张倩倩， 韩振南， 张梦奇， 张建广

(1. 太原理工大学 机械工程学院，太原　030024； 2.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，太原　030006；3.煤矿采掘机械装备国家工程实验室，太原　030006)

冲击载荷作用下锥形截齿磨损的试验和数值模拟研究

张倩倩1， 韩振南1， 张梦奇2,3， 张建广2,3

(1. 太原理工大学 机械工程学院，太原030024； 2.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，太原030006；3.煤矿采掘机械装备国家工程实验室，太原030006)

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PFC3D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。

锥形截齿；耐磨性；截割载荷；离散元方法

锥形截齿在煤岩截割领域广泛使用，其耐磨性能严重制约着掘进效率和生产成本。因此，从经济角度来考虑岩石的开挖过程，掘进设备刀具的磨损是重要影响因素之一。……