全断面岩石掘进机刀盘振动特性研究

发布时间：2020-05-31 08:01

【摘要】：全断面岩石掘进机是隧道施工的主要大型机械设备,刀盘作为全断面岩石掘进机的核心部件,它的工作状态会影响到整机的掘进效率和施工安全。在隧道掘进的过程中,刀盘处于和岩石接触的最前端。其工作环境恶劣,受力情况复杂,因此在掘进过程中常会出现刀盘因变形开裂而失效的现象。这不仅会危害到施工人员的安全,还会延迟工期,增加施工成本。为此,研究冲击载荷下刀盘振动变形的特点和规律将具有很大的实际应用意义。刀盘结构是由前后两块面板联接组成的,其后是支撑其工作的大轴承。为了研究刀盘结构对刀盘振动的影响,本文进行了盘形滚刀破岩仿真实验,获取滚刀破岩载荷。通过对刀盘进行动力学分析,总结出它振动变形的特点和规律,为刀盘结构的设计提供理论依据。本文主要的工作内容概括如下:(1)总结国内外全断面岩石掘进机滚刀破岩力学的发展动态和刀盘振动研究的探索进展,介绍全断面岩石掘进机的结构及工作原理;总结滚刀破岩力学结论并对刀盘进行受力分析,推导出刀盘受力理论公式。(2)建立盘形滚刀破岩模型并进行仿真实验,得到正楔形盘形滚刀的三向载荷,对滚刀载荷和刀盘载荷进行分析;建立刀盘支撑刚度理论模型,求出刀盘最佳支撑半径范围;确定相关参数,建立刀盘三维模型。(3)利用ABAQUS有限元分析软件对刀盘模型进行动力学分析,得到刀盘前后面板间的距离以及支撑半径与刀盘振动的关系,最后对刀盘结构进行优化设计。
【图文】：

全断面岩石掘进机,基本结构,刀盘

ＴＢＭ是集机、电、液于一体的大型施工设备。它的作业方式为驱动系统带动逡逑刀盘旋转，同时推进机构前向推进刀盘上的盘形滚刀完成顺次破岩，刀盘每转动一逡逑周，完成一定的掘进深度。其基本结构如图２－１，下面对它的结构系统作简要介绍。逡逑７１＆Ｗｇ逡逑＾＿＿邋＿＾－＼辅助支承逦ｖｒｅｎ逡逑图２－１全断面岩石掘进机的基本结构逡逑１、

刀盘,全断面岩石掘进机,盘形滚刀,刀刃角

（２）滚刀逡逑滚刀的作用就是ＴＢＭ在向前掘进作业时随刀盘转动破岩。目前ＴＢＭ上应用得逡逑最多的是盘形滚刀，图２－４所示是不同刃型的盘形滚刀。它的具体构件成分包括刀逡逑圈、刀体、刀轴和心轴等，如图２－５所示。其中，刀圈是可拆的，磨损后可更换。逡逑＾邋ｊ逦Ｔ—逦－ＯＴｎｌｌ逡逑逦邋．ｍｉ．．．．逡逑￡＿Ｍ邋＾逡逑（ａ）平面刀盘邋（ｂ）锥面刀盘逦（ｃ）球面刀盘逡逑图２－３全断面岩石掘进机刀盘类型逡逑盘形滚刀刀刃角一般设计为６０°、７５°、９０°、１２０°或平刃等多种，刀圈截而形状逡逑如图２－６所示。如果作业的岩石硬度很高，，则用刀刃角较大的盘形滚刀，反之岩石逡逑条件较软的情况下用刀刃角较小的盘形滚刀。而在更软的岩层中，刀刃角小的盘形逡逑７逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.3

【参考文献】