选择较大的截齿尖高度,以保护截齿体,降低切削负荷。当截齿载荷达到一定值时,对截齿本体的保护作用和降低截齿载荷的作用逐渐减弱。(2) 镐尖锥角煤岩崩落性能随切割深度不同而不同。煤岩在浅部具有良好的崩落性能,崩落块体呈片状。随着截割深度的增加,特别是在截齿尖端附近,无自由表面时,崩落性能较差。在这种情况下,所形成的槽形与截齿硬质合金尖端基本一致,说明截齿尖端锥角对截齿尖端的冒落角有影响,最终影响截齿硬质合金尖端的磨损。为了研究截齿锥角对截齿磨损的影响,选择了60、70、80、90和100为锥角。倾斜角度、切割角度、切割装置转速、煤岩移动速度保持不变。截齿截割采用对称截割方式,同一截割时间截齿尖端不同锥角下磨损截齿的宏观特性如图9所示。(a) 锥角60(b)锥角80(c)锥角100图9不同锥角下截齿磨损的宏观特性从图9可以看出,随着截齿锥角的增大,截齿上的磨损面积减小,说明截齿锥角越大,硬质合金截齿在切削过程中越容易避免截齿端面与煤岩的干涉,保证硬质合金截齿不易因磨损而脱落在截齿身上。其主要原因是在远离自由表面的硬质合金尖端附近切削深度大,形成的沟槽形状与截齿硬质合金尖端形状基本一致,导致崩落性能差。结果表明,小的崩落角是由截齿尖的小锥角形成的,而大的崩落角是由截齿尖的大锥角形成的。因此,在相同的机体结构条件下,截齿在较小崩落角的槽中过盈量较大,导致截齿磨损较大。这一结论可以从图10中得到,也可以从实验中不同锥角的镐尖形成的V形槽中得到,如图11 所示。图10为A.Q.Rizwan博士论文15中的截齿碳化物尖端结构和凹槽结构。可以看出,在硬质合金尖端附近形成的凹槽与截齿硬质合金尖端形状基本一致,验证了理论分析。从图11还可以看出,镐尖的锥角与“V”形槽的塌陷角几乎一致。值得注意的是,当锥角为100时,“V”型槽的塌落角超过100,塌落线为半圆曲线而非直线。半圆形曲线是硬质合金尖端的圆柱状物在截齿尖端后切削煤岩而形成的。由 此,可通过截齿尖端的大锥角形成大于锥角的塌陷角,从而有助于保护截齿体免受磨损。同样,测试了五种不同截齿锥角的截齿切削扭矩,并确定了平均峰值截齿切削扭 矩的统计数据,如图12所示。从图12可以看出,平均峰值截齿切削扭矩随着截齿锥角的增加先减小后增大。在6080范围内,随着锥角的增大,煤岩与截齿前刀面的接触面积增大,但截齿体与 煤岩的干涉减小。因此,切削扭矩的平均峰值随着锥角的增加而略有下降。然而,从80到100时,煤岩与截齿前刀面的接触面积不断增大,截齿体与煤岩的干涉变化 不大,但车头与煤岩的干涉明显增大。因此,在截齿设计中应选择合适的截齿锥角(约80)。锥角过小无助于避免截齿与煤岩的干涉,锥角过大则增加截齿的切削负 荷。(3) 镐体端面直径堆焊截齿是为了解决截齿在切削过程中因磨损而失效的问题。图11所示为普通截 齿和堆焊截齿。从图13可以看出,堆焊的基本目的是增加截齿体的端面直径及其抗磨 能力。虽然镐体与煤岩相互作用,但可以长期使用。然而,堆焊的本质目的能否实现 还需要讨论。堆焊截齿的使用时间是否比普通截齿长,堆焊工艺是否改变了截齿的切 削性能。为了研究第一个问题,通过改变截齿体的端面直径来模拟堆焊截齿的结构变化, 并研究了这种变化对截齿磨损的影响。根据截齿体厚度的增加,截齿体的端面直径被 选择为20 mm、22 mm、24 mm、26 mm和28 mm,目前工业上使用的堆焊后截齿体厚度为24 mm。倾角、切割角度、切割装置转速、煤岩移动速度保持不变。截齿采用对称截割方式,在相同的截割次数下,截齿体不同端面直径下磨损截齿的宏观特性如图14所示。图10 硬质合金刀尖形状与切削槽(摘自A.Q.Rizwan博士论文)(a) Cone angle 60(b) Cone angle 80(c) Cone angle 100图11 由不同锥角的镐尖形成的“V”形槽从图14可以看出,截齿体上的磨损面积随着截齿体的端面直径而增大,当端面直径为20mm时,截齿体上几乎没有磨损。这说明端面直径越小,截齿体越容易避免与煤岩发生干涉;反之,较大的截齿体端面会与硬质合金尖端一起磨损,说明截齿体不能避免硬质合金尖端脱落。而且,目前工业上广泛使用的截齿堆焊后,截齿体的表面硬度达到62hrc,远低于硬质合金尖端的硬度,根据煤炭行业标准,硬质合金尖端的硬度不应达到b85hrc。因此,堆焊后的截齿体比硬质合金齿尖磨损更快,也无助于硬质合金齿尖切割煤岩。总之,在截齿上堆焊是一种牺牲材料和工艺来提高截齿寿命的方法,但截齿寿命不会随着堆 焊强度和厚度的增加而成比例增加,这不符合经济性原则。对于第二个问题,测试了五种不同截齿体端面直径的截齿切削扭矩,并确定了 平均峰值截齿切削扭矩的统计数据,如图15所示。从图15可以看出,随着截齿体头部表面直径的增加,截齿切削扭矩的平均峰值先缓慢增加,然后迅速增加。当截齿体端面直径由20mm变为24mm时,截齿与煤岩的过盈量相差不大,导致截割载荷略有增加。当工作面直径由24mm变为28mm时,由于截齿与煤岩之间的过盈量相差较大,截割载荷大大增加。综上所述,在截齿设计中应选择较小的端面直径,以保护截齿体,减小截齿载荷,但不宜过小。当截齿载荷降低到一定值时,截齿对截齿的保护作用和降低截齿载荷的作用逐渐减弱。图12 不同锥角下截齿切削扭矩的平均峰值S、 Liu等人/工程失效分析74(2017)172187(a) Normal pick(b) Surfacing welding pick图13 普通镐和堆焊镐3.1.3截齿切割角度参数的影响(1)切割角度为了研究切削角度对截齿磨损的影响,选择了普通截齿,并选择了倾角为0的截齿。切割角度选择为35、40、45、50和55。切割装置的转速和煤岩的移动速度保持不变。截齿截割采用对称截割方式,在相同的截割次数下,不同截割角度下截齿磨损的宏观特性如图16所示。从图16可以看出,随着切削角度的增加,与煤岩相互作用的碳化物尖端的磨损长 度减小。磨损长度从35迅速减小到45,然后从45缓慢减小到55。切削角度为35时,硬质合金尖端的磨损长度与硬质合金尖端的高度一致;切削角度为40时, 硬质合金尖端的磨损长度与硬质合金尖端锥形截面的高度一致。而且,随着切削角度 的增大,镐体的磨损量减小;当切削角度为35时,镐体有明显的磨损;当切削角度 为40和45时,镐体两侧都有磨损;当切削角度为50和55时,镐体几乎没有磨 损。同样,随着切削角度的增大,硬质合金齿尖、镐体与煤岩的接触减小,尤其是3545时,切削载荷明显下降。然而,在4555之间,碳化物尖端、镐体与 煤岩的接触面变化不大。截齿截割载荷受煤岩崩落性能的影响,载荷变化趋势有待进 一步研究。因此,测试了五个不同切削角度的截齿切削扭矩,并确定了平均峰值截齿 切削扭矩的统计数据,如图17所示。从图17可以看出,截齿截割扭矩的平均峰值随着截割角度的增加先是大幅下降,然后略有增加。从35到45的大幅度下降是由于碳化物尖端、截齿体与煤岩之间的 干涉减小,而从45到55的小幅度上升是由于截齿与煤岩之间的微小变化,随着切 削角度的增大,崩落性能变差。为了研究不同切割角度下煤岩的崩落性能,收集了实验得到的煤岩碎块,不同碎 块尺寸的煤岩如图18所示。不同切割角度下的煤岩碎块大小百分比如图19所示。(b) 20 mm(b) 24 mm(c) 28 mm图14 不同截齿体端面直径下磨损截齿的宏观性能图15 不同截齿体端面直径下截齿切削扭矩的平均峰值从图19中,首先,煤岩碎块b 2 mm的百分比随着切割角度的增加而减少。该范围内的碎片大小为粉末状,由截齿和煤岩之间的摩擦形成。结果表明,截齿与煤岩之间的接触随着截齿切削角度的增大而减小。其次,210mm煤岩碎块率随切割角度的增大而增大。这个范围内的碎片大小是由截齿和煤岩之间的干涉形成的。与摩擦不同的是,这种干扰会使煤岩碎块变大,而且不仅仅以粉末形式存在。随着截割角的增大,煤岩崩落性能变差,截齿与煤岩的干扰增大,210mm煤岩碎块率增大。再次,煤岩碎块率在1020mm之间变化山 西 能 源 学 院2017级本科毕业 文献翻译不大,说明这是放顶煤的主要范围。最后,煤岩碎块率n20mm由切割角度35时的9.2%逐渐下降到切割角度50和55时的0%,进一步说明小切割角度有利于煤岩的冒落。(c)切削角度 45(d)切削角度 50(e)切削角度55图16 不同切削角度下磨损截齿的宏观形貌(2)倾斜角度图17 不同切削角度下的平均峰值截齿切削扭矩在截齿不同切削角度的相互作用下,可以实现截割头的钻孔过程。为了研究切削 角度对截齿磨损的影响,选择了普通截齿,切削角度选择为50。倾斜角度选择为10、20、30、40和50。切割装置的转速和煤岩的移动速度保持不变。截齿 截割采用对称截割方式,在相同的截割次数下,不同截割角度下截齿磨损的宏观特性 如图20所示。(c) 1020 mm(d) 20 mm图18 不同大小的碎块煤岩图19 不同切割角度下的煤岩碎块率在切削过程中,当截齿向左侧倾斜时,截齿的左侧磨损减小,右侧磨损增大。齿尖两侧磨损高度差由零变大,倾斜角度为50时,齿尖左侧几乎无磨损。镐体的磨损由1020时的无磨损变为30时的小磨损变为50时的大磨损。此外,从磨损截齿的宏观性能可以看出,随着倾角的增大,截齿上的载荷变得更加不平衡,如果截齿能够自由转动,则提高了截齿的自转能力。测试了五种不同倾角的截齿截割力矩,并对截齿截割力矩的平均峰值进行了统计,如图21所示。杜聪聪 译(c)倾斜角30(d) 倾斜角 40(e) 倾斜角50山 西 能 源 学 院2017级本科毕业 文献翻译图21 不同倾角下的平均峰值截齿切削扭矩由于不同倾角下的截割角均为50,煤岩的崩落性能变化不大,对截齿载荷没有影响。从图21可以看出,截齿切削扭矩的平均峰值随着倾斜角度的增加先缓慢增加,然后迅速增加。这与截齿与煤岩的干涉有关。倾角的增大主要导致截齿一侧对煤岩的干扰增大, 最终导致截割负荷的急剧增加。3.2.磨损对截齿切削性能的影响截齿磨损逐渐成为截齿使用中的一个严重问题,截齿磨损程度不同,截齿载荷和煤岩碎块分布也不同。例如,截齿由于与煤岩接触而磨损,但由于磨损而增加的接触面积加速山 西 能 源 学 院2017级本科毕业 文献翻译了其磨损,增加了其切削负荷。此外,截齿磨损导致截齿尖端失活,因此截齿很难楔入煤岩,煤岩也很难破碎,从而增加了切割能耗。图22不同磨损程度下截齿的宏观性能(c) 临时磨损(侧视图) (d) 临时磨损(俯视图)图23 不同磨损程度截齿切削扭矩的平均峰值为研究截齿磨损对切削性能的影响,选用普通截齿,将硬质合金尖端高度设为18.6mm,硬质合金尖端锥角为80,截齿体端面直径为24mm。倾斜角度为0,切割角度为40。切割装置的转速和煤岩的移动速度保持不变。通过与煤岩的相互作用,获得了不同磨损程度的截齿,包括初始磨损、过渡磨损和上部磨损。不同磨损程度的截齿宏观性能如图22所示。图23不同磨损程度截齿切削扭矩的平均峰值。从图22可以看出,在连续磨损过程中,截齿两侧对煤岩的干扰大于截齿尖端的干扰。从侧面看,有过渡磨损的截齿与无磨损的截齿相比,磨损引起的截齿齿尖高度下降在2mm 以内,而两侧截齿(包括硬质合金截齿尖和截齿体)的高度均大于此值。另一方面,在连续磨损过程中,截齿尖端逐渐变为圆形,如图22(d)所示,这是影响切削性能的最重要部分。利用所获得的不同磨损程度的截齿,研究了截齿磨损对切削载荷的影响。对不同磨损程度的截齿截齿扭矩进行了测试,并对截齿截齿扭矩的平均峰值进行了统计,如图23所示。从图23可以看出,截齿切削扭矩的平均峰值随着截齿磨损程度的增加而增大,说明截齿磨损变得严重,截齿与煤岩的接触面积增大,截齿磨损加速。有初始磨损的截齿与无磨损的截齿只有很小的差别,在50Nm以内。有中间磨损的截齿的切削载荷比无磨损的截齿增加约20%,而有上部磨损的截齿的切削载荷增加约30%。这说明对磨损的截齿应采取一些措施,避免磨损面与煤岩接触。否则,截齿的磨损将更加严重,截齿在失去切削性能时将失效。图24 不同磨损程度下的煤岩碎块率杜聪聪 译山 西 能 源 学 院2017级本科毕业 文献翻译为了研究不同磨损程度下煤岩的崩落性能,采集了实验得到的煤岩碎块。不同磨损程度下煤岩碎块大小百分比见图24。4.结论(1)在不对称切削类型下,镐只在一侧磨损,这增加了工作寿命。在非对称切削类型下,截齿上的载荷必须不平衡,从而导致截齿具有自转电势。(2)碳化物尖端的高度和锥角越大,就越容易保护镐体端面不受煤岩的干扰,避免由于镐体的磨损而造成碳化物尖端的损失。在本研究范围内,硬质合金尖端的合适高度为20 mm24 mm,截齿尖端的锥角应大约为80。镐体的磨损面积随镐体端面直径的增大而增大,以20mm22mm为宜。(3)截齿磨损随截齿切削角度的增大而减小,但考虑截齿切削载荷和煤岩崩落效应时,截齿切削角度宜为4550。对于倾斜角度的截齿,截齿磨损随倾斜角度的增大而增大,但截齿两侧的磨损差异逐渐形成并增大,从而提高了截齿的自转能力。(4)最后,分析了截齿磨损对切削性能的影响。结果表明,平均峰值截齿切削扭矩随磨损程度的增加而增加,最大增加百分比为30%。磨损的截齿不利于煤岩的冒落。与无磨损的截齿相比,煤岩碎块尺寸b2mm增加了14%。致谢这项工作得到了中央大学基础研究基金(2014ZDPY12),江苏省高等学校一流学术计划项目(TAPP)和中国江苏省高等学校优先学术计划发展的大力支持( PAPD)。参考文献1 B. Tiryaki, In situ studies on service life and pick consumption characteristics of shearer drums, J. South. Afr. Inst. Min. Metall. 104 (2) (2004) 107121.2 E.M. Eyyuboglu, N. Bolukbasi, Effects of circumferential pick spacing on boom type roadheader cutting head performance, Tunn. Undergr. Space Technol. 20 (5)(2005) 418425.3 Y. Zhou, J.S. Lin, On the critical failure mode transition depth for rock cutting, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 62 (2013) 131137.4 S.Y. Liu, Z.H. Liu, X.X. Cui, H.X. Jiang, Rock breaking of conical cutter with assistance of front and rear water杜聪聪山 西 能 源 学 院2017级本科毕业 文献翻译杜聪聪jet, Tunn. Undergr. Space Technol. 42 (2014) 7886.5 M.C. Jaime, Y. Zhou, J.S. Lin, I.K. Gamwo, Finite element modeling of rock cutting and its fragmentation process, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 80 (2015) 137146.6 O. Su, N.A. Akcin, Numerical simulation of rock cut-ting using the discrete element method, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 48 (3) (2011) 434442.7 J. Rojek, E. Onate, C. Labra, H. 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