【摘要】：進(jìn)入新世紀(jì)以來,我國發(fā)展勢頭良好,地下空間成為各行各業(yè)開發(fā)的主戰(zhàn)場之一,也是城市化建設(shè),以及多項國家重大民生工程中必不可少的一環(huán)。因此,硬巖掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine,TBM)作為隧道施工的大型專用裝備,也被日益重視和發(fā)展起來。盤形滾刀是TBM裝備中直接與巖石接觸的部分,是TBM必不可少的關(guān)鍵部件之一,它的性能和使用壽命直接影響著工程的質(zhì)量、進(jìn)度和成本。本文通過實地考察盤形滾刀的工作現(xiàn)場,分析國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究文獻(xiàn),從盤形滾刀破巖過程中的受力情況出發(fā),探討影響盤形滾刀使用壽命和施工效率的因素,揭示盤形滾刀破巖過程中的受力規(guī)律,有助于提升破巖效率,延長滾刀使用壽命。本文的主要研究工作內(nèi)容總結(jié)如下:(1)概述了對盤形滾刀破巖理論和受力情況進(jìn)行研究的背景及意義,總結(jié)了TBM的發(fā)展歷程,同時闡述了盤形滾刀的研究現(xiàn)狀,其中包括盤形滾刀受力情況的研究、仿真研究、磨損研究等熱點領(lǐng)域。(2)分析了巖石和工程巖體的性質(zhì),研究了巖石的破碎機(jī)理。分析了盤形滾刀的結(jié)構(gòu)、組成及分類,研究了盤形滾刀破巖過程中的應(yīng)力分布情況和破巖機(jī)理。(3)基于盤形滾刀破巖過程中的受力情況,深入研究了現(xiàn)有盤形滾刀力學(xué)模型,分析了現(xiàn)有模型的優(yōu)勢和不足,最后通過力學(xué)預(yù)測模型定量分析了滾刀工作中的重要破巖參數(shù)(切削速度、貫入度、刀間距)對破巖力的影響,并選擇了一種模型作為驗證滾刀破巖力仿真結(jié)果的依據(jù)。(4)借助CATIA、ABAQUS等軟件建立了盤形滾刀服役工況下破巖的有限元分析模型,進(jìn)行了滾刀破巖力仿真研究,獲取了破巖力仿真曲線和數(shù)據(jù),得出滾刀破巖力的變化情況,得出了給定參數(shù)下的破巖力數(shù)值變化范圍以及滾刀破巖參數(shù)對破巖力的影響大小順序。(5)通過ABAQUS軟件對盤形滾刀破巖過程中刀圈內(nèi)部的溫度和熱應(yīng)力進(jìn)行了分析,獲得了滾刀內(nèi)部的溫度和應(yīng)力分布規(guī)律,得出刀體不合理結(jié)構(gòu)區(qū)域,進(jìn)一步揭示了盤形滾刀損壞的原因,給出了滾刀結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向。通過本文的研究,得出了盤形滾刀破巖過程中破巖力的變化規(guī)律,并確定了關(guān)鍵破巖參數(shù)對滾刀破巖力的影響大小順序,同時獲取了滾刀破巖過程中的內(nèi)部溫度及應(yīng)力變化及分布規(guī)律,為優(yōu)化盤形滾刀的結(jié)構(gòu)、降低滾刀非正常破損概率及延長滾刀的使用壽命提供了一定的基礎(chǔ)和依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U455.3
【圖文】：

第 1 章 緒論1 課題研究背景、意義及來源1.1 課題研究背景近年來在國家、政府政策的大力支持下，我國經(jīng)濟(jì)、文化持續(xù)健康發(fā)展，城化建設(shè)正在如火如荼地開展，城市軌道交通、鐵路、公路、水利、市政工程等設(shè)事業(yè)高速發(fā)展，如圖 1.1(a)、(b)所示。隨著人民生活水平的不斷提高，觀念發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，大量人口開始向現(xiàn)代化城市聚集，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大[1]�？焖侔l(fā)展也給我國的大多數(shù)城市造成了不同程度的用地緊張，也給交通帶來了大的負(fù)擔(dān)，為了解決生存空間被嚴(yán)重壓縮的問題，地下空間的開發(fā)和利用成為現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文掘進(jìn)機(jī)）兩類，其中，硬巖掘進(jìn)機(jī)就是常說的 ,因其對設(shè)備的可靠性和壽命要求極高，被稱為工所研究的盤形滾刀是掘進(jìn)機(jī)的主要破巖工具（如液、光、氣等系統(tǒng)集成的工廠化流水線隧道施工道的特點，從開挖、推進(jìn)、撐開全由其自主完成等施工工序并行連續(xù)作業(yè)，可實現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法難洞的施工，且開挖速度是傳統(tǒng)鉆爆法的 4-10 倍。外大型隧道的施工中，且優(yōu)越性顯著，它也將是的主要裝備。目前掘進(jìn)機(jī)械已經(jīng)成為我國高端裝持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，因而為進(jìn)一步提升 TBM 的性能破巖刀具 盤形滾刀進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究。

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本文編號：2715279