刃型参数对滚刀破岩影响的线性切割试验

采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台，分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据，从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响，并讨论不同刃型滚刀的适用性。研究结果表明：刃型参数会影响岩石内部裂纹扩展模式，改变滚刀破岩机理。圆刃滚刀的破岩曲线呈线性增长趋势，刀尖接触应力较高，滚刀力较小，刀刃下方径向裂纹扩展充分，岩片多为“两侧薄、中间厚”，滚刀更容易侵入岩石，但滚刀的受力状态不好；平刃滚刀的破岩曲线呈幂函数增长趋势，刀尖接触应力小，岩石损失范围更小，破岩裂纹平直扩展并产生扁平状岩片，破岩相对较难，但刀具受力状态较好；V刃滚刀破岩性能介于圆刃与平刃滚刀之间。无论何种刃型的滚刀，随着贯入度增加，岩石内部裂纹扩展范围加大，刀刃接触应力呈降低趋势。对于重庆青砂岩而言，圆刃滚刀比能最低，破岩效率最优。