地下管道挖掘機(jī)切削刀盤、刀具的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著我國城市化進(jìn)程的加快，基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，對地下空間利用率的要求也不斷提高，燃?xì)?、供排水管路在地下布置越來越密集，但目前布置管線的方法依然采用明挖法，導(dǎo)致路面破壞、交通堵塞、環(huán)境污染等問題，因此非開挖技術(shù)受到內(nèi)外相關(guān)行業(yè)和政府的關(guān)注。目前存在的非開挖設(shè)備有盾構(gòu)機(jī)、頂管機(jī)以及水平導(dǎo)向鉆機(jī)，但都有各自的適用范圍。因此提出一種新型的小口徑地下管道挖掘機(jī)，該設(shè)備主要由刀盤切削系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、驅(qū)動和控制系統(tǒng)組成。
　　刀盤切削系統(tǒng)是

2、地下管道挖掘機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng)，在掘進(jìn)過程中，刀盤所需要的驅(qū)動載荷直接影響驅(qū)動裝置和后續(xù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。因此本文對切削刀盤刀具進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，主要目的是通過對切削刀盤、刀具的設(shè)計(jì)與研究，減少刀盤所需要的驅(qū)動載荷，解決小口徑地下管道挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊導(dǎo)致對驅(qū)動結(jié)構(gòu)尺寸受限的問題。
　　本文首先對刀盤和刀具進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，通過靜態(tài)和動態(tài)仿真分析，確定最佳的刀盤面板結(jié)構(gòu)和使刀具切削力最小的刀具參數(shù)和切削參數(shù)。其次對刀具布置方法進(jìn)行研究，提出一種基

3、于單費(fèi)馬螺線的刀具布置方法，建立基于阿基米德螺線和基于單費(fèi)馬螺線的三維模型。結(jié)合土力學(xué)理論建立刀盤推力和扭矩的簡化理論估算模型，對兩種不同布置方式的刀盤進(jìn)行推力和扭矩計(jì)算，通過計(jì)算得到單費(fèi)馬螺線布置方式的刀盤的總推力和總驅(qū)動扭矩較小。
　　最后通過有限元的數(shù)值分析方法，采用最佳的刀具參數(shù)和切削參數(shù)，對基于單費(fèi)馬螺線和基于阿基米德螺旋線刀具布置方法的刀盤進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果表明基于單費(fèi)馬螺線布置方法的刀盤驅(qū)動扭矩最小，證明提出的新