隧道掘進機刀盤工作狀態(tài)及刀具參數(shù)的優(yōu)化分析.pdf

1、21世紀，人類社會在城市工程領(lǐng)域方面已經(jīng)進入到地下空間的開發(fā)與利用。隨著地下工程安全、快速開挖的需要和科學技術(shù)水平的提高，隧道掘進機技術(shù)在我國得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。隧道掘進機是現(xiàn)在挖掘隧道的主要設(shè)備，其刀盤刀具則作為掘進機開挖土體的主要部件，在隧道施工中起著非常關(guān)鍵的作用。
　　 本文通過分析刀盤刀具的作用機理，確定了刀盤刀具的工況并進行了相應(yīng)的分析，得到了較好的結(jié)構(gòu)改進方案和較優(yōu)參數(shù)組合。具體研究內(nèi)容如下：
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2、1)根據(jù)隧道掘進機的工作狀況和工作特點，分析了刀盤在硬巖環(huán)境中的三種惡劣工況和盤形滾刀的破巖機理，對盤形滾刀的受力狀態(tài)作了詳細的描述和分析，并根據(jù)刀盤刀具參數(shù)，參考實際工況計算出刀盤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，通過對刀盤二維圖紙的詳細分析與解讀，做了一些必要的簡化處理，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；同時也建立了盤形滾刀的刀圈模型。
　　

3、 (3)以ANSYS軟件為平臺，按照三種惡劣工況，對刀盤進行了有限元分析，根據(jù)結(jié)果確定了刀盤需要改進的尺寸參數(shù)，并進行了結(jié)構(gòu)尺寸的改變，提高了刀盤的實際工作強度。
　　 (4)利用正交試驗設(shè)計理論，設(shè)計了影響盤形滾刀刀圈工作應(yīng)力的三因素三水平的試驗方案，并通過有限元軟件ANSYS進行刀圈模擬試驗，通過直觀分析法、多因素方差分析法、二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗法確定了影響盤形滾刀刀圈工作應(yīng)力因素的主次順序：刀刃寬＞刀刃角＞刀刃長度，