【摘 要】
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截齿是掘进机截割煤岩过程中耗材最大的矿用机械部件之一,直接与煤岩接触作用,为了提高截齿的使用效率及截齿的复用。本文对掘进机截齿展开了力学与磨损特性研究,根据截齿截
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截齿是掘进机截割煤岩过程中耗材最大的矿用机械部件之一,直接与煤岩接触作用,为了提高截齿的使用效率及截齿的复用。本文对掘进机截齿展开了力学与磨损特性研究,根据截齿截割煤岩原理及截齿磨损机理,对截齿主要失效形式磨损和腐蚀进行了理论分析。基于截齿破岩理论建立截齿力学模型,确定了WORKBENCH坐标系下的三向力。通过PRO/E建立了掘进机截割头三维模型,并在WORKBENCH进行了静力学分析,结果表明应力较大部分主要位于截齿合金头尖端、齿体前部以及齿座根部;分别提取截割头圆球段、圆锥段和圆柱段截齿的应力信息,最大应力均分布在截齿的合金头尖部,应力值分别为1056.8MPa、1021.56MPa以及991.2MPa,相比于截齿其他部位所受应力和变形更大。确定截齿失效形式及易失效位置,为截齿再制造修复强化提供了理论基础。通过激光熔覆技术完成截齿再制造修复强化,对激光熔覆涂层合金组织及性能进行研究。首先使用功率为2700W的激光加工机,在5mm/s的扫描速度下进行激光熔覆。其次利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪、显微硬度计对熔覆涂层进行形貌、物相成分、微观组织结构及力学性能分析。最后利用腐蚀磨损和磨粒磨损实验机对熔覆层的腐蚀性和耐磨性能进行研究,并且利用扫描电镜对熔覆层磨损形貌进行观察,研究其组织形貌及磨损性能机理。通过搭建截齿截割实验台对激光熔覆再制造技术前后的截齿进行性能的对比检测。一方面通过三相交流电流变送器电流信号的检测及转矩传感器上的转速、力矩及功率参数对截齿性能进行对比分析。另一方面通过测量同一工况下两种截齿在截割时间分别为24h、48h及72h下的截齿质量,对比两种截齿磨损率,分析激光熔覆再制造前后截齿的耐磨性能。本文以截齿截割煤岩层机理为理论依据,结合截齿磨损特性,利用激光熔覆技术对截齿进行再制造修复。对降低截齿磨损量,提高截齿使用寿命,截齿再制造提供一定的理论指导。该论文有图53幅,表12个,参考文献73篇。
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