基于數(shù)值模擬的TBM刀具磨損量估算方法.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和建設(shè)需求的不斷增長(zhǎng)，硬巖掘進(jìn)機(jī)已逐步成為鐵路、公路交通的隧道工程中最為廣泛使用的裝備。刀具磨損直接影響施工成本及掘進(jìn)效率，是硬巖掘進(jìn)施工過(guò)程中亟待解決的重要問(wèn)題。但是目前缺少較為準(zhǔn)確的對(duì)刀具磨損量進(jìn)行定量計(jì)算的方法。
　　本文為了對(duì)刀具磨損量以及刀具壽命進(jìn)行估算，進(jìn)行了以下研究工作：采用有限元方法建立了滾刀與巖石相互作用模型，模擬了單刀破巖的過(guò)程。對(duì)破巖過(guò)程中盤形滾刀的受力與運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，提取了滾刀所受

2、垂直力以及滑移量。并依據(jù)體積磨損量與摩擦能量之間的關(guān)系建立方程，對(duì)刀具磨損量以及刀具壽命進(jìn)行了估算。最后對(duì)不同操作參數(shù)及地質(zhì)參數(shù)下的刀具磨損情況進(jìn)行了規(guī)律性研究。
　　研究結(jié)果表明：利用數(shù)值模擬方法模擬單刀破巖過(guò)程，直接提取垂直力、滑移量，根據(jù)摩擦能量估算刀具磨損量及使用壽命的方法是可行的。在地質(zhì)條件、安裝半徑、刀盤轉(zhuǎn)速都相同條件下，滾刀存在一個(gè)最佳貫入度使得磨損量最小。在地質(zhì)條件、貫入度、刀盤轉(zhuǎn)速都相同條件下，安裝半徑增大會(huì)使刀