刀盘
- 基于有限元的盾构机刀盘强度分析
）0 引言盾构机刀盘主要是用来对掌子面前方的渣土进行切削，在刀盘面板或刀盘刀箱中配装有正面刮刀、边刮刀、先行刀或滚刀，在刀盘旋转时，刀具刃口切入土体对渣土进行破碎，并在刮刀的作用下将渣土通过刀盘的开口刮入土仓，从而保证盾构机的正常掘进及出渣[1]。因盾构机是针对性及适应性较强的隧道装备，需根据具体水文地质条件进行针对性设计或改造，故根据地层的不同，盾构机一般可分为软土盾构机和复合盾构机，软土盾构机主要用于粉土、黏土、砂土等强度较低的地层施工，复合盾构机主要
机械工程师 2023年11期2023-12-09
- 盾构刀盘开口率改造设计
代的作用[1]。刀盘是盾构隧道掘进施工的关键工序部件，其设计是否合理是盾构能否快速掘进的关键。而刀盘开口率作为盾构刀盘适应地层选型时的重要参数，直接影响到掌子面稳定、出渣效果和掘进效率[2]。刀盘的开口率根据其结构形式和刀具配置而确定，若进一步增大刀盘开口率，一般需要更换不同结构形式的刀盘。但在某些相似地质情况下，为更好满足实际使用效果，对原刀盘结构进行局部的设计变动，用较少的费用投入提高刀盘的适应性，达到提高盾构掘进效率、降低施工成本的目的，已经越来越符
建筑机械化 2023年9期2023-10-31
- 盾构顶管刀盘矩形断面切削率探究
的青睐[2]，而刀盘作为矩形顶管机的关键部件之一，其选型会直接影响顶管的断面形式。现阶段切削矩形断面的刀盘主要有2 种：偏心多轴形式，具有全断面切削的优点，但其偏心距较小，会导致渣土搅拌不够充分；圆形多刀盘组合形式，或为大小刀盘组合，或为多个小刀盘组合等，具有渣土搅拌较充分的优点，但存在一定的开挖、搅拌盲区。为得到矩形旋转轨迹，刀盘转动时，其中心并非固定不动，而是在做圆周运动。对此，余彬泉等[3]提出采用行星齿轮偏心轴驱动方式来带动刀盘旋转，不仅克服了上述
中国新技术新产品 2023年8期2023-07-17
- 不同开口率下盾构机刀盘与开挖面相互作用试验研究
1457）盾构机刀盘是与开挖面直接相互作用的结构，而开口率是盾构机刀盘的重要结构参数，其大小直接关系到刀盘扭矩大小，以及刀盘对开挖面的支护作用，而现有的刀盘开口率主要根据地层的自稳能力确定，而对刀盘扭矩的影响考虑较少。土压平衡掘进施工过程中，刀盘扭矩的组成包括：①刀盘正面、侧面与土体之间的摩阻力扭矩；②刀盘切削土体时的地层抗力扭矩；③刀盘和搅拌叶片的搅拌扭矩；④刀具所受到的摩阻力扭矩；⑤密封引起的摩阻力扭矩；⑥轴承引起的摩阻力扭矩；⑦减速装置摩擦损失的扭矩
华东交通大学学报 2023年2期2023-05-08
- 软土地层矩形顶管机刀盘地质适应性设计研究
求很高，这就要求刀盘掘进过程中对土体扰动小，尽可能限制地表沉降；②在漂卵石类软土地层掘进，可能存在刀盘卡卵石现象，对刀盘及其驱动造成冲击损伤，刀盘掘进过程由于卵石的积累聚集在开挖仓底部，造成布置在底部的刀盘驱动扭矩大幅增加而跳停；③矩形断面的圆形刀盘组合方式无法实现全断面开挖，如何实现矩形顶管机刀盘的开挖率和搅拌率最为充分，是其优化目标。而当前工程实际应用过程往往出现刀盘渣土改良不充分，渣土在土仓内出现“结饼”、“闭塞”等现象，增加刀盘载荷的同时也导致土仓
建筑机械化 2023年2期2023-03-08
- 基于正交试验的 TBM 双板刀盘结构参数优化设计
罗宾斯公司研制，刀盘为单板结构，后续研究人员为了提高 TBM 掘进效率与地质适应性，将单板刀盘改进为双板刀盘和三板刀盘。基于减少换刀人员的工作量和提高安全性，安装在刀盘上的盘形滚刀也从凸置安装演变为凹置安装[2]。刀盘是 TBM 的核心部件，位于 TBM 最前端，具有直接向盘形滚刀施加破岩力、稳定掘进面等功能，其刚度直接影响 TBM 掘进系统功能的发挥。地质条件的复杂性和作业环境对 TBM 刀盘结构刚度提出了严苛要求。刀盘结构设计对提高 TBM 盘形滚刀破
矿山机械 2022年10期2022-10-20
- 软硬不均地层对盾构刀盘受力计算方法与分析
盾构姿态控制难、刀盘刀具磨损过量或异常、刀盘开裂与大变形等问题[1-3]。特别是超大直径(Ф≥14.0 m)盾构掘进软硬不均地层过程中，刀盘刀具承受冲击荷载、偏载与振动等问题更加显著，极易引起刀盘的应力集中与开裂等。目前，对于盾构掘进软硬不均地层过程的刀盘受力与变形计算方法仍处于探索阶段，行业内未形成统一理论和算法。目前，对岩机耦合作用机理的研究侧重于单一岩体，如孙振川等[4]通过开发的滚刀载荷测试的传感器安装结构及测力传感器，建立了滚刀载荷分布规律；而对
科学技术与工程 2022年25期2022-10-13
- 盾构刀盘再制造设计及数值模拟
战[2]。盾构机刀盘是盾构机掘进工作的主要部件，在盾构机工作中占据主要成本，刀盘的地质适应能力决定着隧道施工的效率。刀盘再制造是盾构再制造的重点，结合刀盘施工地质条件对旧刀盘进行改造和修复，使其结构形式、开口率、刀具选用和布置尽量最佳。现以长沙地铁某施工路段盾构机经再制造应用于南宁地铁某施工路段为例，对长沙地铁某施工路段盾构机刀盘进行再制造设计，用数值模拟对再制造刀盘进行可靠性验证，验证再制造方案的可行性。再制造盾构机与全新盾构机相比具有制造周期段，经济性
中国重型装备 2022年1期2022-02-11
- 数控卧式车床刀盘过载问题分析
简单解释就是旋转刀盘（见图2）过载报警，复位后又可以继续完成换刀动作。故障内容简单，但现象比较奇怪，据操作人员介绍，该报警以前也曾出现，大概一个月出现一次，因为复位后仍可继续加工，没有在意，现在有时一天就出现一次，出现的频次越来越多，情况越来越严重，影响了设备的正常使用。图1 报警信息图2 旋转刀盘3 诊断方法针对机床在换刀时出现的报警信息，了解到刀盘的旋转动作是系统发出指令后，刀盘在液压的作用下松开，伺服电动机通过齿轮传动带动刀盘旋转，刀盘到达目标位置，
金属加工(冷加工) 2022年1期2022-01-25
- 浅析硬岩刀盘转速与其内部落料的关系
机TBM设计中，刀盘转速与最外圈滚刀转速有关，既滚刀最外圈密封的极限转速决定刀盘最高转速，也有从破岩角度分析刀盘转速与掘进效率的关系，通过动态加载速率确定刀盘转速[1]。除了以上观点，笔者认为刀盘转速主要受到物理约束限制，即削切下并铲入圆周上铲斗的岩石（渣料），必须从铲斗中落入出渣道（溜渣板），再进入皮带运输机。如果刀盘半径加速度超过1G（重力常数）的一定比例，那么渣料将留在铲斗中。而当刀盘的转低于一定数值时，一些渣料也会在进入溜渣槽前遗漏在外，导致刀盘的
商品与质量 2021年42期2021-12-03
- 大直径TBM刀盘与主机隧道内分离方法及工程实践
在洞内对TBM 刀盘与主机进行分离，以实施主轴承外密封的检查更换。1 停机位置的选定若在检修洞位置进行分离，因刀盘与岩壁顶部及侧边距离过大，导致锚固极其困难，实施刀盘与轴承分离工作安全风险较大。若在下游掌子面位置进行分离，锚固操作简单，安全性高，但需在刀盘检修工作全面完成后才能进行，且其与主洞连续皮带机储存仓距离过长致使输送带安装极其不便。在确保安全的前提下，同时尽可能降低对设备整体检修工作的影响，确定在TBM 主要检修事项完成后，TBM 向下游步进，待后
建筑机械化 2021年10期2021-11-04
- 土压平衡顶管机刀盘的力学分析及优化设计
推动顶管机前进，刀盘旋转带动刀具对土层进行切割。切削土通过刀头开槽填满压力土室和螺旋输送机壳体，以保持掘进面支撑力的平衡。刀盘是顶管机施工过程中的关键部件,具有掘进施工、维护掘进工作面稳定、搅拌和排渣4大功能。顶管机的选型在不同地质条件下有所不同，一般采用面板型、辐条型和辐板型，不同类型的顶管机对应的开口率也不同，常采用30%～50%的开口率。刀盘设计的合理与否直接关系到施工过程的安全和效率。因此，对刀盘结构设计的要求越来越严格。以土压平衡顶管机的辐板型刀
洛阳理工学院学报(自然科学版) 2021年2期2021-07-14
- 基于实测试验数据的软硬复合地层下刀盘振动特征研究*
001)0 引言刀盘、刀具是全断面岩石掘进机(简称TBM)破岩掘进的核心部件，承受冲击荷载的岩机耦合作用，易出现刀盘剧烈振动、局部疲劳损伤、面板开裂、刀具非正常磨损等问题[1-3]。特别是软硬复合地层，刀盘面板不仅承受刀具破岩冲击荷载，同时随刀盘转动呈周期性受力状态，加剧了刀盘、刀具疲劳损伤程度。因此，在刀盘、刀具设计阶段应充分考虑复杂恶劣的作业环境及掘进参数的多变性进行其结构优化设计[4]。目前，大部分学者基于理论研究、数值模拟等手段研究刀盘、刀具的振动
施工技术(中英文) 2021年5期2021-04-30
- 泥水平衡盾构刀盘掘进对比及优化建议
岩及硬岩等，其中刀盘刀具必须根据工程地质情况进行针对性设计。刀盘是盾构机的关键部件之一，直接影响盾构施工的效率和设备选型的成败。刀盘设计时，应充分考虑刀盘的结构形式、刀盘开口率、刀具的布置、使用寿命及刀具费用等因素对地质的适应性，在确保开挖面稳定的情况下，提高掘进速度。1 工程概况南宁市轨道交通3 号线02 标11 工区青秀山站-市博物馆站区间（简称青市区间）位于南宁市良庆区，区间起点里程Z（Y）DK20+229.6，终点里程Z（Y）DK22+220.6，
建筑机械化 2021年2期2021-03-20
- 硬岩竖井掘进机刀盘结构的设计探讨
削式竖井掘进机、刀盘式竖井掘进机与全断面竖井掘进机，其中截削式竖井掘进机破岩结构为截割臂，前部装有截割头，已应用于加拿大萨斯喀彻温省钾盐矿1 000m 深的冻结井筒施工中，主要适用于软岩地层[2]；刀盘式竖井掘进机破岩结构为横轴立式截割刀盘，配有盘形滚刀，但需要人工在工作面完成预注浆工作，具有一定的危险性，目前停留在理论研究阶段[3]；全断面竖井掘进机破岩结构为圆锥形刀盘，并配有滚刀，主要适用于地下水丰富的地层，掘进速度为0.6m/h，目前停留在理论研究阶
建筑机械化 2021年1期2021-02-23
- 盾构机软土刀盘改造复合刀盘
66004)1 刀盘改造概述盾构机是隧道施工机械设备，通过刀盘旋转切削隧道土体实现隧洞开挖，并通过主推进油缸的推进力实现隧道掘进。所以盾构机刀盘在施工中的作用就显得尤为重要，因为各个地域的隧道地质不同，所以盾构机设备需要针对不同的地质要求针对性设计确定符合掘进对应地层的要求。由于近些年环保意识和环保政策的发展促进，使得工程机械再制造产业有很大发展，盾构机行业也不例外，随着全国隧道行业大发展，现在盾构机的市场保有量很高，所以再制造也就随之兴起，这样既能环保又
中国科技纵横 2020年5期2020-06-29
- 全断面硬岩TBM刀盘结构设计研究
水电隧道等工程。刀盘是TBM的关键部件，具有开挖、稳定掌子面、搅拌岩碴等功能。刀盘的结构设计对提高TBM破岩能力和掘进效率、降低挖掘成本具有重要作用，是影响TBM掘进性能的决定性因素[1]。因此，掌握刀盘设计的关键技术，并且提高自主创新与制造能力，对推动我国TBM发展具有重要的战略意义。TBM刀盘结构设计的主要内容有：刀盘盘体结构设计、刀盘选型、刀具选择、刀间距设计、刀具布置以及铲斗、溜碴槽、支撑筋等重要构件的设计与布置。刀盘结构的设计需要针对具体工程的地
重型机械 2020年4期2020-06-29
- 大直径泥水盾构常压刀盘温度在线监测系统设计与应用
——以杭州望江路过江隧道工程为例
过程中，随着盾构刀盘转动与推进，刀具会与开挖面的土体相互作用并产生大量的热量，再以热传导的形式将这些热量传递给刀盘。刀盘温度的异常升高会加剧刀盘磨损，减少刀盘的使用寿命并影响开挖效率；严重时还会在刀盘局部区域引起较大的应力集中，造成疲劳破坏[2]。正常工作情况下，盾构刀盘上的最高温度在40 ℃左右[3]；但在掘进过程中，前方地质的突变会导致刀盘温度的异常升高，从而加快渣土的干结速度，造成泥饼的形成[4]。随着泥饼的增大，又会加剧刀盘热量积累，使得刀盘温度进
隧道建设(中英文) 2020年4期2020-05-13
- 分瓣式刀盘的洞内拆卸探讨
过设计合理的盾构刀盘结构以及合理的拆卸方案保证刀盘的二次利用。下面以新加坡T311 项目为例详细介绍刀盘的设计及拆卸过程。1 刀盘设计校核结合新加坡的施工要求以及后期的恢复的便利性，特设计了新型的刀盘结构，如图1 所示，将刀盘总体分为3 块，2 块面板，刀盘扭腿和法兰为1 块。图1 刀盘分块图2 个面板之间通过螺栓和定位销进行连接，大大减少了后期的焊接的工作量。对刀盘分块的连接螺栓进行有限元强度计算，校核其是否满足强度要求，如图2 所示，对刀盘模型划分网格
建筑机械化 2020年1期2020-03-19
- 基于数值模拟的土压平衡盾构机施工效率优化
隧道工程施工中。刀盘作为土压平衡盾构机的核心部件，由于刀盘不同技术参数的应用直接影响刀盘的切削效率，所以刀盘技术参数的应用也是一个核心问题。盾构机在开工时都有一段试掘进过程，目的为了找到合适的刀盘挖掘速度和旋转速度。但是这个过程非常繁琐，一般很难找到合适的刀盘挖掘速度和旋转速度，而且对工期和盾构效率有很大影响。目前鲜有对刀盘挖掘速度和旋转速度研究的报道。因此对EPB盾构机刀盘重要技术参数之间的关系研究，对盾构法施工具有极其重要的意义。目前，国内学者对盾构机
水利与建筑工程学报 2019年6期2020-01-08
- 顶管机的刀盘技术分析
境下，对顶管机的刀盘的设计研究将十分有意义。一、小型顶管机刀盘参数本文论述的为泥水平衡式的小型顶管机，其中最核心的设备是顶管掘进机(或称机头)，其工作原理是通过机头前方的刀盘切削土体并搅拌，同时通过管道输出土体。如图1所示即为一种泥水平衡式刀盘。图1 刀盘结构图本次顶管机所应用的地质以砂性土和淤泥质黏土为主，主要涉及的有效参数为：刀盘外径D=2000mm。刀盘在切削作业是应具有足够的转矩T以克服各项切土阻力矩，根据经验公式计算：T=αD3式中，α—系数，决
福建质量管理 2019年19期2019-10-21
- 浅谈异形盾构三刀盘同步控制方法
对多动力源驱动大刀盘扭矩平衡控制系统的掌握，提出了以3 个圆形大刀盘在一工作面上进行大断面切削的刀盘驱动模式。同一平面上的左中右3 个大刀盘的运转轨迹有部分重叠，如图1。图1 三刀盘结构由于切削面在同一个平面上，如果控制不当，可能会产生左中，中右刀盘互相干涉的情况，造成刀盘损坏，这对工程的正常施工和设备的维护会带来非常严重的影响，故需要研究一种具有高可靠性的控制方法，避免同一平面上3 个刀盘在运转时的互相干涉，从而使3 个刀盘能在异型断面内进行全断面的连续
中国设备工程 2019年16期2019-10-09
- 复杂富水地层下盾构机掘进速度模型建立与参数优化
4]建立了盾构机刀盘总推力及刀盘扭矩的经验计算公式；Rehm[5]推导出组成刀盘扭矩的四部分；朱现磊等[6]研究了煤巷掘进速度的影响因素，并提出解决方案；路平等[7]结确定了盾构机掘进参数的最优取值范围并制定控制地表沉降的措施；张厚美[8]建立了软土地层下刀盘扭矩及掘进速度的数学模型；王洪新[9]等推导出刀盘总推力、土仓压力、掘进速度的数学表达式；管会生[10]分析了盾构机刀盘总推力、刀盘扭矩的各个组成部分，给出理论分析公式，并利用盾构机施工实测数据进行验
水利规划与设计 2019年8期2019-08-28
- φ12 m级泥水盾构刀盘的载荷转矩计算及力学性能分析
掌子面较大，使得刀盘承受载荷更加复杂，容易出现偏心负载的情况，从而加剧刀盘在掘进过程中因结构强度不足而发生损坏的问题[3-5]。针对某穿越长江隧道工程富含地下水的高石英含量密实砂土地层的实践经验可知，大直径泥水盾构刀盘除了承受刀具切削土体产生的载荷以及刀盘与土体之间摩擦剪切产生的力矩外[6-8]，还要考虑刀盘面板所承受的梯形水土压力，这对大直径刀盘的结构设计提出了更高的要求。因此，对大直径泥水盾构刀盘的结构强度及刚度进行分析具有重要的工程意义。针对盾构刀盘
隧道建设(中英文) 2019年6期2019-07-13
- 简单下压式固沙插草试验研究
力输出能耗增加。刀盘插草作业质量受到插草阻力及土壤内部应力的影响尤为明显，因此可以通过分析刀盘插草阻力和土壤内部应力来分析固沙车的动力性能。故在后续的优化设计过程中，需要对刀盘插草阻力和土壤内部应力做出理论分析。固沙车在实际作业过程中为下压、滚动与前进运动复合的复杂运动，直接分析这种复合运动难度较大，且分析插草过程影响草秆运动的因素所包括的沙土物性参数太多，无法一步到位。为此，首先通过分析刀盘竖直方向插草时对刀盘插草阻力及对土壤内部应力分布的影响，获得刀盘
农机化研究 2019年12期2019-05-24
- 大直径不锈钢棒料剥皮机刀盘结构设计及模态分析
料[1]。其中,刀盘系统作为大型剥皮机关键技术研究的核心,其主要作用是在旋转的过程中实现刀具对棒料的切削,它的结构形式直接影响切削加工的效率和切削棒料的精度。因此,在刀盘系统的设计中要保证刀具调整时使其运动保持高度的同步性。剥皮机刀盘上安装多把刀具,经过一次对刀后可完成同一批次棒料的车削,大大提高了切削效率和被加工件的表面质量精度。为此,设计合理的刀盘系统是配合主轴传动系统的需要,也是保证剥皮机工作性能和加工精度的必要前提[2]。文献[3]提出了一种用于棒
西安工程大学学报 2019年2期2019-05-07
- TBM刀盘弹性变形研究
背景TBM主要由刀盘系统、驱动系统、支撑系统、推进系统、润滑系统、液压系统、电气控制系统、定位导向系统、衬砌支护系统等多个系统组成［1］。刀盘位于掘进机的最前端，是其关键部件，也是最容易疲劳磨损和引发事故的部件。国内外学者在刀盘的研究方面做出了很多贡献。文献［2］基于弹性力学理论，以刀盘与主轴承间简支、夹支联结关系为边界条件，给出了刀盘在较高作业刚度下刀盘半径和主轴承支撑半径之间的定量关系，并借助ANSYS分析软件验证了该理论；文献［3］将刀盘看成连续性弹
中国水利水电科学研究院学报 2018年6期2019-01-19
- 砂卵石地层盾构机刀盘受力计算及有限元分析
]。盾构机主要由刀盘、盾体、螺旋输送机、管片拼装机、后配套等部分组成。作为盾构机的重要组成部分，刀盘必须根据不同的地质条件和施工要求最终确定。就隧道施工而言，刀盘对于整个施工质量至关重要，如果刀盘上刀具布置不合理或者刀盘整体的刚度不够，就会导致盘面受力不均，进而导致出现偏斜现象，在这种情况下，需要纠偏机构不断地进行调整，不仅降低了开挖效率，还会影响成洞质量[3]。因此，针对盾构刀盘的受力计算及有限元分析对盾构法施工有极其重要的意义。1 砂卵石地层盾构机刀盘
现代制造技术与装备 2018年9期2018-10-17
- 某型土压平衡盾构机刀盘有限元静力学结构分析
了广泛应用。盾构刀盘在掘进过程中会遇到各种不同硬度层理结构的岩石、砂砾石、砂土、粉质砂土、淤泥质黏土等，各地的地质条件千变万化，工作条件极其恶劣，这些都对盾构刀盘的结构提出了严格要求。盾构刀盘是盾构掘进的核心部件，其性能对盾构的工作效率起着决定性的作用。在盾构刀盘的设计阶段，对刀盘的结构进行分析是设计优化的关键。有限元分析以其耗时短、代价小等特点，成为刀盘设计阶段一种被广泛采用的方法。文献应用有限元法建立三维刀盘模型，分析了刀盘在极限载荷情况下的受力及变形
中国设备工程 2018年16期2018-08-23
- 全断面岩石掘进机刀盘联接板厚度确定理论及应用
）1 研究背景在刀盘上盘形滚刀布置领域，代表性成果有：R.Gertsch、L.Gertsch和J.Rostami[16]通过盘形滚刀线性滚压破碎Colorado Red Granite发现，盘形滚刀最优刀间距是76 mm；以盘形滚刀线性滚压破碎岩石试验数据为基础，O.Acaroglu，L.Ozdemir和B.Asbury[17]提出了预测CCS型盘形滚刀最优破岩比能的模糊理论；国内学者Junzhou Huo等[18]提出并通过实验验证了用遗传算法解算刀具的
中国水利水电科学研究院学报 2018年3期2018-07-20
- 面向结构性能的砂卵石地层盾构刀盘优选
道挖掘机械，盾构刀盘结构型式与开挖地质情况有着密切的关系，选择合适的刀盘对工程的成败起着至关重要的作用。然而在实际施工过程中，同样的地层条件下采用的刀盘结构型式经常不同，设计出最适合地层条件的刀盘结构对于提高材料利用率、提高掘进效率和降低施工成本具有重要意义。目前国内学者在刀盘结构设计方面已做了大量研究。刘志杰，史彦军等[1-2]提出了基于实例推理的盾构刀盘主参数设计，但未给出具体的结构尺寸参数；韩伟峰、李凤远[3]针对面板式刀盘进行了优化设计，给出了最优
机械工程师 2018年6期2018-06-14
- TBM刀盘静动态特性分析
来越得到重视，而刀盘作为TBM最前沿的部件是整个TBM中最重要的设备。由于 TBM 尺寸较大，运输加工困难，一般都不是一个连续的整体，而是采用分体设计制造、现场组装的方法进行设计制造。为准确分析分体考虑刀盘结合面的刀盘静动态性能，本文通过建立刀盘有限元模型，利用有限元分析及实验验证，得出刀盘的建模方式并应用于 TBM 刀盘静动态特性分析研究。1 刀盘模型建立及实验1.1 刀盘模型建立螺栓结合面建模方法有很多，常见的有直接固连法、接触单元法、弹簧阻尼单元法以
汽车实用技术 2018年7期2018-05-18
- 某地铁工程盾构刀盘改造力学分析
)某地铁工程盾构刀盘改造力学分析吴 遁， 黎 虎， 刘玉江， 陈 阵(中铁十四局集团隧道分公司， 山东 济南 050061)为了适应富水中砂地层盾构掘进，需要对原有刀盘结构进行改造，并研究改造前后的刀盘力学特性。采用理论计算土压平衡和土压不平衡2种工况下的刀盘外载，并利用有限元法分析改造前后盾构刀盘的应力及变形情况。研究结果表明： 1)土压不平衡工况下的最大等效应力和最大变形高于土压平衡工况。2)对于同一种工况，改造前后刀盘的最大等效应力变化不大，但最大变
隧道建设(中英文) 2017年10期2017-11-07
- 某型土压平衡式盾构刀盘的力学分析与结构优化
型土压平衡式盾构刀盘的力学分析与结构优化李斌斌， 牛卫中， 刘 文(兰州交通大学机电工程学院， 甘肃 兰州 730070)为给兰州地铁掘进所用某型土压平衡式盾构刀盘的优化设计提供参考依据,应用ANSYS Workbench软件对其刀盘结构在正常工况下的力学性能进行分析。根据所得出的等效应力、总变形量与疲劳寿命云图,判定该型盾构刀盘上静强度和疲劳强度最弱的部位位于牛腿靠近面板背面的外角点位置,而其刚度相对较弱的部位则位于2块未开出渣口的面板外边缘。通过对刀盘
隧道建设(中英文) 2017年9期2017-10-10
- 土压平衡盾构机多级环形刀盘设计
衡盾构机多级环形刀盘设计廖兆锦1，2马怀祥1★朱齐平1（1.石家庄铁道大学机械工程学院，050043，石家庄；2.中铁工程装备集团有限公司，450016，郑州//第一作者，硕士研究生）针对盾构机施工过程中容易出现卡盘与结泥现象，设计了具有双刀盘的多级环形刀盘结构，改变了一般盾构机刀盘一体化结构，其中外环刀盘为平顶形，内环刀盘为外锥形。通过对比在锥形刀盘上安装的盘形滚刀和在平顶形刀盘上安装的盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型，计算内环刀盘合适的外径范围和锥角区
城市轨道交通研究 2017年8期2017-08-30
- 液驱土压平衡盾构刀盘电气原理分析
液驱土压平衡盾构刀盘电气原理分析朱红光 李朗焕 李 吉（中铁五局集团电务城通工程有限责任公司，湖南 长沙 410205）随着全国一线城市地铁的普及，用于地铁施工的盾构机也逐渐走向成熟。盾构操作手除了需要对地层进行了解，还需要对盾构的性能有深入的认知，掌握盾构的运转原理。文章主要介绍了盾构机盘系统的启动条件及连锁限制条件。液驱盾构机；刀盘系统；启动原理；电气原理；地铁施工文章以液驱土压平衡盾构为模板，讨论刀盘启动过程中的各种电机启动条件及连锁限制条件。文章中
中国高新技术企业 2017年7期2017-07-12
- 再制造TBM刀盘参数性能分析
8）再制造TBM刀盘参数性能分析白岩龙 柴保明 李路路（河北工程大学 机械与装备工程学院，河北 邯郸 056038）为解决国内全断面隧道掘进机（TBM）损伤研究面临的局限性的问题，通过三维软件简化中方五分式刀盘建模，应用ABAQUS软件进行分析，研究了TBM刀盘的受力和扭矩对刀盘结构性能参数的影响程度，得到TBM刀盘易损伤区域和刀盘结构缺陷，将为下一步刀盘结构优化设计、刀盘再制造损伤研究提供有价值的理论指导。TBM刀盘；刀盘结构；缺陷；损伤研究全断面隧道掘
邯郸职业技术学院学报 2017年1期2017-07-12
- 不同参数下小口径地下管道挖掘机刀盘载荷分析
径地下管道挖掘机刀盘载荷分析陈延伟，王影杰，张自强，王志强（长春工业大学 机电工程学院，长春 130012）刀盘是地下管道挖掘机的重要部件，研究刀盘掘进过程中不同参数对刀盘载荷的影响是刀盘设计的基础。文中基于ABAQUS/Explicit分析模块，采用Drucker-Prager土体本构模型，利用具有单元删除功能的剪切失效准则，建立刀盘切削土体的三维有限元模型，研究刀具的结构参数对地下管道挖掘机刀盘切削力和切削扭矩的影响。研究表明：不同刀具前角情况下，切削
制造业自动化 2017年5期2017-06-15
- 液驱土压平衡盾构刀盘电气原理分析
词：液驱盾构机；刀盘系统；启动原理；电气原理；地铁施工 文献标识码：A中图分类号：TG71 文章编号：1009-2374（2017）07-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.041文章以液驱土压平衡盾构为模板，讨论刀盘启动过程中的各种电机启动条件及连锁限制条件。文章中涉及的编号都是以集中式盾构的电路图纸为准，按照电路图纸的编号规则，每个元器件都有各自的编号。结合电路图纸，可以针对每个数字编号查询到相对
中国高新技术企业 2017年8期2017-06-05
- 斜井盾构地下可拆解刀盘结构设计
井盾构地下可拆解刀盘结构设计徐震（中国铁建重工集团有限公司，湖南长沙410100）盾构斜井地下拆解受空间及地质条件等多方因素的影响，无法直接进行刀盘吊装拆解。为实现盾构刀盘在斜井地下有限空间内安全、快速、高效拆解，必须开展盾构刀盘可拆解结构形式研究。在盾构研发设计阶段，结合盾构施工斜井工程设备要求和盾构地下拆解施工条件，将刀盘分块设计理念植入到盾构刀盘结构设计中，对盾构刀盘的重量、结构尺寸等关键可拆解结构参数进行分析设计。盾构；斜井；地下；拆解；刀盘随着我
装备制造技术 2016年10期2016-12-13
- 典型TBM刀盘力学性能分析与对比
3)典型TBM刀盘力学性能分析与对比夏毅敏1，2，吴才章1，兰浩1，毛晴松1，丛国强1(1.中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长 沙 410083; 2.中南大学 机电工程学院，湖南 长沙 410083)为了对比不同典型全断面岩石掘进机(TBM)刀盘的力学性能，对刀盘倾覆力矩计算模型进行了修正。在理想工况、上软下硬地质和部分刀具磨损3种工况下，计算得到刀盘倾覆力矩的分布情况，并采用有限元法模拟得到刀盘掘进过程中应力分布规律。结果表明：刀盘的径
哈尔滨工程大学学报 2016年8期2016-09-16
- TBM刀盘缩尺试验台设计及其静动态特性分析
6024)TBM刀盘缩尺试验台设计及其静动态特性分析霍军周，李广庆，吴瀚洋，孙伟，孙晓龙(大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024)摘要：由于实际TBM刀盘的直径较大(直径6 m以上)，采用等比例实物刀盘进行相关实验研究代价较大且难实现，因此进行TBM刀盘缩尺模型研究有助于刀盘结构优化和延寿设计等研究的开展。依据相似理论,建立了TBM刀盘的材料、几何、载荷和动力等特征量相似参数集合，依据TBM刀盘实际掘进过程中的各项参数及多点冲击分布载荷特点，
哈尔滨工程大学学报 2016年5期2016-06-27
- 组合式切削刀盘在矩形隧道掘进机上的应用研究
隧道掘进机的切削刀盘是掘进机的重要组成部分，主要通过自身的旋转动作切削土体，将切削产生的渣土进行充分搅拌以形成易流动、高塑性和具有一定止水性的改良渣土，以便产生土压平衡效果，防止刀盘前方土体坍塌，并且使得渣土能够顺利通过螺旋机排至隧道外部。圆形隧道掘进机由于天然的圆形优势，采用单个切削刀盘便可实现刀盘前方土体全断面切削。而矩形隧道掘进机由于断面形状呈矩形，直接采用单一切削刀盘容易产生较多的切削盲区，对施工较为不利。针对此问题，各个研究单位相继开发了矩形偏心
建筑施工 2015年11期2015-09-20
- 突变载荷下盾构刀盘设计验证分析
过程中，主要依靠刀盘部件旋转驱动安装在该部件上的刀具进行破岩。在地层条件较为恶劣的环境中，刀盘受力尤为复杂，除了正常的破岩所造成的阻力外，由于地层软硬不均的特性，会造成刀盘震动;因此，在刀盘设计过程中须考虑盾构刀盘在掘进过程中震动对刀盘结构强度造成的影响［1-3］，突变载荷情况下刀盘的验证设计非常有必要。为了保证关键零部件设计的可靠性，随着计算机三维技术的发展，有限元分析在机械设计中的应用越来越广泛。对于盾构刀盘设计，目前虽然已有多名学者、专家针对盾构刀盘
隧道建设(中英文) 2015年9期2015-04-16
- TBM的平面刀盘与两级刀盘的力学性能对比分析
)TBM的平面刀盘与两级刀盘的力学性能对比分析耿麒1,魏正英1,孟昊1,卓兴建2,贾连辉2,贺飞2,楚华丽1(1.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安;2.中铁工程装备集团有限公司,450016,郑州)为解决全断面岩石掘进机(TBM)大直径(>10 m)平面刀盘承受的破岩载荷、偏心载荷过大会造成刀盘大变形、主轴承损坏的问题,引入一种两级刀盘。基于应用在西秦岭隧道的平面刀盘,采用灰关联分析的方法设计了两级刀盘的结构;建立复合岩层条
西安交通大学学报 2015年3期2015-03-14
- 盾构刀盘多目标优化设计
卓秀清摘要：盾构刀盘设计的时候应该充分考虑到整个刀盘的刀盘开口率、刀具的布置、结构形式等对刀盘的影响，必须适合使用条件，确保使用过程中在保持稳定的前提下提高掘进速度。刀盘设计是盾构机的主要零部件，其结构设计的合理性直接影响到盾构机的性能。为了提高设备的使用效率，需要合理优化刀盘结构。文章主要从盾构机刀盘的结构形式、结构设计和优化设计目标三个方面进行简要分析。优化后的盾构刀盘应力分布更加均匀、刀盘结构的强度增加，为盾构机刀盘今后的设计与发展提供参考。关键词：
中国机械 2014年24期2014-10-21
- TBM刀盘支撑筋结构设计及静动态特性分析
M在施工过程中，刀盘在随机振动作用下时常发生磨损、变形、焊缝开裂等情况，为了延长刀盘的使用寿命、更好的发挥刀盘的性能，要求刀盘结构具有足够的强度、刚度和稳定性［1］。从国内学者对TBM刀盘研究的成果来看，夏毅敏等学者对刀盘构型、刀具布置规律、刀盘受力等方面的内容使用不同的方法进行了分析，为刀盘的结构设计提供了一定的理论依据［2-5］。以上学者多从刀盘结构及施工参数等影响因素进行考虑，未曾对刀盘支撑筋改进方面进行研究。在TB880E的整修中，仅通过补焊的方法
哈尔滨工程大学学报 2014年7期2014-08-26
- 黏性矿物中刀盘扭矩及掘进总推力建模与试验研究
动化·黏性矿物中刀盘扭矩及掘进总推力建模与试验研究刘飞飞 张满军 刘宗来(江西理工大学机电工程学院，江西 赣州 341000)主要研究了掘进机刀盘作业土质的特性及刀盘扭矩和掘进总推力。在分析完离子型稀土矿物土质的特点后，建立了掘进机刀盘结构模型，然后根据刀盘结构模型建立了刀盘扭矩及掘进总推力的数学模型，最后依据刀盘结构模型建立刀盘扭矩和掘进总推力的试验模型。并通过研究掘进机在离子型稀土矿矿物土质中刀盘扭矩和掘进总推力的变化规律，得出不同刀盘结构参数对刀盘扭
金属矿山 2014年4期2014-08-08
- 曲轴加工刀盘专用吊装的设计
床专用的24工位刀盘，该种结构的刀盘在曲轴加工时根据加工工序的先后顺序、刀具的寿命来对刀夹的位置进行排布，一般3个班次或者4个班次更换一次刀盘，整个刀盘在满刀状态下质量在100kg左右，有的规格大的质量更大，因此在更换刀盘或者转运刀盘时需要天车来辅助，在转运过程中如用普通吊绳、吊装很难掌握刀盘的平衡，就没法保证刀盘上刀片不受到磕碰损坏或者伤到人。图1笔者结合现场实际应用情况，通过SolidWork分析刀盘在满刀状态下的重心，设计了一种专用的刀盘转运吊装 (
金属加工(冷加工) 2014年10期2014-04-09
- TBM刀盘结构设计探究
集成设备。TBM刀盘是硬岩掘进机的关键部件，具有开挖岩石、稳定掌子面、转运石碴等功能，承受大扭矩、高推力和强冲击作用。同时TBM刀盘具有针对性和适应性的特点，符合“量体裁衣”式定制产品。合理的刀盘设计能有效改善掘进性能、提高维修保养效率、降低整机振动、提高整机利用率等重要作用，是TBM设计的核心关键之一。目前国内的TBM完全由国外垄断，TBM刀盘的设计处于探索阶段，尚未形成整套的工程实用方法来指导实践。国内的研究学者在分析和整理国外的破岩机理的基础上不断的
建筑机械化 2014年4期2014-01-31
- 敞开式硬岩刀盘的加工
）一、敞开式硬岩刀盘结构敞开式硬岩刀盘根据不同的施工要求分体结构也是不同的，主要可分为中心对分式、偏心对分式、中方五分式及中六角分式四种形式（见图1）。下面分析的为辽西北项目刀盘，因为直径较大、根据现场安装和运输及刀具布置上的安排选择了中方五分式结构，分为刀盘上边块、刀盘下边块、刀盘左边块、刀盘右边块和刀盘中心块五部分。本刀盘的分体结构形式必须保证每半连接板连接处必须能和圆，而且必须保证圆的直径在公差范围内，为此需要制作工装工具检测半径和角度。本刀盘焊接结
中国新技术新产品 2013年21期2013-09-07
- TBM 刀盘支撑筋布置优化❋
挖衬砌成套装备。刀盘是TBM关键部件，是影响其掘进性的决定性因素。支撑筋起着对刀盘部分的支承作用和废屑传递排除作用，同时在主驱动装置的作用下，将推力与扭矩传递到刀盘上，通过刀具的回转运动和推进直线运动完成刀盘上的刀具对隧洞面岩土的剥离和去除，从而挖掘并保证得到预期形状和尺寸的隧洞。从国内外学者对TBM研究的成果来看，夏毅敏等人结合盾构刀盘构型、开口和刀具布置规律等理论，开发了一种复合式土压平衡盾构刀盘CAD系统，实现了对复合式土压平衡盾构刀盘、刀具的三维参
机械工程与自动化 2013年6期2013-09-04
- 小盾构机大开口率刀盘与刀具配置
也逐渐增多。盾构刀盘的结构、开口的尺寸、刀具的配置等方面是影响盾构刀盘开挖能力的重要因素，而盾构刀盘的开口率是其中最重要的指标，适合的刀盘开口率，是盾构具备高效的挖掘效率和良好开挖稳定性的重要条件之一。对于泥水盾构来说，刀盘的开口率将影响到刀盘的扭矩、排渣的效率，特别是在高粘性的地层中掘进时，较大的刀盘开口率也有利于保证刀盘具备较好的开挖效率。1 刀盘开口率对盾构掘进的影响目前常用的盾构刀盘型式可分为面板式、辐条式和辐板式（辐条+面板组成）三类。面板式刀盘
建筑机械化 2013年4期2013-06-18
- 浅谈TBM刀盘的进出渣设计
制阶段，TBM 刀盘作为主机重要部件成为研制的关键。TBM 刀盘目前多为平面型，该设计有利于保持掌子面的稳定，减少破碎石渣与滚刀发生卡恰和二次磨损。刀盘整体开口率主要集中在刮渣位置，渣土的流动性与刮渣板的设计有关。刮渣板的容渣量和流动通道是提高TBM 刀盘掘进效率的重要一环。本文主要探索TBM 刀盘进出渣的设计理论，为进一步的刀盘设计和施工提供理论支持。1 TBM刀盘进出渣设计TBM 刀盘是利用盘型滚刀的剪切和挤压破碎岩石的原理来完成硬岩隧道的开挖掘进工作
建筑机械化 2013年2期2013-06-18
- 某隧道盾构刀盘仿真与力学性能研究
的挖掘施工设备。刀盘是盾构支撑和开挖土体的关键部位，直接或间接影响盾构掘进效率[1-3]。刀盘结构设计也是关键技术之一，设计时必须考虑苛刻的地质条件，恶劣的工作环境，及施工的经济性等因素[4-6]。盾构刀盘在施工中会遇到各种不同的地层，如淤泥、黏土、砂层、软岩及硬岩等[7-9]。针对不同的地质条件，选用或设计满足工程施工需要的盾构刀盘及刀具是工程成功的关键因素。分析盾构刀盘结构的力学性能，对了解刀盘结构的强度和刚度有着重要作用。目前国内外对盾构刀盘静力特性
计算机工程与应用 2013年11期2013-04-03
- 基于ANSYS的岩石掘进机刀盘有限元分析
，孙 红，周 鹏刀盘是岩石掘进机的关键部件，对掘进机的掘进性能有很大的影响，因此建立了掘进机刀盘的几何和数学模型，用有限元法对掘进机刀盘的应力、应变和振动特性进行了分析.研究结果发现：随着载荷的增大，应力和应变值增大；刀盘中心位置是刀盘应力和应变的集中处，其值都处在许用值范围内；模态分析发现，刀盘第一阶固有频率远大于刀盘工作中的转速，避免了刀盘出现共振现象，研究结果对优化刀具系统结构、延长刀具系统的寿命具有积极意义.
中国工程机械学报 2012年1期2012-08-15