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TBM滚刀轴承力学分析与结构优化

发布时间:2018-11-29 07:41
【摘要】:在隧道和地下工程施工中,全断面岩石隧道掘进机(TBM)具有自动化程度高、安全高效和在超长隧道中连续作业的特点,代表了当代隧道掘进技术的发展方向。在TBM施工中,主要的破岩工具是盘形滚刀。通过大量工程施工实践的证明,刀具损坏严重是影响掘进效率的最重要因素。而在刀具损坏中,滚刀轴承的损坏又是其最常见的损坏形式。 本文首先对盘形滚刀的结构及破岩机理进行简单的介绍,然后利用科罗拉多矿业学院滚刀受力的力学公式对滚刀轴承进行基本的性能分析。在此基础上,我对滚刀轴承进行一个由内到外的结构优化设计。 首先利用数据优化软件对滚刀轴承内部结构主参数进行优化。选取轴承的基本额定动载荷作为优化目标,利用已有的约束条件对其主参数进行优化;然后在加载的情况下对滚刀轴承滚子两端不同的圆弧度和凸度量进行分析,得到不同载荷下滚子最优的圆弧度和凸度量,为滚刀轴承的设计提供了一定依据;最后利用Ansys Workbench软件,分析滚刀轴承内外圈安装过盈量对其初始游隙的影响,并在此基础上得到了工作游隙对滚刀轴承摩擦力矩与寿命的影响,为滚刀轴承的在设计游隙和装配时提供一定参考和帮助。
[Abstract]:In the construction of tunnels and underground projects, the full-section rock tunneling machine (TBM) has the characteristics of high automation, safety and efficiency and continuous operation in super-long tunnels, which represents the development direction of modern tunneling technology. In TBM construction, the main rock breaking tool is disc hob. It is proved by a large number of engineering practices that the tool damage is the most important factor affecting the tunneling efficiency. In tool damage, hob bearing damage is the most common form of damage. In this paper, the structure and rock breaking mechanism of disc hob are introduced briefly, and then the basic performance of hob bearing is analyzed by using the mechanical formula of hob force in Colorado Institute of Mining and Technology. On this basis, I carry out an internal-to-outside structural optimization design for hob bearings. Firstly, the main structure parameters of hob bearing are optimized by data optimization software. The basic rated dynamic load of the bearing is selected as the optimization objective, and the main parameters are optimized by using the existing constraints. Then under the condition of loading, the different arc degree and convex metric of hob bearing roller are analyzed, and the optimum arc degree and convex metric of roller under different loads are obtained, which provides a certain basis for the design of hob bearing. Finally, by using Ansys Workbench software, the influence of interference on the initial clearance of hob bearing is analyzed, and the influence of working clearance on friction moment and life of hob bearing is obtained. For hob bearings in the design clearance and assembly to provide certain reference and help.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH133.33

【参考文献】

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本文编号:2364357

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