全斷面掘進(jìn)機(jī)刀具切削機(jī)理仿真與磨損的研究.pdf

1、全斷面掘進(jìn)機(jī)是一種集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體的專(zhuān)用隧道掘進(jìn)機(jī)械。刀盤(pán)和刀具是全斷面掘進(jìn)機(jī)最關(guān)鍵的工作部件。在全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，刀盤(pán)刀具直接與巖土接觸并構(gòu)成一個(gè)完整的切削系統(tǒng)，主要起到開(kāi)挖巖土的作用。全斷面掘進(jìn)機(jī)在復(fù)雜的地質(zhì)條件下施工時(shí)，工況極其復(fù)雜，刀盤(pán)刀具磨損嚴(yán)重，開(kāi)艙換刀頻繁，加大了施工風(fēng)險(xiǎn)和工程費(fèi)用。因此，對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀具的切削機(jī)理及其磨損情況進(jìn)行研究，并根據(jù)工程實(shí)際提出適當(dāng)?shù)牡毒吣p模型，對(duì)預(yù)測(cè)復(fù)雜地質(zhì)條件下刀具的

2、壽命是十分必要的。
　　本文首先利用ABAQUS軟件分別對(duì)切刀切削粘土和軟巖進(jìn)行了有限元仿真，得出了切深和安裝前角對(duì)切削力的影響。從粘土和巖石的第一主應(yīng)力和塑性變形的分布以及變化情況出發(fā)，分析了粘土和軟巖兩種材料失效機(jī)理的異同。
　　文章在線切割實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)盤(pán)形滾刀破巖進(jìn)行了仿真研究。分別對(duì)一定刀間距時(shí)和單刀破巖時(shí)的仿真結(jié)果進(jìn)行分析，得出了切深與滾刀受力之間的關(guān)系、滾刀刃形對(duì)受力的影響以及磨損對(duì)受力的影響。從巖石破碎面的

3、等效應(yīng)力以及剪切應(yīng)力的分布特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)巖石的破碎機(jī)理進(jìn)行了分析。對(duì)于滾刀的表面力學(xué)性能，主要分析了滾刀破巖過(guò)程中，破巖點(diǎn)的應(yīng)力變化以及接觸區(qū)域接觸壓強(qiáng)與切削參數(shù)的關(guān)系，為研究滾刀磨損奠定了一定的基礎(chǔ)。
　　針對(duì)刀具的磨損問(wèn)題，本文對(duì)刀具的磨粒磨損進(jìn)行了有限元仿真，分析了磨損過(guò)程中刀具表面金屬的應(yīng)力分布和塑性變形情況?；跐L刀的破巖弧長(zhǎng)，對(duì)滾刀磨損與刀具參數(shù)及破巖參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了一系列的研究，得出了切深、滾刀直徑以及刀間距與磨損