隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)工作狀態(tài)及刀具參數(shù)的優(yōu)化分析.pdf

1、21世紀(jì)，人類(lèi)社會(huì)在城市工程領(lǐng)域方面已經(jīng)進(jìn)入到地下空間的開(kāi)發(fā)與利用。隨著地下工程安全、快速開(kāi)挖的需要和科學(xué)技術(shù)水平的提高，隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)在我國(guó)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。隧道掘進(jìn)機(jī)是現(xiàn)在挖掘隧道的主要設(shè)備，其刀盤(pán)刀具則作為掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖土體的主要部件，在隧道施工中起著非常關(guān)鍵的作用。
　　 本文通過(guò)分析刀盤(pán)刀具的作用機(jī)理，確定了刀盤(pán)刀具的工況并進(jìn)行了相應(yīng)的分析，得到了較好的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案和較優(yōu)參數(shù)組合。具體研究?jī)?nèi)容如下：
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2、1)根據(jù)隧道掘進(jìn)機(jī)的工作狀況和工作特點(diǎn)，分析了刀盤(pán)在硬巖環(huán)境中的三種惡劣工況和盤(pán)形滾刀的破巖機(jī)理，對(duì)盤(pán)形滾刀的受力狀態(tài)作了詳細(xì)的描述和分析，并根據(jù)刀盤(pán)刀具參數(shù)，參考實(shí)際工況計(jì)算出刀盤(pán)所受的各方向載荷和刀具的受力大小。
　　 (2)利用Pro/ENGINEER三維建模軟件，通過(guò)對(duì)刀盤(pán)二維圖紙的詳細(xì)分析與解讀，做了一些必要的簡(jiǎn)化處理，建立了由某公司生產(chǎn)的直徑為6.28m的土壓平衡硬巖刀盤(pán)；同時(shí)也建立了盤(pán)形滾刀的刀圈模型。
　　

3、 (3)以ANSYS軟件為平臺(tái)，按照三種惡劣工況，對(duì)刀盤(pán)進(jìn)行了有限元分析，根據(jù)結(jié)果確定了刀盤(pán)需要改進(jìn)的尺寸參數(shù)，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸的改變，提高了刀盤(pán)的實(shí)際工作強(qiáng)度。
　　 (4)利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)了影響盤(pán)形滾刀刀圈工作應(yīng)力的三因素三水平的試驗(yàn)方案，并通過(guò)有限元軟件ANSYS進(jìn)行刀圈模擬試驗(yàn)，通過(guò)直觀分析法、多因素方差分析法、二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)法確定了影響盤(pán)形滾刀刀圈工作應(yīng)力因素的主次順序：刀刃寬＞刀刃角＞刀刃長(zhǎng)度，