基于AUTODYN-3D的全断面岩石掘进机盘形滚刀间距优化研究

数值模拟法不仅成本较低,而且能够较为精确地对破岩过程进行仿真.以岩石断裂力学为理论基础,深入分析了全断面岩石掘进机滚刀的破岩机理,采用三维数值模型AUTODYN-3D来模拟岩石破碎的过程,测试中采用了由推力和滚动力共同作用下的破碎机理,这与实际隧道掘进机滚刀的工作条件十分接近.对模型使用了不同的边界条件,针对花岗岩模型,精确地对滚刀破岩过程进行了模拟,并且以花岗岩为例探讨了盘形滚刀问距优化问题.结果表明,该数值模拟方法不仅有助于更好地理解滚刀的破岩机理,而且对确定盘形滚刀最优切割条件和实验测试提供了理论基础.     

全断面岩石掘进机

采用掘进机开挖水工隧洞 ,国外已属成功的经验 ,我国也早二十世纪 60年代中期就开始了研制工作。为了加快水电建设地下开挖工程的施工速度 ,水电部自 1 966年起 ,由上海勘测设计院机械设计室设计 ,上海水工机械厂制造了我国第一台Φ 3.4m隧洞掘进机 ,开始了试验研究工作。以后上海水工机械厂又陆续研制了Φ5 .8m、Φ5 .5 m、Φ6.8m三种不同直径的掘进机。至 1 979年 9月、以上几台机器分别在杭州玉皇山、保叔山、云南西洱河、北京落坡岭、贵州猫跳河工地结合工程共进行了五次试验 ,其中在石灰岩、白云质灰岩、凝灰质流纹斑岩中共掘进65 6m,…     

基于光滑粒子流方法的全断面岩石掘进机盘形滚刀侧向力研究

侧向力对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀和刀盘设计具有重要影响.根据盘形滚刀空间运动规律,利用D-H矩阵法分析滚刀侧向受力的运动学原因,基于岩石断裂力学理论,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法混合建模,模拟盘形滚刀动态破岩过程,得到滚刀侧向力.利用试验和美国科罗拉多矿业学院的预测模型(CSM),验证数值模型的准...     

全断面岩石掘进机

简要介绍全断面岩石掘进机的结构、基本功能及工作循环。     

全断面岩石掘进机盘形滚刀

介绍了盘形滚刀的结构、工作原理、运动特性及力学特性等，对设计人员深入研究盘形滚刀具有一定的指导作用。     

全断面岩石掘进机刀具布置设计方法

给出了全断面岩石掘进机的刀具布置设计方法,归纳出刀具布置的技术要求,并给出刀盘上不等刀间距的盘刀破岩量的估算方法。建立了带复杂性能约束的非线性多目标刀具布置优化模型,进而在该模型目标函数及其约束条件的耦合分析和解耦的基础上,给出刀具布置极径与极角计算的分阶段求解策略,并用演化算法进行了求解。以引进的某型号全断面岩石掘进机刀具布置问题为案例进行验证,并与原刀具布置设计方案进行对比,表明了该布置优化模型及其求解方法的可行性和有效性。     

基于免疫算法的全断面岩石掘进机刀盘滚刀布局设计理论研究

全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘滚刀布局对掘进性能有显著影响。文中针对滚刀受力与刀盘滚刀布局方法进行分析,针对刀盘径向载荷最小、刀盘倾覆力矩最小、质量分布均匀、破岩差异量最小4个优化目标进行层次分析法加权统一,建立了刀盘滚刀布局优化模型,采用具有非退化优势的免疫算法对刀盘滚刀布局进行了优化设计。以大伙房隧道的刀盘模型为工程实例,利用刀盘滚刀布局优化模型对MB264-311TBM型掘进机滚刀的优化布置进行了实践,针对米字型、螺旋线型破岩协调耦合布局及不具有耦合关系的随机型滚刀布局分别进行优化计算,优化效果显著。其中,随机型滚刀布置的优化结果明显减小了刀盘径向载荷与倾覆力矩,优化程度高达91.475%,提出基于随机型滚刀布局方式的TBM刀盘布局设计新理论。在兼顾刀盘的非性能指标约束条件下,该布局理论对于提升滚刀破岩效率、提高刀盘刀具的使用寿命具有重要的工程应用价值。     

全断面岩石掘进机刀盘结构主参数的优化设计

全断面岩石掘进机(TBM)刀盘是TBM的核心部件,其结构参数设计是其核心技术之一。论述以青海隧道的TBM刀盘结构设计为背景,考虑青海隧道地质岩石边界条件,根据相关的刀盘结构参数设计的复杂工程技术要求,建立了刀盘结构主参数优化设计模型,以刀盘结构强度和刚度为优化目标,采用近似相应面模型建立刀盘结构强度和刚度分析的近似模型,进而采用多目标遗传算法对刀盘主要结构参数进行优化。与原TBM刀盘结构设计方案进行对比表明,本文获取到的刀盘主结构优化设计参数具有更好的刀盘结构刚度和强度,可以改善刀盘主轴承受力状况,延长主轴承寿命和滚刀寿命,可以为工程师在进行刀盘结构设计时提供刀盘的主结构参数,提高刀盘结构的强度和刚度性能。     

基于数字样机技术的全断面掘进机仿真分析

介绍了数字样机技术。针对目前全断面掘进机的市场应用背景,讨论了它的工作原理并进行受力分析。以某EPB型土压平衡式全断面掘进机为例建立数字样机,并进行了工作过程的运动学仿真。运用CATIA的有限元分析功能,对掘进机中重要部件进行了结构分析和动态特性分析。     

基于CSM模型的TBM滚刀受力预测公式

研究盘型滚刀的受力模型可以使滚刀受力计算更精确,进而为刀盘的受力分析及刀具在刀盘上的布局提供理论依据。通过对原有CSM受力模型分析的基础上,基于盘形滚刀切割岩石实际情况提出了改进的CSM模型。对滚刀刀圈采用NX Nastran软件有限元分析计算校核其强度。通过与实验数据及与原CSM模型对比验证了其优越性,并与国内外现有的其他受力模型进行了对比,验证了文中提出的滚刀侧向力公式。研究结果为TBM盘形滚刀的设计、研究滚刀磨损及整个刀盘的受力提供了理论依据。     

基于实例推理的全断面岩石隧道掘进机刀盘主参数设计方法

刀盘主参数设计是全断面岩石隧道掘进机的关键问题,是影响其掘进性能的决定性因素。刀盘破岩机理复杂,刀盘须针对围岩属性进行适应性设计,充分利用先前刀盘设计实例中积累的成功经验和数据至关重要。提出基于实例推理的刀盘主参数设计方法。给出刀盘设计实例的表示方法;根据实例属性特点,给出各种属性的局部相似度计算方法;针对取值为区间数的实例属性,提出一种基于属性值概率分布的区间相似度计算方法;运用组合修改实例的方法获得新刀盘的主参数设计方案。经工程应用实例设计表明,该方法设计结果较好。     

基于智能算法的全断面掘进机刀盘优化设计

分析了全断面掘进机刀盘的破岩机理,提出了如何提高刀盘破岩性能的方案.构建了带复杂约束的多变量非线性目标优化数学模型,采用智能算法开发了一种针对盾构刀盘上刀具布置规律的优化程序,以EPB(Earth Pressure Balance)6.28型全断面掘进机刀盘为例进行了优化设计.通过对两种刀盘刀具磨损性能的比较分析,数据结果表明与原刀盘相比新设计的刀盘具有更加良好的实用性.     

全断面掘进机设计的初步探讨

论述２１世纪隧道施工的新技术,全断面掘进机的分类及应用,并对全断面掘进机的设计进行初步的探讨。     

全断面掘进机故障预测与健康管理系统研究

分析了主电机、主变速箱、主轴承以及液压系统的常见故障,结合大量国内外文献知识,完成了全断面掘进机故障预测和健康系统的开发.该系统集电子化和信息化的技术,实现了掘进机重要部件监测、预测的动态管理,提升了掘进工作的效率,为保障煤矿生产安全提供了良好的技术支撑.     

基于CSM模型的硬岩TBM滚刀磨损预测方法

为解决硬岩TBM在掘进时滚刀磨损检测难的问题,以岩石断裂力学为理论基础,深入分析了TBM滚刀的破岩机理,并基于Colorado school of mincs(CSM)模型提出了一种新的滚刀磨损预测方法。通过滚刀与岩石相互作用的力学模型,利用刀盘比能预测了滚刀的磨损。结合秦岭隧道工程实例,对滚刀磨损水平进行了量化研究,预测结果与实际情况相符,从而验证了模型的有效性。     

我国全断面隧道掘进机的发展现状及发展趋势

我国盾构技术的愿景是实现数字化设计,模块化制造、智能化掘进、远程化管理;盾构的施工则实现无人化智能掘进,实现在办公室远程控制盾构操作.本文简述了我国全断面隧道掘进机的发展历程和发展现状,并阐述了未来的发展趋势.     

矿用全断面掘进机冷却喷雾系统的设计分析

以中煤科工集团上海有限公司研制的煤巷全断面掘进机为例,介绍其冷却、喷雾系统的构成以及工作原理,计算并分析了冷却、喷雾系统的压力以及流量。通过工业性试验表明,该冷却、喷雾系统能够符合掘进机的工作要求,降尘效率显著提升,最终的使用效果良好。     

可视化仿真技术在全断面掘进机研究中的应用

针对全断面掘进机施工环境提出了一种可视化仿真系统整体框架和技术流程,开发具有人机交互功能的全断面掘进机可视化仿真系统。