砂卵石地质条件下地铁盾构刀盘结构磨损及优化分析

砂卵石地层具有密实度高、饱和抗压强度大的特点,是盾构刀盘产生结构磨损的重要因素.以土压平衡式盾构机为例,对穿越砂卵石地层情况下刀盘的磨损情况进行了现场实测分析,并根据检测结果,提出了有针对性的改进和优化措施,可为高效刀盘设计与盾构施工提供借鉴.     

砂卵石地层微型土压平衡盾构机刀盘刀具布置方法研究

刀盘是微型土压平衡盾构机的关键部件,刀盘刀具类型、数量及合理布置决定着盾构设备的破岩能力,直接影响刀具使用寿命、盾构设备的掘进速度和掘进距离。根据北京某砂卵石地层的地质特点,确定了刀盘刀具的选型与选材;依据刀具磨损的等寿命原则和阿基米德螺旋线布置方法确定了主切削刀和先行刀的布置曲线与刀具数量。直径为3m的微型土压平衡盾构机,在砂卵石地层中,刀盘布置主切削刀数量为38把,先行刀数量为15把,先行刀超前主切削刀的超前量为30mm。通过ANSYS软件对刀盘的力学性能进行了分析,结果表明刀盘受力与变形状况良好,满足设计要求。     

复合地层的盾构机刀盘设计

针对土压平衡式盾构机的复合式刀盘设计,从刀盘结构、刀具类型和布置、开口率和搅拌翼、泡沫注入口及耐磨性设计等方面分别进行分析,新设计的刀盘不仅提高了刀具的耐磨性,满足了刀具的强度要求,还提高了刀盘的掘进效率.     

EPB盾构机刀盘工况分析与结构优化

在确定不同工况条件下EPB （土压平衡式）盾构机刀盘载荷边界条件的基础上,对刀盘的强度和刚度进行有限元模拟分析,提出采用加强筋的方式增强刀盘面板强度的方法,最终结果表明改进后的刀盘变形均匀,强度和刚度均有大幅度提升。     

盾构机刀盘变频驱动控制系统研究

针对盾构机的刀盘驱动系统进行了全新的设计。系统选用8台西门子G130系列变频器,采用主从控制方式,重点解决多电机的同步运行问题,实现了多台电机之间的转矩平衡。8台变频器同时响应PLC的转速给定信号,每台变频器分别对各自的电机施加力矩,具备结构简单、运行稳定、电机力矩一致性好和易于维护等优势。在程序结构的设计上,采用了应用接口程序的编写方式,使程序核心部分相对稳定,又有灵活的扩展及操作能力。     

盾构机刀盘驱动液压系统设计

该文针对盾构机刀盘驱动系统的工作要求,设计了一种刀盘驱动液压系统,系统为变量泵-变量马达闭式回路,采用电液比例技术实现刀盘双向旋转和无级调速.系统在满足要求的前提下具有效率高、节能的特点.     

复合地层中掘进的盾构机刀盘动态驱动转矩研究

复合地层掘进扭矩载荷突变是造成盾构机掘进过程中堵转停机的直接原因,考虑盾构机刀盘驱动变频调速电机特性、转矩传递过程中齿轮啮合刚度及齿侧间隙等非线性因素,建立冗余驱动的盾构机刀盘切削系统机电耦合动力学模型;针对典型复合地层地质条件,对盾构机在上软下硬地层掘进过程中刀盘驱动转矩动态特性进行仿真分析。结果表明,在软土体积百分比为70%复合地层中,掘进扭矩载荷显著高于50%软土百分比复合地层;盾构机在由50%软土百分比地层掘进进入70%软土百分比地层过程中,刀盘驱动电机负荷瞬间增大,甚至超出其工作极限,电机无法稳定工作,容易导致堵转发生,该结果可以部分解释我国昆明上公山隧道施工中频繁出现堵转事故的原因,为盾构机复杂地质条件下顺应性设计提供指导。     

基于PFC3D的北京砂卵石地层盾构刀盘选型及刀具布置数值模拟研究

砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层及强磨蚀性地层,盾构在该类地层中掘进通常会面临刀盘、刀具磨损严重,盾构推力与刀盘扭矩偏高且波动幅度大、地层变形不易控制等问题.砂卵石地层盾构掘进效率的高低及地层控制的好坏,刀盘选型及刀具配置是关键.以北京地铁新机场线磁各庄站～1#风井盾构区间为工程依托,利用PFC3D数值模拟及现...     

新型盾构机刀盘设计与有限元分析

为满足盾构机在复合型地层下掘进的需要,设计了一种新盾构机刀盘。刀盘主要由刀盘框架、滚刀、刮刀和泡沫管组成,可替代进口刀盘或可与其他进口装置组合使用。运用有限元软件对该刀盘在实际工况下的受力情况进行了分析,结果表明,刀盘能够满足实际工作要求,结构可靠性高。     

基于Workbench的盾构机刀盘强度分析

根据盾构机刀盘受力特点,利用有限元分析软件对不同工况下改造前与改造后的刀盘等效应力及等效变形进行仿真分析,根据仿真结果,在不同工况下,改造前与改造后刀盘最大等效应力均出现在刀盘支撑与刀盘面板焊接位置,在额定转矩下刀盘改造后等效应力增加了40 MPa,增加率为16%,等效变形增加了1.33 mm,增加率为27.1%;在脱困转矩下等效应力增加了35 MPa,增加率为13%,等效变形增加了1.36 mm,增加率为26.1%;根据仿真结果,刀盘扩径改造后强度及刚度均满足使用要求。     

浅析京津城际延伸线泥水盾构机刀盘设计

论述了京津城际延伸线￠11.97m泥水盾构机刀盘结构、刀具布置及刀盘结构耐磨保护措施等设计要点,为在相同地层施工的泥水盾构机刀盘设计提供了重要的参考与借鉴.     

从无损检测角度谈盾构机刀盘维修

作为盾构机的关键部件,刀盘普遍存在焊接量大、焊缝质量要求高以及生产周期长的问题。刀盘的阶段性维修对延长刀盘的使用寿命具有重要意义。以四主梁复合式刀盘为例,从前期清理、检测前准备、检测方式选择、缺陷刨除、焊缝补焊和焊缝复检6个方面出发,阐述刀盘的维修保养工作流程。通过对在役刀盘焊缝进行系统的超声波和磁粉检测,发现前期使用过程中存在的缺陷,并修复缺陷使其满足刀盘的二次使用要求,延长刀盘的使用寿命。     

海瑞克盾构机刀盘电液控制系统分析

分析了海瑞克$244盾构机刀盘液压控制系统原理,并对以可编程控制器为核心的控制系统做了个体介绍。     

盾构机刀盘连接件强度分析与优化

根据盾构机刀盘连接件受力特点,对四牛腿刀盘原有螺柱及定位销进行受力分析,四牛腿刀盘连接件转矩传递安全系数为2.81。根据新制六牛腿刀盘法兰孔位与主驱动输出法兰孔位相对位置关系,对新制六牛腿刀盘连接件强度进行计算分析,得到六牛腿刀盘连接件转矩传递安全系数为2.27,与原四牛腿刀盘相比,安全系数降低了19.2%,需对刀盘连接件孔位进行优化。优化后刀盘连接件转矩传递安全系数为3.81,与四牛腿刀盘相比,安全系数增加了35.6%,与优化前相比,安全系数增加了67.8%,优化后刀盘连接件强度满足使用要求。     

盾构机刀盘的布刀方式及刀具位置误差分析

针对刀盘的工作性能问题,分析了盾构机刀盘的布刀方式,运用Solidworks建立了刀盘的虚拟样机模型;分析并计算了滚刀的受力情况。通过有限元分析了刀盘装配体的强度及布刀的合理性,分析了盘形滚刀位置误差对刀盘工作性能产生的影响等,并提出了改进方案。     

盾构机滚刀刀箱受力分析与结构优化

根据盾构机滚刀刀箱的受力特点,利用有限元分析软件对等效应力、最大变形量及最大应力进行仿真分析,根据仿真结果,刀箱最大等效应力为38 MPa,最大变形量为0.0273 mm,安全系数为8.3,现有刀箱结构及材料能够满足施工的需要。根据分析结果对刀箱结构进行了优化,并利用有限元分析软件对优化后的刀箱进行受力分析,结果显示,优化后的刀箱最大等效应力为33 MPa,最大变形量为0.0166 mm,安全系数为9.55;优化前后刀箱最大等效应力降低了13.2%,最大变形量减少了39.2%,安全系数增加了15.1%,刀箱结构质量减少了8.6%,优化后的刀箱有利于保证整个盾构机的稳定运行。     

一种EPB&TBM双模盾构机刀盘结构设计及有限元分析

针对隧道掘进区间长、地质情况差异较大、地层变化复杂、单一模式的盾构机刀盘已难以适应掘进任务的情况,设计一种适应于EPB(土压平衡)和TBM(硬岩掘进机)两种模式的盾构机刀盘结构,详细介绍了两种模式下刀盘转换流程,对刀盘结构进行了受力特性有限元分析,获得了刀盘的应力及变形情况.结果表明,双模刀盘满足强度和刚度的要求,能适...     

砂卵石地层盾构机刀盘受力计算及有限元分析

盾构机在砂卵石地层掘进过程中,盾构机刀盘驱动主要为主驱动扭矩及盾体推力,因此,需对盾构刀盘进行推力及扭矩分析。在分析盾构机刀盘扭矩及所受轴向推力的基础上,结合相关的土体力学知识,建立盾构机刀盘驱动扭矩及所受推力的计算模型。以此为依据对某工程所用刀盘进行有限元分析,分析结果显示刀盘满足设计要求。     

哈尔滨某地铁盾构机刀盘地质适应性分析

根据哈尔滨地铁一号线工程地质特点,对NFM刀盘进行了针对性的改造,并对改造前后的刀盘地质适应性进行了对比分析,提出了富水砂层刀盘的设计特点,对富水砂层的土压平衡盾构机刀盘设计有一定的指导意义。