单齿旋转切削破岩机理试验方法

摘要

本发明公开了一种单齿旋转切削破岩机理试验方法，1)根据截齿的型号及尺寸确定其旋转半径r，制作岩样；2)根据扭矩转速角度传感器及数据采集系统确定截齿转速n，确定截齿切削速度v；3)调整切削厚度调节油缸，并借助刻度尺Ⅱ确定最大切削厚度h_max，由扭矩转速角度传感器及数据采集系统确定截齿瞬时位置得到瞬时切削厚度；4)进行一次完整的切削过程，通过数据采集系统采集压力传感器的信号得到径向力F_r，扭矩转速角度传感器采集扭矩信号T，可以得到切削力F_c。本发明主要用于研究单个截齿切削月牙形岩石切屑形成机理，切削力及径向力变化规律，切削速度对切削参数的影响等。

主权项

单齿旋转切削破岩机理试验方法，其特征在于，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(208)、压力传感器(204)、数据采集器和计算机；所述扭矩转速角度传感器(208)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(101)、变量泵(102)、油箱(103)、截线距调节油缸(104)、切削厚度调节油缸(105)、旋转油缸(106)和驱动电机(107)；所述驱动电机(107)带动变量泵(102)，所述变量泵(102)通过油管与多路阀(101)连接，所述截线距调节油缸(104)、切削厚度调节油缸(105)和旋转油缸(106)分别通过油管与多路阀(101)对应连接；所述截齿支架总成包括支架座(201)、截齿座(202)、截齿(203)、旋转座(205)、过渡轴Ⅰ(207)和过渡轴Ⅱ(209)；所述压力传感器(204)安装在截齿座(202)和旋转座(205)之间；所述旋转油缸(106)依次通过过渡轴Ⅰ(207)、扭矩转速角度传感器(208)和过渡轴Ⅱ(209)驱动截齿(203)；所述岩样支架总成包括岩样盒(301)、岩样(302)、岩样滑座(303)、总滑座(304)、底座(305)、刻度尺Ⅰ(306)和刻度尺Ⅱ(307)；所述岩样(302)设置在岩样盒(301)中，所述岩样盒(301)安装在岩样滑座(303)上，所述切削厚度调节油缸(105)的活塞与岩样盒(301)连接并可推动岩样盒(301)在岩样滑座(303)上水平移动；所述岩样滑座(303)安装在总滑座(304)上，所述总滑座(304)安装在底座(305)上，所述截线距调节油缸(104)的活塞与岩样滑座(303)连接并可推动岩样滑座(303)在总滑座(304)上水平移动，所述截线距调节油缸(104)的活塞和切削厚度调节油缸(105)的活塞垂直，所述截线距调节油缸(104)的活塞与过渡轴Ⅰ(207)的中心线平行；所述刻度尺Ⅰ(306)固定设置在截线距调节油缸(104)的活塞的一侧并与截线距调节油缸(104)的活塞平行，所述刻度尺Ⅱ(307)固定设置在切削厚度调节油缸(105)的活塞的一侧并与切削厚度调节油缸(105)的活塞平行；所述截齿(203)与岩样(302)对应；该方法包括如下步骤：1)根据截齿(203)的型号及尺寸确定其旋转半径r，并根据截齿(203)的旋转半径制作岩样(302)并安装在岩样盒(301)中；2)根据扭矩转速角度传感器(208)输出的截齿转速n，调整变量泵(102)到设定转速，并根据公式v＝2πnr确定截齿切削速度v；3)调整切削厚度调节油缸(105)，并借助刻度尺Ⅱ(307)确定最大切削厚度hmax，由扭矩转速角度传感器(208)确定截齿瞬时位置根据公式得到瞬时切削厚度；4)操纵多路阀(101)进行一次完整的切削过程，通过数据采集系统中的压力传感器(204)得到径向力F_r，扭矩转速角度传感器(208)得到扭矩信号T，根据公式F_c＝T/r可以得到切削力F_c。