正、偏楔形盘形滚刀破岩作业振动对比研究

发布时间：2021-03-02 05:38

　　TBM（全断面岩石掘进机）以其掘进速度快、施工质量高、经济安全等特点,被广泛用于隧道建设。盘形滚刀作为TBM的关键部件,其性能直接影响TBM的掘进效率。在TBM作业过程中,盘形滚刀与岩石直接接触并破碎岩石,承受着全部的破岩力和破岩产生的振动,这使得盘形滚刀成为掘进机最容易失效的部件。盘形滚刀圈是滚刀系统中最易磨损的部件,其与岩石之间相互作用并随着破岩的进行而不断磨损。因此,在传统盘形滚刀（正楔形盘形滚刀）基础上设计新型盘形滚刀（偏楔形盘形滚刀）以提高盘形滚刀的耐磨性和对盘形滚刀系统各部件的振动特性分析对盘形滚刀的发展具有重要意义。提高盘形滚刀的耐磨性是新型盘形滚刀最重要的特性之一。本文从滚刀破岩角度出发,分析盘形滚刀破岩点在最大应力点时的运动规律,解析滚刀圈磨损机理,提出新型盘形滚刀概念。盘形滚刀破岩载荷是研究滚刀系统振动特性的重要条件。本文从盘形滚刀实际工况出发,仿真得到滚刀破岩时间历程载荷。通过分析滚刀系统各部件的装配和运动规律,建立盘形滚刀系统的多体动力学模型,研究正、偏盘形滚刀各部件的振动特性,为研究盘形滚刀结构和刀盘振动提供理论基础。本文的主要内容如下:（1）根据盘形滚刀破岩... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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图１－１全断面岩石掘进机??

这超前而引起载荷的增大，增大了新滚刀的失效概率。为了提高滚刀的磨径也不是无限增大的，其直径也受到轴承、滚刀载荷和刀圈材料等限试验和实际工况下的经验，１７寸窄形单刃盘形滚刀的破岩效果最佳。??表２－１盘形滚刀直径及推力??（ｉｎ）?ＩＩ?】２?１３?１４?１５１／－）?１６３／ｐ?１７?１９?２?８??（ｍｍ）?２７９?３０５?３３０?３５６?３９４?４１６?４３２?４８３?５力（ｋＮ）?—?１００?１００?１５０?２００?２００?２００?２６０?３推力（ｋＮ）?—?—?１３０?１９０?２５０?２５０?２５０?３１０??形滚刀按其在刀盘上的位置又可以分成中心滚刀、正滚刀、过渡滚刀图２－１所示。中心滚刀是布置在刀盘的中心区域；正滚刀是布置在中滚刀之间的滚刀；过渡滚刀是布置在刀盘外圆过渡曲面上的滚刀；边盘外缘区，其切削刀布置成圆弧部分的滚刀。??

刀破岩效果和掘进效率。为此，制造出常截面盘形滚刀，其优点是在滚刀不断磨损??时，其破岩截面形状保持不变，滚刀受力不变，提高掘进机的工作效率。常见楔形??盘形滚刀截面如图２－２所示。??＂＂＂＾?＾?近似常截而??宽形弧Ｗ?窄形平刃?窄形弧刀??Ａ?＾?Ａ?Ａ?Ａ??图２－２楔形盘形滚刀截面图??２．２盘形滚刀破岩机理??２．２．１滚刀破岩理论??盘形滚刀主要承受垂直力、侧向力和滚动力作用，而且垂直力是引起岩石破碎??的主要原因。ＴＢＭ工作时，推进系统推动刀盘在沿着ＴＢＭ掘进方向作匀速直线运??动。驱动系统中驱动电机带动刀盘大齿轮转动，大齿轮安装在刀盘上，从而带动刀??盘转动。盘形滚刀安装在刀盘上，其木身没有驱动系统，在岩石和刀盘转动的共同??作用下，滚刀在岩石表面以掌子面中心为圆心滚动，从而掌子面上滚刀的轨迹为一??系列的同心圆。在空间上，盘形滚刀的轨迹为空间螺旋线。??盘形滚刀破岩机理大致分为三种理论。（１）盘形滚刀侵入岩石与岩石发生剪切??作用引发岩石的破坏；（２）盘形滚刀侵入岩石，在岩石内部产生径向裂纹，裂纹扩??展到岩石表面引起破坏或者裂纹在岩石内部与另一把盘形滚刀引起的裂纹相交引??起岩石破坏；（３）盘形滚刀侵入岩石引起岩石破坏是由拉伸作用、挤压作用、剪切??作用和裂纹扩展等多种机理共同作用引起的。在实际工况下


本文编号：3058713