硬岩掘进机推进及支撑系统设计研究

发布时间：2020-07-15 13:57

【摘要】：随着我国水利、公路、地铁、铁路等大规模基础建设项目的快速发展,传统的施工方法越来越无法满足各重大工程对施工效率、社会效益、经济收益等提出的更高要求,导致运行成本提高、工程运行可靠性不高等问题。硬岩掘进机(TBM)作为隧道施工的关键设备,其关键技术的研究对推动水利、公路、铁路等基础建设的快速发展至关重要。但TBM作业环境恶劣多变,组成结构复杂,而关键技术与主要零部件多依赖进口,严重制约了硬岩掘进机的发展,限制了我国基础工业水平的提高。硬岩掘进机的推进及支撑系统对设备的作业性能至关重要。为提高硬岩掘进机的性能,优化设备结构,本文对硬岩掘进机的推进及支撑系统进行了研究。主要开展:(1)TBM推进及支撑系统结构设计。在计算TBM整机推力和支撑力的基础上,对TBM主大梁结构、撑靴系统结构、鞍架、关键油缸等进行设计选型。(2)TBM推进及支撑液压系统设计。首先,根据系统的设计要求,对液压系统的主要元件参数进行了计算。其次,阐述了掘进式和换步式两种推进系统控制模式。最后,根据功能需要,设计了TBM推进及支撑液压系统的原理图。(3)TBM推进及撑靴液压系统仿真分析。结合AMESim软件对TBM推进及撑靴系统的液压系统进行仿真分析。仿真结果表明:通过控制水平姿态调整回路,可以改变主梁的偏转角度,调整TBM的掘进姿态,验证了理论计算设计的可行性与可靠性。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.31
【图文】：

趋势图,工程项目,西部经济发展,铁路交通

图 1-1 1985 年-2010 年 TBM 工程项目及 TBM 设备台数发展趋势图图 1-2 1985 年-2010 年 TBM 年均工程项目数量及设备数量趋势图结合现阶段我国西南部、山区以及西部经济发展需要，水利水电、大水工程、公路交通、铁路交通等基础设施建设已经全面开展，为降低造价及建设工期需要，TBM 法施工法越来越多的应用于长距离、大直隧道工程，铁路大发展及城市地下交通的蓬勃兴起，长距离、大埋深

趋势图,设备数量,工程项目,趋势图

- 2 -图 1-2 1985 年-2010 年 TBM 年均工程项目数量及设备数量趋势图结合现阶段我国西南部、山区以及西部经济发展需要，水利水电、大规调水工程、公路交通、铁路交通等基础设施建设已经全面开展，为降低地程造价及建设工期需要，TBM 法施工法越来越多的应用于长距离、大直径面隧道工程，铁路大发展及城市地下交通的蓬勃兴起，长距离、大埋深、径 TBM 国内市场需求量巨大。（2）我国急需突破国外硬岩掘进机核心技术的制约，形成高科技智能化成套装备制造的战略性新兴产业。全断面硬岩掘进机研究属于《国家中长期科技发展规划纲要(2006～202点领域“重点交通运输业”中的优先主题，且硬岩掘进机的研发已列入“十二技发展规划。TBM 是一种大型复杂高科技的隧道施工设备，它是集机、液、光、气为一体化的，涉及众多行业[2]。长期以来，我国 TBM 关键技术一

支撑系统,总图,后支,撑靴

- 7 -1-鞍架；2-后支撑；3-主大梁；4-推进液压缸；5-撑靴；6-撑靴液压缸；7-扭矩液压缸图 2-1 推进及支撑系统总图1.1 主大梁设计主大梁为箱形焊接钢结构，长约 15 m（不包括后支撑），为了运输和制造方便，分为前后两段，两段之间通过螺栓连接，前端与主驱动机头架螺栓连，后段与后支撑螺栓连接。刀盘传递过来的扭矩和力会作用在主大梁上，通

【参考文献】