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TBM撑靴系统关键件的有限元分析与机械加工工艺设计

发布时间:2018-11-13 09:39
【摘要】:随着科学技术的飞速发展以及土地资源的日渐短缺,地下空间的开发成为了必然。TBM作为地下隧道掘进技术常用的设备之一,被广泛应用于隧道掘进工程中。由于我国对TBM的研究还处于起步阶段,关键技术并不成熟,关键零部件主要依赖于进口,所以对TBM的深入研究具有重大的现实意义。作为TBM的一个重要组成部分,撑靴系统关键件的研究是整个TBM的设计中的重点。本论文的研究来源于“863计划”的资助项目“大直径硬岩隧道掘进机装备的关键技术及应用”的子项目之一:“关于撑靴与撑靴油缸连接位置球面结构材料选型与加工工艺的研究”,目的在于通过对TBM撑靴系统关键件的研究,为TBM的设计提供依据。本文的研究对象为TBM的撑靴系统关键件,研究内容从TBM的工作原理展开,对撑靴系统进行分析,找出所要研究的对象;对关键件进行分析,为有限元仿真分析奠定基础;对关键件进行有限元仿真分析,并得出结构优化的方案;最后,对关键件进行工艺路线的设计。具体的研究内容如下:1、通过对TBM工作原理的分析,指出撑靴系统对于TBM整个掘进过程的重要性;通过对撑靴系统的分析,指出球头零件与双球面零件对于撑靴系统的重要性,从而确定球头零件与双球面零件为撑靴系统的关键件。2、通过对TBM的主要工作状态的对比分析,得出TBM撑靴系统受力的最大状态发生于TBM掘进时;通过分析得出撑靴系统的受力情况,从而得出球头零件与双球面零件的受力情况。3、通过对关键件的有限元分析,得出了球头零件与双球面零件的变形图解与等效应力图解;通过对比不同材料属性与有限元分析结果的关系,对关键件进行材料选型;针对球头零件与双球面零件的等效应力值较大的情况,对球头零件与双球面零件进行了结构优化。4、通过对球头零件与双球面零件的工艺分析,分别制定出球头零件与双球面零件的加工工艺路线,并对球面形位公差的标注进行了探讨。
[Abstract]:With the rapid development of science and technology and the increasing shortage of land resources, the development of underground space has become inevitable. As one of the commonly used equipment of underground tunneling technology, TBM is widely used in tunneling engineering. Because the research on TBM in China is still in its infancy, the key technology is not mature, and the key parts mainly depend on the import, it is of great practical significance to further study the TBM. As an important part of TBM, the research of the key parts of booting system is the key of the whole TBM design. The research of this thesis comes from one of the subprojects of "key Technology and Application of large diameter hard Rock Tunnel tunneling Machine equipment" funded by "863 Program": "selection of spherical structure material for connection position between boot and boot cylinder" And the study of the processing process ", The purpose of this paper is to provide the basis for the design of TBM boot system through the study of the key parts of the system. The research object of this paper is the key parts of the TBM boot support system. The research content starts from the working principle of TBM, analyzes the boot support system, finds out the object to be studied, analyzes the key parts, and lays a foundation for the finite element simulation analysis. The finite element simulation analysis of the key parts is carried out, and the scheme of structural optimization is obtained. Finally, the process route of the key parts is designed. The specific research contents are as follows: 1. Through the analysis of the working principle of TBM, it points out the importance of the boot support system to the whole driving process of TBM; Through the analysis of the supporting boot system, the importance of the ball head part and the double spherical part to the boot support system is pointed out, so as to determine that the ball head part and the double spherical part are the key parts of the support boot system. 2. Through the comparison and analysis of the main working state of TBM, It is concluded that the maximum force state of TBM boot system occurs during TBM driving. Through the analysis of the force situation of the boot support system, the force situation of the ball head part and the double spherical part is obtained. 3. Through the finite element analysis of the key parts, the deformation diagram and equivalent stress diagram of the ball head part and the double spherical part are obtained. By comparing the relationship between the properties of different materials and the results of finite element analysis, the material selection of key parts is carried out. In view of the large equal effect force value of spherical part and double spherical part, the structure of spherical and bimetal parts is optimized. 4. The process analysis of spherical and bimetal parts is carried out. The machining process route of spherical and double spherical parts is worked out, and the marking of spherical tolerances is discussed.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U455.31

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本文编号:2328716

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