冲击载荷作用下锥形截齿磨损的试验和数值模拟研究

通过试验和离散元数值模拟方法,研究锥形截齿的耐磨性能及其磨损特征对截割载荷的影响。在单齿旋转截割试验台上,以砂岩为试验对象,采用3种不同齿尖材料的锥形截齿进行岩石截割试验,并结合试验后齿尖的磨损面形状建立磨损截齿模型,利用PFC~(3D)进行岩石截割的数值模拟研究。统计结果表明:在截割载荷各分量中,法向力显著高于切向力和侧向力;硬质合金截齿、合金钢截齿及有耐磨涂层的合金钢截齿的质量损失依次为0.07%,0.28%和0.22%,硬质合金耐磨性优势突出,堆焊耐磨涂层对截齿有一定的保护作用;齿尖磨损区域的扩展,使截齿连续过载,加剧磨损;通过离散元方法获得的截割载荷与试验方法测定结果接近。在相同截割条件下,对硬质合金和合金钢齿尖耐磨性能的研究,为截齿的寿命估计提供必要参考。