基于ADAMS的全断面硬岩隧道掘进机主机耦合振动分析

发布时间：2021-11-20 22:09

　　为明确不同工况下TBM主机振动耦合规律,基于Adams软件,依据其结构装配关系和力传递关系,对TBM主机节点进行重新划分,引入非线性弹簧元件对油缸、轴承和齿轮啮合进行非线性等效,建立TBM主机非线性耦合动力学模型,并详细计算结构本身的刚度和结构间的非线性连接刚度。根据掘进地质条件,定义了全推力、上软下硬和转弯3种典型刀盘载荷,并对3种载荷下的振动进行分析。结果表明:1)在全推力工况下,主机关键部件的振动最大,为低频的受迫振动;机头架的振动横向和纵向受到齿轮的耦合作用,在150 Hz左右的频率上存在耦合振动。2)刀盘轴向最大加速度幅值为2. 5g,从刀盘到主梁,机头架的振动衰减了约25%,主梁前段振动衰减了约55%,与已有全推力工况下实测结果相接近,证实了仿真计算的正确性。3)根据对上软下硬和转弯纠偏2种典型工况的振动规律分析,刀盘的轴向力和速度分别减少约40%和80%。 

【文章来源】：隧道建设(中英文). 2020,40(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

TBM主机结构

综合考虑TBM主机系统中各个子结构的功能和特点,对主机系统的结构进行重新划分,建立简化的TBM主机三维模型。对建立的TBM主机系统的结构以及结构间的连接进行等效,并建立相应的刚度和阻尼计算方法。最后将建立的三维模型导入到Adams中,根据TBM的实际工况对约束和载荷进行设置,并根据理论计算模型对连接刚度和阻尼进行设置。基于Adams,建立TBM主机系统等效动力学模型,如图2所示。1)将刚度等效为结构件本身刚度与连接刚度的串联,阻尼等效为两者的并联;

TBM掘进时,撑靴固定,主推油缸向前推进,滚刀压入岩石,同时电机驱动刀盘旋转,此时滚刀挤压剪切岩石,岩石的脆性断裂导致滚刀的冲击振动,通过滚刀刀座,多把滚刀的振动在刀盘进行耦合,引起刀盘横向、纵向、轴向的剧烈振动,直至传递到设备的最终端,因此滚刀破岩载荷对TBM主机系统的振动分析至关重要。基于WORKBENCH软件,对滚刀破岩过程进行仿真,得到单把滚刀的垂直破岩载荷,最后将滚刀载荷作为外部载荷加载在相应位置的滚刀上,如图3所示。侧向力和滚动力分别是轴向力的0.15和0.1倍,α为滚刀的安装角度。1.5 TBM典型工况与刀盘载荷

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3508170