TBM刀盘磨损研究及再制造评价

发布时间：2021-04-02 05:22

　　刀盘作为隧道掘进机的核心部件,其再制造工作是隧道掘进机再制造的关键环节。刀盘磨损反映刀盘的力学性能及损伤寿命,是再制造的重要因素。本文在分析国内外相关研究的基础上,建立刀盘掘进仿真模型;基于掘进模型计算,对刀盘进行系统的磨损规律分析;基于拓扑优化分析结合刀盘磨损规律对刀盘结构进行优化设计;基于影响磨损的多个条件参数,建立刀盘磨损寿命预测模型;利用刀盘磨损寿命预测等方法对刀盘再制造进行综合评价。具体研究内容如下:（1）为进行刀盘磨损的一系列研究,建立刀盘掘进仿真模型。通过对滚刀破岩体积及岩碴分布的计算,在EDEM内粘结岩体颗粒床模型。将约束好的刀盘及滚刀模型导入建立的岩体颗粒床模型内,进行仿真分析。为验证模型正确性,利用掘进仿真模型得到的刀盘载荷作为有限元力学模型的输入,计算刀盘应力应变情况并与实际工程统计结果对比分析后得到二者具有较高的一致性,进而说明所建立刀盘掘进模型可靠性较高。同时将载荷获取方法与刀盘常用载荷分析法对比,说明了本方法获取刀盘载荷的简便性。（2）得到刀盘磨损规律。经刀盘掘进仿真模型计算分析得:刀盘磨损初现的区域在出碴槽附近和中心滚刀外侧附近的面板,随后磨损由外向内扩散... 

【文章来源】：河北工程大学河北省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

TBM刀盘Fig.1-1TBMcutterhead

第1章绪论1第1章绪论1.1课题的研究背景与意义全断面岩石掘进机简称TBM(FullFaceRockTunnelBoringMachine),1983年国家标准(GB4052-83)中给出其定义：TBM是一种靠旋转并推进刀盘，通过盘形滚刀破碎岩石而使隧洞全断面一次成形的机器[1]。如果说滚刀是TBM的牙齿，则刀盘就是TBM的脸面，担负掘进与排料等重要任务。隧道掘进项目施工进展的顺利与否，很大程度上都与刀盘有着密切关系[2]。近年来，随着我国经济持续稳步提升，TBM作为大型工程挖掘机械装备，肩负的任务越来越多，应用的领域也逐渐趋于多样化。在城市地铁，地下管廊，铁路隧道及公路隧道中均应用广泛。为适应复杂多变的施工环境，国内TBM生产制造行业也正在进入一个新阶段。从之前产品完全依赖进口，到逐渐缩小进口比例，甚至目前国内可进行少量的自主研发及生产。如图1-1，1-2所示，分别为我国自主研发的最大直径硬岩掘进机“彩云号”的刀盘及整机。由此可见，掘进机的市场正迎来前所未有的机遇[3]。图1-1TBM刀盘图1-2TBM整机Fig.1-1TBMcutterheadFig.1-2TBMcompletemachine刀盘作为TBM破岩的核心部件，是最易诱发损伤的部件之一。在TBM掘进过程中刀盘因受到由盘形滚刀破岩后所产生岩碴的碰撞、摩擦及掌子面挤压进而导致磨损、裂纹及变形等失效形式的发生，如图1-3所示。

技术路线图


本文编号：3114672