镐型截齿是掘进机、采煤机的主要易损件,它的使用寿命影响掘进机、采煤机的效率,因此提高其使用寿命是镐型截齿科学研究的重要内容。研究表明,镐型截齿通过深冷处理可以提高其机械性能和寿命,如何合理制定镐型截齿深冷处理工艺参数,节约能源,提高深冷处理效果是本文的主要研究目的。随着计算机模拟技术的快速发展,数值模拟已经成为预测、指导和分析试验的一种有效手段。本文以镐型截齿深冷处理工艺为研究对象,通过数值模拟的方法对镐型截齿深冷处理的温度场、应力场进行研究,可以为镐型截齿深冷处理工艺制定提供参考,进而优化工艺参数。本文主要研究内容及结论如下:(1)通过ANSYS建立镐型截齿有限元分析模型,进行热-应力间接耦合分析,模拟计算了镐型截齿在深冷处理过程中不同深冷温度、深冷速度和保温时间对镐型截齿及焊缝的热应力影响,分析了镐型截齿在深冷处理过程中温度场和应力场的变化规律。结果表明,随着深冷温度的降低,镐型截齿产生的热应力越大;深冷速度越快,镐型截齿产生的热应力也越大;保温时间越长,镐型截齿产生的热应力越小。通过对比分析不同深冷工艺对镐型截齿热应力的影响,结果表明深冷速度为1℃/min,保温时间2h,产生的热应力最小,为最小热应力工艺组。(2)通过ANSYS-Workbench对镐型截齿和深冷箱进行多体部件建模,利用Fluent流体分析软件对实体模型进行前处理设置,以传热学和流体动力学为基础建立符合瞬态分析的物理模型,模拟了镐型截齿不同深冷温度下的温度场,并通过试验验证其可靠性。结果表明,所建立的物理模型具有一定的准确性,数值模拟结果具有较高的可靠性,可应用于镐型截齿深冷处理温度场的数值模拟分析。在此基础上,提出了压力出口边界,通过数值模拟与自由出口边界对比分析,表明该方法可有效节省液氮用量。(3)通过Fluent流体分析软件,对镐型截齿在深冷箱内的排列形式和排列间距进行了数值模拟,同时对深冷箱的装炉量和液氮的消耗进行了数值模拟分析,模拟结果表明,对于SLX-30型号深冷箱,镐型截齿水平横向排列为最优排列方式,间距30mm为最优间距。