盾构机保险轴的疲劳特性研究

发布时间：2019-06-03 06:11

【摘要】：随着国民经济及社会建设的快速发展,盾构机在隧道建设中得到了广泛的应用。保险轴作为盾构机驱动系统中的核心部件,它不仅传递动力,而且还有过载保护的作用。但是,在施工的过程中保险轴的断裂事故则时常发生,严重影响着施工进度,浪费大量的人力、物力,制约着我国盾构机的发展,给盾构机的适应性研究带来了瓶颈。 通过对实际工况下断裂保险轴的断口的观察与分析,得出花键保险轴的断裂性质为疲劳断裂,认为变频电机不同步、反复脱困、多次静启动、地质条件的变化及回转系统弯扭耦合等是造成保险轴疲劳断裂的原因。介绍了疲劳强度的相关理论,提出了以ANSYS Workbench为计算工具,雨流计数法为随机载荷计数方法,古德曼直线为平均应力修正理论,帕姆格伦-迈因纳(Palmgren-Miner)理论为疲劳累积损伤理论的疲劳强度研究方法。计算分析了静启动、变频电机不同步、堵转脱困、典型地质的随机载荷工况下保险轴的疲劳寿命,并得出不同工况下保险轴的安全系数、寿命、损伤等随载荷幅值的变化曲线。 结果显示：静启动工况下保险轴为无限寿命；堵转脱困工况对保险轴的寿命有较大的影响,是施工过程中保险轴断裂的主要原因,要严格控制堵转脱困的次数和载荷的幅值；堵转脱困工况下,变频电机不同步将大大降低保险轴的疲劳寿命,造成保险轴的疲劳断裂；保险轴在典型复合地层的随机载荷作用下均为无限寿命,盾构机在正常掘进过程中所受的随机载荷不是保险轴疲劳断裂的主要原因。 研究结果对保险轴的设计及现场施工提供了直接的参考,对盾构机的国产化及提高我国装备制造业的整体水平具有重大的意义。
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【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH114

【参考文献】

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本文编号：2491733