基于离散元方法的TBM刀盘磨损研究及优化设计

发布时间：2021-06-01 05:44

　　研究目的:刀盘位于全断面隧道掘进机的最前端,工况恶劣,刀盘刀具磨损严重,是刀盘失效的主要原因。本文应用离散元分析方法对刀盘面板的磨损进行模拟仿真,并对磨损大小进行定量分析;通过对刀盘面板进行分区,研究面板的磨损规律;开展刀盘面板的堆焊结构优化设计,提出米字形堆焊的面板结构。研究结论:（1）刀盘面板滚刀分布密集区及出渣槽区域附近的面板磨损较为严重,易发生磨损激增;（2）优化后的新刀盘面板结构平均磨损量较原刀盘面板下降了近25%,优化后的刀盘面板耐磨特性得到明显提升,新刀盘面板结构固有频率较原刀盘面板更远离其工作频率,工作更加安全;（3）本文研究可为刀盘磨损的计算提供方法指导,优化的耐磨结构可应用于修复磨损严重的刀盘。 

【文章来源】：铁道工程学报. 2020,37(09)北大核心EI

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

岩渣颗粒模型

岩石破坏截面

图3为刀盘的磨损云图，可以观察到:磨损出现的区域在出渣槽附近和中心滚刀外侧布置的滚刀附近的面板，磨损由外向内扩散;在TBM掘进过程中，破岩刀具切削硬岩地层边界产生大量的岩渣碎片，由于不断生成的岩渣掉入洞底，刮渣板若不能清理完全，则导致出渣槽附近会磨损严重;当岩渣颗粒撞击到滚刀时，会二次接触刀盘面板，导致面板的二次磨损。图4为刀盘平均磨损量变化曲线。由图4可知:磨损量在一定时间段内稳定小幅度上升，在某些特定时间段内出现激增，而这些磨损激增点正是加剧刀盘面板整体磨损的主要原因。

【参考文献】：
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本文编号：3209775