盾构机模拟试验台结构设计及刀片磨损的研究

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盾构法是在土层或岩层中暗挖隧道的一种方法，具有施工速度快、振动小、噪声低、对周围环境影响较小等优点。盾构施工法作为现代隧道施工最先进的工法代表，在国内外运用非常广泛。盾构机是盾构施工法的主要设备，而盾构机的刀盘与刀具作为盾构机的开挖土体部件，在盾构施工中起着非常关键的作用。在地层中施工，盾构刀具磨耗严重，容易磨损脱落。一旦出现这种情况，将导致刀盘扭矩上升，施工困难。研究如何减少刀具磨损，到盾构施工具有重要的意义。
　　本文研制了一种盾构机模拟试验系统，包括试验台鞍座、土箱、切削机构、输送机构、液压系统等。该试验系统可以模拟对各种地质条件岩土的掘进，为施工工艺参数和技术决策提供科学依据。
　　在核心参数计算基础上，设计了试验台的刀盘、刀盘驱动系统、推进系统、输送系统、土箱等部件。对于液压系统进行了设计和计算。对整个系统设计的液压元件、减速箱以及各种传感器进行了元件选型。
　　论文以土力学、岩石破碎学为基础，从土体性能研究入手，对不同盾构刀具切削机理进行研究，通过对刀盘扭矩构成因素的全面分析，建立了刀盘扭矩估算的理论模型，导出了各扭矩分量的计算公式，由岩土性能参数分析计算了切削刀具的受力，分别计算出刀盘上每把刀具所承受的力和扭矩。
　　论文系统分析了刀具的磨损原因和影响因素，并通过算例说明刀具寿命预测的分析方法，运用掘进参数检测滚刀的失效原理，滚刀磨损和失效的判断方法，介绍了刀具失效的常用判断方法，并给出了提高刀具寿命的建议。
　　运用PRO/E设计软件对盾构机模拟试验台的主要组件进行了结构设计，利用有限元分析软件ANSYS对主轴和切削刀具工作过程中所受的剪切力进行了有限元分析，为刀具的选择、安全系数的选取等提供了重要参考。

著录项

作者
罗力维;
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作者单位

青岛科技大学;

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授予单位青岛科技大学;
学科机械制造及自动化
授予学位硕士
导师姓名王守城;
年度 2010
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类盾构法（全断面开挖）;
关键词
盾构机; 模拟试验台; 结构设计; 刀具磨损; 盾构施工法;

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