水平定向扩孔器破岩切削力矩仿真研究

由于脆性岩土的破碎机制复杂,使水平定向扩孔器的切削过程和切削阻力复杂多变,给扩孔器的工艺参数选取带来了困难。其中扩孔器切削力矩的传统理论计算大都未考虑岩体破碎过程的阻力波动变化,导致功率偏大、切削效率偏低。在考虑岩体的破碎特征的基础上,建立扩孔器-岩土切削作用模型,利用Abaqus有限元分析软件对扩孔器切削过程进行数值仿真,得到了扩孔器在砂岩、炭质灰岩下的切削力矩,并进行了验证。进一步分析了扩孔器结构对切削力矩的影响。研究结果表明:岩土脆性越高,扩孔器所需切削力矩越小,切削效率越高;随牙轮倾角的增大,扩孔器所需切削力矩增大,牙轮安装难度提高;增加牙轮切削齿齿深能够提高切削速度,但也会增大切削力矩。