基于接觸力學(xué)的盤形滾刀磨損量估算方法.pdf

1、硬巖掘進(jìn)機(jī)施工過程中，刀具磨損情況嚴(yán)重，刀具更換費(fèi)用約占工程施工費(fèi)用的三分之一，刀具磨損問題成為掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中亟待解決的問題。滾刀是硬巖掘進(jìn)機(jī)主要的破巖工具，但目前對(duì)滾刀磨損量定量計(jì)算方法的研究較少，本文針對(duì)盤形滾刀磨損量進(jìn)行計(jì)算研究，提出基于接觸力學(xué)理論的滾刀磨損量估算方法。為預(yù)估刀具壽命，確定刀具更換周期提供理論依據(jù)。具體內(nèi)容為：
　　 1)根據(jù)摩擦理論，引進(jìn)磨損率這一概念。認(rèn)為滾刀破巖過程中的磨損主要是滑動(dòng)磨損，滾刀滑動(dòng)

2、中的體積磨損量與摩擦功成正比例關(guān)系，比例系數(shù)為磨損率。
　　 2)為了計(jì)算摩擦功，引進(jìn)滑移比這一概念。根據(jù)接觸力學(xué)關(guān)于有牽引力狀態(tài)下滾動(dòng)體的打滑理論，建立滑移比、滑移距離表達(dá)式。根據(jù)滑動(dòng)距離、摩擦力、摩擦功三者之間的關(guān)系，求出摩擦功表達(dá)式。
　　 3)依據(jù)滾刀幾何形狀，利用滾刀結(jié)構(gòu)參數(shù)求得滾刀體積磨損量表達(dá)式。得出體積磨損量關(guān)于徑向磨損量的函數(shù)。
　　 4)根據(jù)摩擦功與體積磨損量的正比例關(guān)系，建立以掘進(jìn)參數(shù)，結(jié)構(gòu)

3、參數(shù)，地質(zhì)參數(shù)為已知量，徑向磨損量為未知量的方程。解方程求出滾刀徑向磨損量。
　　 5)用ANSYS有限元軟件建立滾刀與巖石接觸的有限元模型。分析靜力作用下接觸面的滑移量。將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。
　　 通過算例分析得出如下結(jié)論：
　　 1)切入量一定，滾刀徑向磨損增量隨著掘進(jìn)距離的增加呈現(xiàn)開始下降然后趨于穩(wěn)定的趨勢。滾刀徑向磨損量隨距離的增加而增加，徑向磨損量與掘進(jìn)距離在滾刀