[发明专利]单齿旋转切削破岩机理试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及截齿破岩机理研究领域，尤其涉及一种单齿旋转切削破岩机理试验方法。

背景技术

机械切削破岩由于其效率高，机器灵活已经被广泛应用于采矿及各地下工程领域。单齿破岩机理是刀具和破岩机械工作机构设计的基础，也是机器破岩能力评定及选型的基础，因此备受业界关注。

文献Bilgin N,Demircin MA,Copur H,Balci C,Tuncdemir H,Akcin N.Dominant rock properties affecting the performance of conical picks and the comparison of some experimental and theoretical results.Int J Rock Mech Min Sci 2006；43:139-156.使用的全尺寸直线切削试验台，其可以测试截齿在不同安装参数及定切削厚度下直线切削时切削力、径向力等参数，利用此试验台，切削力与切削比能耗与各切削参数及岩石强度的关系得到了深入的研究。其特点是直线切削，但是采掘机械工作机构上截齿破岩切削的为月牙形状，并非直线试验中的定切削厚度，因此这与采掘机械破岩实际情况不相吻合。文献：Abu Bakar MZ,Gertsch LS.Evaluation of saturation effects on drag pick cutting of a brittle sandstone from full scale linear cutting tests.Tunn Undergr Space Technol 2013；34:124-134.及王春华，丁仁政，李贵轩，郑连宏.截齿截割煤体变形破坏过程模拟试验.煤炭学报，2006；31(1)：121-124.中提到试验台也都是类似原理。文献Kim E,Rostami J,Swope C,Colvin S.Study of conical bit rotation using full-scale rotary cutting experiments.J Min Sci 2012；48(4):717-731.中提到的虽然是旋转切削试验台，但进给方式与实际情况不尽相同。

专利CN201210442183和文献：刘送永，杜长龙，崔新霞.采煤机滚筒截齿排列试验研究.中南大学学报，2009,40(5)：1281-1287.提到的试验设备均为多齿联合切削，用以研究采掘机械工作机构性能的试验设备。专利201210421825.1、201310341432.4、201220584454.4以及专利201020578699.7等公开的试验台从原理和试验方法上都无法研究单个截齿切削月牙形煤岩时切削形成机理、切削力以及径向力等切削机理相关内容的研究。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种单齿旋转切削破岩机理试验方法，该方法可以研究不同切削速度、切削厚度、截齿切削角，截齿倾斜角等参数对切削力、切屑形状及分布等参数的影响；能更好的深入研究单个截齿切削月牙形煤岩时的切削机理，从而为采掘机械工作机构的设计提供基础数据。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

单齿旋转切削破岩机理试验方法，在该方法中采用了一种单齿旋转切削破岩机理试验装置，所述单齿旋转切削破岩机理试验装置包括数据采集系统、液压系统、截齿支架总成和岩样支架总成；

所述数据采集系统包括扭矩转速角度传感器、压力传感器、数据采集器和计算机；所述扭矩转速角度传感器采集的扭矩信号、转速信号和截齿位置角度信号输入数据采集器，所述压力传感器采集的压力信号输入数据采集器，所述数据采集器采集的信号输入计算机；

所述液压系统包括多路阀、变量泵、油箱、截线距调节油缸、切削厚度调节油缸、旋转油缸和驱动电机；所述驱动电机带动变量泵，所述变量泵通过油管与多路阀连接，所述截线距调节油缸、切削厚度调节油缸和旋转油缸分别通过油管与多路阀对应连接；

所述截齿支架总成包括支架座、截齿座、截齿、旋转座、过渡轴Ⅰ和过渡轴Ⅱ；所述压力传感器安装在截齿座和旋转座之间；所述旋转油缸依次通过过渡轴Ⅰ、扭矩转速角度传感器和过渡轴Ⅱ驱动截齿；