TBM滚刀综合性能检测试验台的设计与研究

发布时间：2018-05-16 10:44

  本文选题：滚刀 + 试验台　； 参考：《石家庄铁道大学》2015年硕士论文

【摘要】：随着我国地下工程建设规模的扩大和深入,隧道掘进机施工已成为发展趋势。隧道掘进机主要利用盘形滚刀进行切削破岩,其破岩性能直接决定隧道建设的成功与否,因此亟需研制滚刀综合性能检测试验台以提高滚刀破岩性能,保证隧道建设的顺利进行。分析了现有滚刀性能检测试验台的结构及功能,提出了滚刀综合性能检测试验台由机械结构、液压加载系统和电气控制系统三部分组成,并根据试验台功能需求设计了3个方案,通过方案对比分析确定了最优设计方案,即通过对滚刀注油孔向刀体内加压,异步电机驱动刀轴转动,液压缸对盘形滚刀施加径向载荷。设计了滚刀综合性能检测试验台的机械结构并利用WorkbenchAnsys软件进行有限元分析。机械结构的设计主要包括传动轴、滚刀支架、滑动轴承支座、驱动装置支架的设计,通过WorkbenchAnsys有限元分析之后,结果显示机械结构能够满足试验台的要求,保证了试验台对滚刀测试的稳定性。设计了滚刀综合性能检测试验台液压加载系统,完成了液压系统各组成元件的计算与选型。根据滚刀综合性能检测试验台功能需求,对液压加载系统的能源装置、执行元件、控制元件和辅助元件进行了计算与选型,实现了液压缸对滚刀施加径向加载的功能。设计了滚刀综合性能检测试验台电气控制系统,对试验台控制系统的变频器、PLC和触摸屏进行了选型与设计。驱动电机采用变频器和PLC组合控制,以实现传动轴的多段速运行,并通过触摸屏作为人机交互方式,使工作人员轻松实现对试验台电气控制系统的操作。对滚刀综合性能检测试验台的功能进行了研究分析,叙述了试验台测试滚刀跑和性、推力-扭矩相关性、动态密封性的具体操作步骤及性能检测合格准则,并对盘形滚刀浮动密封结构进行了有限元分析,为滚刀密封可靠性设计提供理论参考。
[Abstract]:With the expansion and deepening of underground engineering construction in China, tunneling machine construction has become a trend of development. The tunnel tunneling machine mainly uses the disc hob to cut the broken rock, and its rock breaking property can directly determine the success of the tunnel construction. Therefore, it is urgent to develop a testing rig for the comprehensive performance of the hob in order to improve the rock breaking performance of the hob. To ensure the smooth construction of the tunnel. This paper analyzes the structure and function of the existing hob performance test rig, and puts forward that the test rig is composed of mechanical structure, hydraulic loading system and electrical control system. Three schemes are designed according to the functional requirements of the test bed. The optimal design scheme is determined by comparing and analyzing the schemes, that is, by pressing the oil hole of the hob into the body of the cutter, the induction motor drives the turning of the cutter shaft. The hydraulic cylinder exerts radial load on the disc hob. The mechanical structure of hob comprehensive performance test rig is designed and finite element analysis is carried out with WorkbenchAnsys software. The design of mechanical structure mainly includes the design of transmission shaft, hob support, sliding bearing support and drive device support. After WorkbenchAnsys finite element analysis, the results show that the mechanical structure can meet the requirements of the test bed. The stability of hob testing is ensured. The hydraulic loading system of the test rig for testing the comprehensive performance of hobs is designed, and the calculation and selection of the components of the hydraulic system are completed. According to the functional requirements of the test rig for the comprehensive performance testing of hobs, the energy devices, executive components, control elements and auxiliary components of the hydraulic loading system are calculated and selected, and the function of the hydraulic cylinder applying radial loading to the hob is realized. The electric control system of hob comprehensive performance test bench is designed. The inverter PLC and touch screen of the test bed control system are selected and designed. The drive motor adopts the combination control of frequency converter and PLC to realize the multi-section speed operation of the drive shaft, and through the touch screen as the man-machine interactive mode, the staff can easily realize the operation of the electric control system of the test bed. In this paper, the function of hob comprehensive performance test bench is studied and analyzed, and the concrete operation steps of testing hob running performance, the correlation between thrust and torque, dynamic sealing performance and performance test criterion are described. Finite element analysis is carried out on the floating seal structure of disc hob, which provides a theoretical reference for the reliability design of hob seal.
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U455.39

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本文编号：1896521