地下管道挖掘機(jī)切削刀盤(pán)、刀具的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，對(duì)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?lái)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(wèn)題，因此非開(kāi)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(kāi)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(pán)切削系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)組成。
　　刀盤(pán)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(guò)程中，刀盤(pán)所需要的驅(qū)動(dòng)載荷直接影響驅(qū)動(dòng)裝置和后續(xù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。因此本文對(duì)切削刀盤(pán)刀具進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，主要目的是通過(guò)對(duì)切削刀盤(pán)、刀具的設(shè)計(jì)與研究，減少刀盤(pán)所需要的驅(qū)動(dòng)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(duì)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸受限的問(wèn)題。
　　本文首先對(duì)刀盤(pán)和刀具進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真分析，確定最佳的刀盤(pán)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(duì)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(pán)推力和扭矩的簡(jiǎn)化理論估算模型，對(duì)兩種不同布置方式的刀盤(pán)進(jìn)行推力和扭矩計(jì)算，通過(guò)計(jì)算得到單費(fèi)馬螺線布置方式的刀盤(pán)的總推力和總驅(qū)動(dòng)扭矩較小。
　　最后通過(guò)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(duì)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(pán)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(pán)驅(qū)動(dòng)扭矩最小，證明提出的新