本文選題：地下管道挖掘機(jī) + 刀盤�。� 參考：《長春工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國城市化進(jìn)程的加快,基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善,對(duì)地下空間利用率的要求也不斷提高,燃?xì)�、供排水管路在地下布置越來越密�?但目前布置管線的方法依然采用明挖法,導(dǎo)致路面破壞、交通堵塞、環(huán)境污染等問題,因此非開挖技術(shù)受到內(nèi)外相關(guān)行業(yè)和政府的關(guān)注。目前存在的非開挖設(shè)備有盾構(gòu)機(jī)、頂管機(jī)以及水平導(dǎo)向鉆機(jī),但都有各自的適用范圍。因此提出一種新型的小口徑地下管道挖掘機(jī),該設(shè)備主要由刀盤切削系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)組成。刀盤切削系統(tǒng)是地下管道挖掘機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng),在掘進(jìn)過程中,刀盤所需要的驅(qū)動(dòng)載荷直接影響驅(qū)動(dòng)裝置和后續(xù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。因此本文對(duì)切削刀盤刀具進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究,主要目的是通過對(duì)切削刀盤、刀具的設(shè)計(jì)與研究,減少刀盤所需要的驅(qū)動(dòng)載荷,解決小口徑地下管道挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊導(dǎo)致對(duì)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸受限的問題。本文首先對(duì)刀盤和刀具進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究,通過靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真分析,確定最佳的刀盤面板結(jié)構(gòu)和使刀具切削力最小的刀具參數(shù)和切削參數(shù)。其次對(duì)刀具布置方法進(jìn)行研究,提出一種基于單費(fèi)馬螺線的刀具布置方法,建立基于阿基米德螺線和基于單費(fèi)馬螺線的三維模型。結(jié)合土力學(xué)理論建立刀盤推力和扭矩的簡化理論估算模型,對(duì)兩種不同布置方式的刀盤進(jìn)行推力和扭矩計(jì)算,通過計(jì)算得到單費(fèi)馬螺線布置方式的刀盤的總推力和總驅(qū)動(dòng)扭矩較小。最后通過有限元的數(shù)值分析方法,采用最佳的刀具參數(shù)和切削參數(shù),對(duì)基于單費(fèi)馬螺線和基于阿基米德螺旋線刀具布置方法的刀盤進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明基于單費(fèi)馬螺線布置方法的刀盤驅(qū)動(dòng)扭矩最小,證明提出的新的刀具布置方法可以實(shí)現(xiàn)減小刀盤載荷的目的,為小口徑的非開挖設(shè)備的刀盤設(shè)計(jì)提供參考。
[Abstract]:With the acceleration of urbanization and the continuous improvement of infrastructure in China, the demand for utilization of underground space is also increasing. Gas, water supply and drainage pipelines are more and more densely arranged underground, but at present, the method of pipeline layout still adopts the method of open excavation. It leads to road damage, traffic jam, environmental pollution and so on, so non-excavation technology is concerned by domestic and foreign industry and government. The existing trenchless equipments include shield machine, pipe jacking machine and horizontal steering drill, but they all have their own application scope. Therefore, a new type of small caliber underground pipeline excavator is proposed, which is mainly composed of cutter cutting system, residue conveying system, driving and control system. Cutter head cutting system is the execution system of underground pipeline excavator. In the process of tunneling, the driving load required by the cutter head directly affects the structure size of the drive device and subsequent system. In this paper, the design and research of cutting cutters are carried out, and the main purpose is to reduce the driving load of cutters through the design and research of cutting cutters and cutters. To solve the problem that the compact structure of the small caliber underground pipeline excavator leads to the restriction of the size of the drive structure. In this paper, the design and research of cutter head and cutter are carried out at first. Through static and dynamic simulation and analysis, the optimum structure of cutter face plate and the tool parameters and cutting parameters that make the cutting force minimum are determined. Secondly, a tool layout method based on single Fermat helix is proposed, and a 3D model based on Archimedes spiral and single Fermat spiral is established. Combined with soil mechanics theory, a simplified theoretical estimation model of the thrust and torque of the cutter head is established, and the thrust and torque of the two kinds of cutters with different arrangement are calculated. The total thrust and driving torque of the cutter head with single Fermat spiral arrangement are smaller. Finally, by using the finite element numerical analysis method and adopting the best tool parameters and cutting parameters, the cutter head based on the single Fermat spiral and the Archimedes helical tool arrangement method is simulated and analyzed. The simulation results show that the driving torque of the cutter head based on the single Fermat spiral arrangement method is the minimum. It is proved that the new tool arrangement method can reduce the load of the cutter head and provide a reference for the design of the cutter head of the small caliber non-excavated equipment.
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU621

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本文編號(hào)：2103633