基于能量原理的TBM刀盘掘进参数与刀间距匹配特性分析

发布时间：2018-12-13 23:57

【摘要】：全断面岩石掘进机是立体化城市建设的重要隧道施工机械,其掘进参数(贯入度和刀盘转速)和刀间距的合理匹配是全断面岩石掘进机施工效能的关键因素,同时也是制约刀盘布局与拓扑结构设计的重要依据.基于能量原理,以刀盘转动产生的动能作为输入能量,以岩石破坏释放的能量与滚刀由于摩擦产生的摩擦功作为输出能量,借助CSM滚刀受力预测公式,建立包含地质参数、刀盘掘进参数、滚刀刀间距等多领域参数相匹配的TBM破岩能量守恒模型.应用此模型,以MB264-311-8030,mm TBM刀盘为工程实例,通过给定刀间距计算贯入度,最终得到最小比能约束条件下的刀盘开挖时的刀盘转速介于经文献查阅得到的刀盘驱动基本参数,说明从合理能耗考虑刀盘的掘进转速模型具有一定的工程意义,也为多参数耦合刀盘刀具布置优化设计提供了理论参考.
[Abstract]:Full-section rock tunneling machine is an important tunnel construction machinery for three-dimensional urban construction. The reasonable matching of tunneling parameters (penetration degree and blade speed) and tool spacing is the key factor of construction efficiency of full-section rock tunneling machine. At the same time, it is also an important basis for restricting the layout and topology design of cutter head. Based on the principle of energy, the kinetic energy generated by the turning of the cutter head is taken as input energy, and the energy released by rock failure and friction work caused by friction of hob is taken as output energy, and the prediction formula of CSM hob force is used to establish geological parameters. The TBM rock breaking energy conservation model which matches the cutting head driving parameters, hob spacing and other multi-domain parameters. By using this model and taking MB264-311-8030,mm TBM cutter head as an engineering example, the penetration degree is calculated by given tool spacing. Finally, the speed of the cutter head under the condition of minimum specific energy constraint is found to be between the basic parameters of the cutting head drive obtained from the literature review, which shows that considering the reasonable energy consumption of the heading speed model of the cutter head has a certain engineering significance. It also provides a theoretical reference for the optimization design of multi-parameter coupled cutters.
【作者单位】： 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2013CB035402) 国家自然科学基金资助项目(51275339,51675374,51575379) 天津市产学研合作示范项目(2012GKF-0606)~~
【分类号】：U455.3

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