切削過程中產(chǎn)生的切削溫度是影響切削齒切削效率和使用壽命的重要因素。鑒于此,通過建立圓弧切削齒與巖石相互作用溫度分布模型,主要從切削齒上溫度分布特點、峰值溫度的變化等方面探討了切削過程中圓弧齒刀刃半徑對切削溫度的影響。分析結(jié)果表明:較小的PDC刀刃半徑可以減小齒上溫度的積聚現(xiàn)象,降低齒上溫度,而較大的圓弧半徑反而會提升齒上的切削溫度;圓弧齒切削過程中存在臨界圓弧半徑,在臨界范圍內(nèi),圓弧齒峰值溫度點位置與鋒利齒類似,集中在切削齒前刀面距刀刃一定距離處;圓弧半徑較大時,則下移至圓弧底部;力的變化趨勢以及作用與溫度分布規(guī)律相對應(yīng),優(yōu)化的圓弧半徑切削齒傳熱效果更優(yōu),可以減少切削齒上熱磨損現(xiàn)象,從而延長切削齒的使用壽命。研究結(jié)果對于切削齒破巖機理的研究和延長切削齒使用壽命具有重要意義。 

【文章來源】：石油機械. 2020年06期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圓弧切削齒溫度分布模型圖

由于切削過程工況十分復(fù)雜，本文采用數(shù)值模擬的方法，可以直觀地對溫度分布以及峰值溫度進行分析。使用ABAQUS/Explicit建立了巖石切削二維有限元模型(見圖2)，模型采用了DruckerPrager損傷本構(gòu)法。巖石網(wǎng)格劃分采用雙線性四節(jié)點熱耦合平面應(yīng)變減縮積分單元(CPE4RT),PDC切削齒采用三節(jié)點熱耦合平面應(yīng)變?nèi)切螁卧?CPE3T)。為保證運算精度，在切屑區(qū)域以及刀刃區(qū)域設(shè)置較密的網(wǎng)格，其他區(qū)域網(wǎng)格相對比較稀疏。模型中邊界條件:(1)巖石的底部和左側(cè)在X、Y方向上完全受約束;(2)切削齒在Y方向完全約束。仿真采用與實際破巖工況接近的二維切削模型。巖石材料選為大理巖，長為100 mm，寬為50mm，切削層高度為3 mm，模型中巖石工件固定，切削齒從右向左進行平面運動;選擇標準圓柱形切削齒，齒徑為13.44 mm，齒厚為8 mm，其中PDC層厚度為2 mm，碳化鎢基體厚度為6 mm;仿真中初始大氣溫度設(shè)置為20℃，切削齒的前傾角設(shè)置為-15°，切削深度為0.5 mm，切削速度為0.2m/s;選取8種圓弧半徑r，其值如表1所示。

根據(jù)不同圓弧半徑切削齒溫度分布云圖(見圖3)，可以觀察到:(1)鋒利切削齒峰值溫度分布范圍最廣，峰值溫度達到60℃。由于切削齒尖端接觸面積很小，在齒尖處易于形成熱量積聚現(xiàn)象，產(chǎn)生大量的切削熱，導(dǎo)致切削齒的溫度較高[17]。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2941795