不同岩石下镶齿与光刃滚刀切削性能对比研究

作     者：纪方 刘浩 宋增亮 向香彩 

作者机构：中铁十四局集团有限公司 中南大学 济南轨道交通集团有限公司 

出 版 物：《中国测试》 (China Measurement & Test)

年 卷 期：2023年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：湖南省创新型省份建设专项经费资助（2019GK1010） 湖南省长沙市首批核心技术攻关“揭榜挂帅”（工程机械）攻关项目（“掘进机高性能长寿命刀具”） 

主　　题：镶齿滚刀 比能耗 数值模拟 切削性能 

摘      要：为研究镶齿滚刀与光面滚刀破碎不同类型岩石的切削性能，基于非线性动力学有限元软件，建立镶齿滚刀与光面滚刀直线切割岩石的动力学仿真模型，对三种常见TBM工程硬岩进行破岩仿真，探究不同岩石特性下滚刀类型与贯入度的最优组合。利用盘形滚刀线性切割试验台，开展光面滚刀破碎花岗岩试验，对仿真结果进行验证。研究结果表明：在凝灰岩、花岗岩和片麻岩地层下，镶齿滚刀与光面滚刀的比能耗都在贯入度为6mm左右出现转折、有最低比能耗，说明在这三种地层下小贯入度掘进时采用光面滚刀的效果更好，且都存在一个最优贯入度；滚刀在不同地层下的破岩垂直力都可以用同一种函数进行拟合，对于同种滚刀，岩石强度越大滚刀破岩垂直力随贯入度增长的速率越大，在同一种岩石强度下，镶齿滚刀破岩垂直力增长速率大于光面滚刀。