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通過(guò)對(duì)硬質(zhì)合金鉆頭切削巖石過(guò)程中熱量轉(zhuǎn)換、傳遞過(guò)程分析,建立了前刀面的溫度方程。根據(jù)對(duì)水射流與刀片間傳熱過(guò)程的熱力學(xué)分析分別建立了水射流與刀片表面對(duì)流換熱微分方程組和熱源與刀片間的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程,推導(dǎo)出水射流對(duì)刀片的換熱功率表達(dá)式和刀片內(nèi)溫度場(chǎng)表達(dá)式。研究表明,在無(wú)水射流情況下,鉆頭切削巖石前刀面溫度變化與切削速度vq的平方根成正比;水射流的存在可以大幅降低刀具的溫度,水射流對(duì)刀片的換熱功率Φ與射流壓力p的四次方根成正比,刀片平均溫度的變化與p-1/4成正比。一定條件下的試驗(yàn)結(jié)果表明,采用水射流輔助硬質(zhì)合金鉆頭切削巖石,當(dāng)射流大于適當(dāng)壓力,鉆頭破損程度大幅下降,從而有效地提高鉆頭壽命。
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