隨著環(huán)境、資源問題的日益突出,廢舊產(chǎn)品的再制造逐步受到國家、社會的高度重視。對于機(jī)電產(chǎn)品,尤其是硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)這種國之重器,再制造不僅可以節(jié)約資源,減少對環(huán)境的破壞,同時也具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益,符合國家所倡導(dǎo)的綠色發(fā)展模式。因此,開展再制造研究已經(jīng)顯得非常重要。刀盤是掘進(jìn)機(jī)的重要組成部分,再制造的價值更為顯著。由于刀盤系統(tǒng)位于TBM的最前端,直接與巖土相互作用,因此刀盤的設(shè)計制造與地質(zhì)條件息息相關(guān)。本論文在分析國內(nèi)外學(xué)者相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,建立了刀盤滾刀孔區(qū)域危險點裂紋萌生壽命的計算模型,基于此模型,提出了評價TBM刀盤再制造性的地質(zhì)軟硬性指標(biāo)模型和失效區(qū)域性指標(biāo)模型;開展了單一地質(zhì)和復(fù)合地質(zhì)條件下刀盤剩余壽命研究;研究了滾刀損壞與刀盤裂紋萌生壽命的耦合關(guān)系;建立了刀盤再制造性評估模型。本論文研究的主要內(nèi)容如下:(1)針對缺少TBM刀盤再制造性評估模型這一問題,綜合運用統(tǒng)計學(xué)、動力學(xué)和有限元的方法,建立了刀盤滾刀孔區(qū)域危險點裂紋萌生壽命的計算模型�；诖四Ｐ�,研究了地質(zhì)軟硬性因素對危險點裂紋萌生壽命的影響和失效區(qū)域性因素對危險點剩余裂紋萌生壽命的影響。建立了評價TBM刀盤再制造性的地質(zhì)軟硬性指標(biāo)模型和失效區(qū)域性指標(biāo)模型。(2)研究了TBM刀盤滾刀的損壞對刀盤危險點裂紋萌生壽命的影響。研究發(fā)現(xiàn),滾刀的損壞對其周邊其它滾刀孔區(qū)域危險點的裂紋萌生壽命的影響較大,其裂紋萌生壽命可縮短原壽命的21.1%。(3)針對TBM刀盤掘進(jìn)時處于復(fù)合地質(zhì)條件下的情況,建立了掘進(jìn)方向上地質(zhì)分層模型,并對掘進(jìn)截面上的截面圓分層模型進(jìn)行了分析。研究了TBM掘進(jìn)方向上地質(zhì)復(fù)合以及掘進(jìn)截面上地質(zhì)復(fù)合兩種情況下,復(fù)合地質(zhì)對滾刀孔區(qū)域危險點裂紋萌生壽命的影響。研究發(fā)現(xiàn):在石灰?guī)r地質(zhì)向花崗巖地質(zhì)轉(zhuǎn)變的過程中,危險點應(yīng)力的增加是裂紋萌生壽命降低的主要原因,同時危險點的裂紋萌生壽命受到刀盤掘進(jìn)截面地質(zhì)組合情況的影響較大。(4)建立了刀盤再制造性評價模型,模型涵蓋刀盤再制造的通用性評價和特殊性評價兩個方面。兩個方面包括的再制造性評價指標(biāo)由技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、失效區(qū)域和地質(zhì)匹配五種因素構(gòu)成�；趯哟畏治龇ń⒘撕械刭|(zhì)軟硬性指數(shù)、巖石耐磨性指數(shù)、結(jié)構(gòu)面與隧道軸線的夾角和巖體滲水量四種因素的地質(zhì)匹配性評價模型。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH136
【部分圖文】：

、環(huán)保、可持續(xù)的使用資源是社會發(fā)展過程中必須要解決的問圍繞再制造的產(chǎn)業(yè)的崛起，使再制造行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。車等機(jī)械制造行業(yè)上，有效的緩解了社會發(fā)展道路上一直被資與此同時，我們也不得不承認(rèn)現(xiàn)今在我國實施再制造的行業(yè)還還不夠等事實。隧道掘進(jìn)機(jī)作為國之重器，涉及了液壓、電、等多種學(xué)科，具有切削巖體、輸送巖渣、支護(hù)等多種特殊功能高、復(fù)雜、大型的綜合隧道施工設(shè)備，如圖 1-1 所示。但是，造，消耗資源重大亦是其顯著的特點。目前在建的隧道工程中，全部為新設(shè)備，隧道工程建設(shè)完成后，掘進(jìn)消耗的壽命與其設(shè)0%。鑒于掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)、配置、功能、尺寸都和特定的工程有后，如果沒有后續(xù)適用的工程，與之相關(guān)的隧道掘進(jìn)機(jī)就會閑明：2 臺閑置 5 年的硬巖掘進(jìn)機(jī)需花費 8000 多萬用作修復(fù)，勢必會造成極大地?fù)p失。而通過再制造技術(shù)可以拓寬這些設(shè)備再度進(jìn)行服役[1]。

圖 1-2 掘進(jìn)機(jī)刀盤Figure 1-2 Cutter-head of Tunnel Boring Machine(a) 刀盤上的裂紋 (b) 刀盤面板嚴(yán)重磨(c) 主軸承損壞

3(c) 主軸承損壞圖 1-3 刀盤損壞形式d (b) Serious wear on the cutter-head (c) TFigure 1-3 Cutter damage form實施再制造困難重重，但是總體上的。開展掘進(jìn)機(jī)刀盤再制造理論及用率及降低施工成本的重要途徑，術(shù)的發(fā)展，新設(shè)計出的掘進(jìn)機(jī)刀盤些比較苛刻的地質(zhì)條件要求新制的
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2853141