多点分布载荷下TBM刀盘系统振动响应分析

刀盘系统是全断面隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)装备的核心部件,其工作环境极端恶劣,系统振动剧烈,导致关键构件发生异常失效,影响整机掘进效率。为此,有必要研究TBM刀盘系统的动态特性,分析不同参数对结构振动响应的影响,为系统设计及参数匹配提供理论基础。基于已有的TBM刀盘系统动力学模型,以某供水工程TBM刀盘系统为研究对象,对空间多点分布载荷下刀盘振动响应的参数影响规律进行了分析。研究结果表明,刀盘的分体质量比例控制在13%~14%时,刀盘轴向振动最小;刀盘转速高于2r/min时,其径向及扭转振动波动较明显,且得到了一系列峰值突变的转速点;驱动小齿轮均匀布置时,刀盘径向振动最小,振动幅度比非均匀布置时小近30%。分析结果可为刀盘的结构设计及系统参数匹配提供指导。     

基于硅油减振器的螺纹旋风铣削刀盘系统抑振研究

螺纹旋风铣削的多刀具断续切削方式将加剧刀盘与工件间的交互冲击,引起刀盘系统的扭振,影响加工质量。以旋风铣削刀盘系统为研究对象,针对其在周期性切削力矩下发生扭振的特点,提出在铣削刀盘上安装硅油式减振器的抑振方案,进而建立基于硅油式减振器的旋风铣削刀盘系统动力学模型,对模型进行幅频特性分析,并对有无减振器两种方案下旋风铣削刀盘系统的动力学响应特性进行分析,以研究硅油式减振器对旋风铣削刀盘系统的减振效果。结果表明：硅油式减振器可有效地减小旋铣刀盘系统在不同切削频率下的振幅。当系统发生共振时,基于硅油式减振器的旋铣刀盘系统的响应幅值可降至7.10×10-4rad,降低了刀盘系统的扭振对螺纹工件加工质量和刀具寿命等的影响。     

ZL29纤维滤棒成型机刀盘工装改进

ZL29纤维滤棒成型机刀盘在装配过程中,出现刀盘两刀面平面度误差较大,需要重新拆装;通过分析原因,总结经验,对刀盘校准工装进行改进,有效地解决了此问题,提高了刀盘装配精度和装配效率。     

煤矿斜井双模式盾构刀盘的受力特性研究

刀盘是盾构机的关键部件,为保证煤矿斜井双模式盾构的顺利行进,需对刀盘的强度和刚度进行研究.以新街煤矿斜井工程为例,分析双模式盾构刀盘不同模式时在多工况下的受力特性,给出了刀盘载荷计算方法和公式,基于双模式盾构的刀盘结构特点建立简化模型,采用ANSYS软件分析,得出了双模式盾构刀盘不同模式时在多工况下的应力应变分布规律.研究结果表明:最大变形出现在土压平衡盾构(earth pressure balance,EPB)模式偏载堵转工况中,其值为3.821mm,最大应力出现在硬岩隧道掘进(tunnel boring machine,TBM)模式偏载堵转工况中,其值为284 MPa,多种工况最大应力值出现位置均位于牛腿与法兰盘连接处或牛腿与刀盘连接处.根据研究结果可知新街煤矿斜井双模式盾构刀盘设计合理,并针对应力集中部位提出了优化建议.     

基于地层岩性的土压平衡盾构机刀盘设计研究

分析了广州地铁某隧道地层岩性的现状，对其盾构施工条件进行了评价，针对地质情况设计了土压平衡盾构机的刀盘刀具，总结出土压平衡盾构机刀盘刀具的配置特点。     

7ROTOS70卷烟机组刀盘切烟刀片平行度调整工装的改进及应用

PROTOS70型卷烟机刀盘在保养或更换磨损零件装配后，为达到使用要求，需要对刀盘的两切烟刀片平行度和相对位嚣进行调整，因此根据刀盘的结构特点和调整要求，在原有的调整工装上，设计增加调整刀片和一个螺杆机构的精调装置，来精调两切烟刀片的平行度和相对位置。达到原有精度和使用性能，有效地节约调整维修时间，提高了烟支质量和设备有效作业率。     

软土地层条件下盾构机刀盘及刀具选型

针对软土地质条件,确定辐条式刀盘结构以及刀具的形式,为盾构机刀盘及刀具设计提供参考。     

无阻塞潜水磨碎泵的空化及压力脉动特性研究

由于磨碎泵在实际运行中刀盘的流道容易发生堵塞,本文主要模拟磨碎泵静刀盘的刀盘流道堵塞情况对磨碎泵性能的影响,该模拟基于ANSYS-CFX14.0软件分别对无阻塞潜水磨碎泵模型进行定常和非定常计算,并对无阻塞潜水磨碎泵的外特性进行了试验验证。分别堵塞磨碎泵静刀盘流道的1/4、1/3、1/2,通过对不同的流道堵塞工况分析发现:随着流道堵塞程度的增加,潜水磨碎泵的扬程整体下降,潜水磨碎泵的功率整体下降,效率降低,且最高效率点向小流量区域移动,可发现当堵塞静刀盘流道的1/4、1/3时,对磨碎泵的扬程、效率和功率的影响不大,堵塞1/2时,磨碎泵的扬程和效率下降明显,即堵塞不严重的工况下,磨碎泵的水力性能所受影响很小;随着流道堵塞程度的增加,刀头附近的空化程度在加剧,当堵塞比达到一定程度时,叶轮进口背面也开始发生空化;静刀盘流道内压力脉动脉动能量最大,且随着远离静刀盘流道位置的脉动能量降低,动静刀盘的动静干涉作用是影响动刀盘和靠近静刀盘流道的监测点压力脉动的最主要因素,且随着流量的增加,各个监测点主频幅值均有所降低。     

掘进机刀盘大轴承密封的研制

一、前言隧洞掘进机的刀盘回转直径大,工作时振动和冲击强烈,石粉、泥水横溢,条件十分恶劣。因此刀盘大轴承的密封,一直是我国掘进机工作者研究的重要课题之一。研制初期,掘进机刀盘大轴承采用稀油润滑。运转不久,漏油十分严重,洞底飘浮大     

转速受限条件下TBM刀盘混合驱动系统控制器设计

传统全断面硬岩隧道掘进机（tunnel boring machine, TBM）刀盘转速同步控制方法是针对变频电机单一驱动源进行设计的,直接应用于混合驱动型TBM刀盘驱动系统易导致齿轮齿圈发生严重的偏载,显著降低TBM刀盘传动系统的使用寿命和TBM设备完好率。考虑到实际掘进过程中对刀盘转速的限制和系统参数漂移,采用自适应控制策略,针对电液混合驱动型TBM刀盘驱动系统设计基于驱动源力矩控制的转速控制方法。建立了齿轮齿圈传动系统模型,系统的参数不确定性得到充分考虑。通过MATLAB/AMESim联合仿真表明,该自适应控制系统对参数漂移具有补偿作用,在精确控制刀盘转速的同时,实现了不同类型驱动源间的负载力矩分配,原系统中的偏载问题得到了解决。电液混合驱动型TBM刀盘驱动系统通过液压马达和变频电机两种驱动源驱动特性的互补,有效提高了其地质适应性,并对提高掘进速度有着重要的作用。     

基于灵敏度分析的盘式开沟机性能分析及优化

为了解决某盘式开沟机工作时刀盘断裂的问题,采用响应面分析方法和灵敏度分析方法对开沟机进行性能分析及优化.首先,建立了开沟机仿真模型,利用有限元分析法对开沟机刀具进行动力学仿真,通过响应面分析得出了刀盘边缘应力集中是刀盘断裂的主要原因;其次,通过灵敏度分析得到了导致刀盘断裂的最大应力对各刀具受力的灵敏度,建立了基于不同刀...     

盾构刀盘复合地层下冲击载荷分析

提出一种复合地层中刀盘极限冲击载荷计算新方法,对此类不良地质中刀盘的安全设计进行分析并提出改进思路。由于盘形滚刀和切刀在上软下硬地层中受周期性冲击载荷作用,通过对刀具进行受力分析并建立力学模型,得到刀具沿隧道轴线方向受到的交变载荷最大值与刀具贯入度以及硬岩高度的关系。刀具受到的最大载荷传递到刀盘上,通过计算刀盘所受载荷,对比软硬不同地层中刀盘上部和下部载荷的差值,计算并分析刀盘所受沿隧道轴线方向的力和倾覆力矩。计算结果表明,该方法对上软下硬复合地层中刀盘的极限载荷计算和安全分析有较好的效果。     

盾构机刀盘驱动控制系统的设计与应用

介绍了以PLC做控制器、工控机做监控器、S120为执行器,构成刀盘的驱动控制系统。进而在盾构机刀盘驱动性能的要求下,设计出刀盘驱动控制系统,阐述了主从控制方式,实现主从传动的负荷均衡分配功能,保证机械受力的均匀和一致性。从而实现设备的安全、可靠运行。     

面向高效推进的硬岩隧道掘进机前支撑刚度优化设计

隧道开挖主要由硬岩隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)的刀盘系统破岩过程和推进系统的推进过程实现,但破碎硬岩时刀盘的振动可导致推进效率的下降,也可造成关键部件的破坏。以TBM的抑振减损、高效推进为目标,开展了对其刀盘振动影响较大的前支撑刚度等参数的优化设计。首先,建立了TBM刀盘系统与推进系统的集中参数模型,分析了主要部件在破岩激励下的响应;其次,分别以刀盘的振动烈度和机器的推进能效比为目标函数,对前支撑刚度和推进刚度开展多目标优化,得到了优化问题的Pareto前沿;最后,通过对Pareto前沿进行拟合和采样,获取对应不同工况的前支撑刚度的取值空间。研究成果对工程实际中TBM的减振增效、优化设计具有指导意义。     

不同贯入度下TBM盘形组合滚刀切削性能分析

为研究贯入度对TBM盘形组合滚刀顺次回转切削性能的影响,该文以Drucker-Prager塑性准则、岩石力学和滚刀破岩机理为基础,运用ABAQUS建立刀间距为60 mm的17 in盘形组合滚刀模型,分析不同贯入度下TBM盘形组合滚刀顺次回转破岩的复杂非线性动态响应过程。结果:刀间距一定,组合滚刀顺次回转切削存在一个临界贯入度使破岩区域相交,滚刀间岩石破碎程度最佳,比能耗最小,破岩效率最高;随着贯入度增加,组合滚刀所受三向力大致呈线性递增趋势;组合滚刀切削垂直力与滚动力之比约为4.5, TBM前进推动力约为刀盘旋转扭转力的4.5倍为宜,即需要控制TBM推进速度与刀盘转动速度合适比例关系。     

水室封头重型铣削加工刀盘与主轴系统振动模态分析

核岛AP1000蒸发器水室封头是当今世界应用最广、制造难度最大的第三代核电核心部件。重型铣削加工过程中的振动冲击与颤振,严重影响和制约了加工质量和生产效率。为研究水室封头重型铣削刀盘与主轴系统的固有振动特性,首先分析重型铣削加工振动产生特点,建立了专用机床(TK6920型数控落地镗铣床)与刀盘(Φ200R8圆弧刀片刀盘)的三维模型,进行有限元模态仿真分析;进而在生产现场进行模态实验,采集和处理数据并进行实验模态分析;通过对比实验数据与仿真模态分析结果,最后总结出重型铣削机床刀盘与主轴系统的固有振动特性,为研究重型铣削过程中振动特性奠定基础。     

新型旋转式分盖装置的设计与分析

目的介绍一种封口机上的新型旋转式分盖装置。方法首先通过对分盖动作的介绍,详尽分析该装置的结构组成及工作原理。然后对刀盘进行设计,确定其关键参数。最后对装置进行运动仿真,验证其是否满足设计要求。结果经过仿真分析,上下刀盘边缘切刀切入点在分盖过程中始终相距约10°,与刀盘边缘切刀外形设计相符,能够成功地实现分盖功能。结论该装置稳定性好、结构简单,经实际使用证明达到了设计要求。     

基于近似CMS法及模态测试的失谐叶盘结构动力学特性研究

为解决工作转速下失谐叶盘结构动力学特性分析计算量大的问题,提出一种近似CMS超单元法。该方法采用先预应力子结构后整体的分析方式,分析叶盘结构在工作转速下的动力学特性。通过循环对称分析法验证该方法的分析精度。采用模态测试及有限元法识别叶片失谐参数,基于近似CMS超单元方法分析某失谐叶盘结构在工作转速下的动力学特性。结果表明:谐调叶盘结构无量纲动频相对误差最大值为3.07%,满足分析精度要求。与循环对称分析法相比,近似CMS超单元法可用于谐调或周期失谐叶盘结构在工作转速下的动力学特性分析,并且适用于任意失谐叶盘结构。     

掘进机盘形滚刀滚动阻力系数修正公式

掘进机盘形滚刀(以下简称滚刀)的滚动阻力系数用 f 来表示,它在掘进机总体设计计算中,是联系掘进机刀盘总推力和刀盘总转矩的一个十分重要的参数。长期来,我国掘进机设计精确计算法对滚刀滚动阻力系数都无一例外地袭用了美国科罗拉多矿业学院利文特·奥兹戴米(Levent Ozdemir),     

大直径盾构刀盘改造竖井施工技术

以北京地下直径线盾构的刀盘改造竖井施工为例,针对复杂边界条件下大直径盾构刀盘改造异性结构竖井的设计及施工进行探讨,就如何保证竖井结构安全,同时又能合理协调盾构施工进行了实践探索,并给出了可靠的解决措施,取得了成功,为类似工程提供参考借鉴。