不同工况下的TBM支撑机构动力学

发布时间：2020-08-28 05:30

【摘要】：伴随着科学技术的高速发展以及地面土地资源的日益稀缺,开发与利用地下空间成为必然。硬岩掘进机(TBM)是地下隧道掘进常用的大型设备,相对于传统的钻爆法,其具有快速、优质、环保、安全等优点,被广泛用于铁路、公路、市政、水利建设等。硬岩掘进机是国家重大装备制造创新体系的重要组成部分,它反映了一个国家的综合实力和科技发展水平。硬岩掘进机利用刀盘旋转实现切割岩层,达到破岩掘进的目的,在出渣的同时,也能够对隧道进行支护,使得隧道全断面一次成型。硬岩掘进机在破岩掘进时,由于岩石的脆性特质以及刀盘的破岩机理,滚动破岩产生强冲击载荷会引起系统的剧烈振动,引起推进支撑系统载荷和动力学特性的不确定性,从而影响掘进工作效率。本文的研究对象为TBM撑靴,运用Solidworks建立了撑靴实体模型,在建模时尽可能忠于图纸,同时为了提高计算速度,对无关紧要部分进行了一定的简化。通过ANSYS对TBM撑靴进行了模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析。本文的主要工作如下:(1)运用Solidworks建立TBM撑靴实体模型,通过有限元软件ANSYS对撑靴进行模态分析。了解撑靴的振动特性,得到了撑靴在两种典型工况下的前十阶固有频率和对应的固有振型,确定了谐响应分析及瞬态动力分析的关键位置。分析结果表明,在工况一下,撑靴变形集中在撑靴边角及耳座处,在工况二下,撑靴变形主要集中在撑靴边角。(2)对两种典型工况下的TBM撑靴进行了谐响应分析,得到了在周期性变化的简谐激励作用下,撑靴各个关键位置位移随简谐激励频率变化的频幅响应曲线。(3)以两种不同工况为例,对TBM启动时撑靴进行瞬态分析,得到了撑靴上各关键点在撑靴支撑方向X,主机掘进方向Z上随时间变化的位移、速度和加速度响应。
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.3

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈青梅;汪菲;杨玉虎;;TBM支撑-推进-换步机构固有特性及灵敏度分析[J];机械设计;2017年04期

2 荆留杰;张娜;杨晨;;TBM及其施工技术在中国的发展与趋势[J];隧道建设;2016年03期

3 杨忠炯;鲁耀中;周立强;李洪宾;;基础振动下TBM推进液压系统工作特性研究[J];工程设计学报;2015年03期

4 张银霞;江志强;王栋;覃寿同;;TBM撑靴的结构强度分析及优化[J];煤矿机械;2015年04期

5 李光朋;周小磊;朱雷;;TBM撑靴油缸导向套的受力分析与探讨[J];建筑机械化;2014年12期

6 霍军周;杨静;孙伟;凌静秀;;不同TBM支撑结构形式下的围岩稳定性分析[J];东北大学学报(自然科学版);2014年11期

7 王栋;宋志东;肖波;;TBM撑靴系统双球面零件的静力学分析[J];制造业自动化;2014年18期

8 余海东;郝培;赵勇;来新民;;硬岩掘进装备支撑系统界面接触刚度非线性特性[J];机械工程学报;2014年21期

9 郝培;余海东;赵勇;;考虑隧道表面特性的硬岩全断面掘进装备撑靴接触界面刚度分析[J];上海交通大学学报;2014年06期

10 王梦恕;;中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路[J];隧道建设;2014年03期

相关硕士学位论文 前10条

1 王伟;基于CRH2G高速列车车体振动特性与运行模态试验研究[D];华东交通大学;2016年

2 宋学亮;基于ANSYS的单梁桥式起重机横梁结构的动力学分析和轻量化研究[D];兰州理工大学;2016年

3 史坚坚;TBM盘型滚刀力学特性分析[D];大连交通大学;2015年

4 宋志东;TBM撑靴系统关键件的有限元分析与机械加工工艺设计[D];郑州大学;2015年

5 李献;硬岩掘进机（TBM）的动力学分析与振动控制[D];上海交通大学;2015年

6 牛文文;TBM支撑推进机构掘进性能分析[D];天津大学;2014年

7 路娜;基于ANSYS的煤炭采样机采样臂动力学分析[D];长安大学;2014年

8 段闪闪;TBM撑靴系统关键件异形轴的研究[D];郑州大学;2014年

9 王随心;基于ANSYS的门式起重机结构动态特性分析[D];长安大学;2012年

10 刘玉峰;基于ANSYS的桥式起重机结构力学性能分析及优化[D];西安建筑科技大学;2012年

本文编号：2807169