碟形滚刀振动切削破岩的温度特性
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1中国矿业大学机电学院 徐州,221116;2矿山智能采掘装备省部共建协同创新中心 徐州,221008

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中图分类号:

TH11;TD42

基金项目:

国家自然科学基金面上资助项目(51975573);江苏省自然科学基金面上资助项目(BK20231497);江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)


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    摘要:

    切削温度是影响机械破岩刀具磨损特性及服役寿命的核心因素,外部激振辅助碟形滚刀虽可提升破岩性能,但振动破岩过程中滚刀切削温度演变规律尚不明确。针对这一问题,基于热力耦合数值仿真与实验验证,开展滚刀振动破岩切削温度变化规律及影响机制研究。首先,在滚刀振动破岩有限元模型中引入热力耦合作用,通过数值模拟分析切削温度动态变化特征;其次,开展室内振动破岩实验,采用红外热像仪实时监测滚刀切削温度;然后,对比实验与仿真数据,验证数值模型模拟切削温度的可靠性;最后,结合温度时程曲线与岩石破碎形貌,剖析不同参数对切削温度的影响机理。结果表明:振动破岩时滚刀切削温度呈阶跃式增长,岩石破碎坑形成后滚刀与岩石处于无接触或弱接触状态,最大切削温度会小幅下降;切削速度与切削温度呈正相关规律,温度随切削时间呈幂函数变化;切削温度随激振频率升高呈线性增大趋势,90 Hz工况下切削温度为50 Hz的1.4倍;岩石强度可改变切削温度变化机制,岩石强度越高,温度增长由平稳攀升转为显著阶跃波动变化。相较于切削速度和激振频率,岩石强度对滚刀振动破岩切削温度的影响最为显著。

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  • 收稿日期:2024-08-16
  • 最后修改日期:2024-12-09
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  • 在线发布日期: 2026-06-30
  • 出版日期: 2026-06-30
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