锯片-冲击锤组合刀头联合破岩特性研究

来源：振动与冲击杂志2024年第24期北京时间：

作者：刘增辉,，孔春艳,，吕瑞,，马正阔,，魏长赟,

单位：1.河海大学机电工程学院，江苏常州213251；2.疏浚技术教育部工程研究中心，江苏常州213251

摘要：多功能疏浚船是一种内河疏浚作业的重要船舶，为提高其破碎单轴抗压强度大于20 MPa水下岩石能力，设计了锯片-冲击锤组合刀头，并针对冲击头直径D = 25 mm、切槽深度h = 40 mm、切槽宽度w = 4 mm，自由面距离l1 = 30 mm等主要参数开展了研究。首先进行了自由面条件下单冲击头（质量和高度）和双冲击头（间距）的破岩特性（冲击力、比能耗及裂纹长度）试验研究。随后开展了冲击头破岩数值模拟研究，对其机理进行阐释。结果表明：当岩石没有切槽自由面时，冲击头破岩形式以压缩破坏为主，破坏形态为破碎坑；当岩石存在自由面时，冲击头破岩形式以拉伸破坏为主，裂纹更易扩展，形成X形主裂纹，产生大块碎石。在单冲击头破岩实验中，存在最优冲击能250 J，首次冲击即可形成有效岩石破坏；在双冲击头破岩实验中，存在最佳间距170 mm，使得裂纹贯通时比能耗最小。<br>

关键词：冲击锤；组合刀头；冲击破岩；自由面；破岩特性