本文關(guān)鍵詞：全斷面掘進機刀盤刀具磨損機理與生命周期預測研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全斷面巖石掘進機(TBM)是我國裝備制造業(yè)的標志性產(chǎn)品,盤形滾刀是刀盤上配置的主要破巖刀具。滾刀工況惡劣,屬于易損件,是掘進機的關(guān)鍵部件。據(jù)統(tǒng)計滾刀的檢測維修更換所花費的時間占工期的1/3左右;刀具成本占整個工程成本的1/3左右。另外,破巖模型、磨損模型和建立壽命體系研究為施工換刀提供理論依據(jù);對盾構(gòu)機設(shè)計具有指導意義,是刀盤刀具研究的關(guān)鍵。破巖機理研究是準確預測盤形滾刀破巖力的前提,而破巖力預測是全斷面掘進機設(shè)計的關(guān)鍵,磨損機理研究是滾刀壽命預測的前提,盤形滾刀壽命預測是科學換刀的理論依據(jù)�；诖吮疚闹饕芯績�(nèi)容包括以下幾個方面:(1)通過深入分析滾刀破巖過程中圍巖與刀圈的相互作用過程,確定滾刀硬巖掘進的破巖機理,根據(jù)滾刀運動特點建立盤形滾刀破巖點基于施工參數(shù)的三維運動方程。討論確定圍巖受壓后應(yīng)力分布函數(shù),應(yīng)用微元積分法構(gòu)建破巖力模型;應(yīng)用庫侖-莫爾準則修正盤形滾刀破巖力預測模型,使其符合實際情況。(2)對盤形滾刀破巖機理深入研究,確定盤形滾刀與圍巖相互作用過程的滾刀刀圈磨損機理;分析滾刀、巖石和施工工藝參數(shù)對盤形滾刀破巖力的影響規(guī)律,討論影響滾刀刀圈磨損速率的因素,對盤形滾刀磨損情況分類。(3)深入分析盤形滾刀刀圈半徑減小規(guī)律,研究刀圈磨損速率,定義盤形滾刀刀圈磨損系數(shù)并推導刀圈磨損量計算公式;同時深入分析圍巖磨蝕性影響因素,以巖石CAI值作為圍巖磨蝕性衡量標準,與滾刀刀圈磨損系數(shù)進行相關(guān)性分析。通過回歸分析,建立基于巖石CAI系數(shù)的滾刀壽命預測模型。(4)通過設(shè)計全斷面掘進機盤形滾刀單因素破巖試驗,驗證破巖力預測模型建立的準確性和適用性;設(shè)計三因素三水平正交破巖試驗,驗證影響滾刀破巖力因素主次關(guān)系。同時設(shè)計盤形滾刀刀圈磨損試驗獲得滾刀刀圈磨損系數(shù)表,為建立壽命預測模型提供實驗基礎(chǔ)。通過秦嶺出口隧道數(shù)據(jù)分析驗證基于巖石CAI值的滾刀壽命預測模型的正確性和適用性。
【關(guān)鍵詞】：全斷面掘進機 盤形滾刀 破巖力預測 磨損機理 壽命預測
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究的目的意義12-13
• 1.1.1 課題研究目的12-13
• 1.1.2 課題研究意義13
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)13-18
• 1.2.1 破巖機理研究動態(tài)13-14
• 1.2.2 刀具磨損研究動態(tài)14-16
• 1.2.3 刀具壽命預測研究動態(tài)16-17
• 1.2.4 目前尚未解決的問題17-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及解決的關(guān)鍵問題18-19
• 1.4 本文采取的技術(shù)路線及章節(jié)安排19-20
• 1.4.1 研究基礎(chǔ)19
• 1.4.2 技術(shù)路線19
• 1.4.3 章節(jié)安排19-20
• 第2章 全斷面掘進機破巖機理研究20-32
• 2.1 全斷面掘進機概述20-21
• 2.2 全斷面掘進機刀盤刀具結(jié)構(gòu)及分類21-23
• 2.3 巖石損傷現(xiàn)象及破壞機理23-24
• 2.3.1 巖石力學性質(zhì)23
• 2.3.2 強度準則23-24
• 2.3.3 巖石損傷現(xiàn)象24
• 2.4 盤形滾刀破巖機理綜述24-29
• 2.4.1 壓痕試驗25
• 2.4.2 擠壓破壞模型25-27
• 2.4.3 剪切破壞模型27-28
• 2.4.4 復合破換模型28
• 2.4.5 模型總結(jié)綜述28-29
• 2.5 盤形滾刀破巖機理研究29-30
• 2.6 章末小結(jié)30-32
• 第3章 破巖力預測模型建立32-47
• 3.1 破巖力預測理論基礎(chǔ)32-35
• 3.1.1 盤形滾刀受力狀態(tài)分析32-33
• 3.1.2 滾刀運動特性33-34
• 3.1.3 破巖點運動方程34-35
• 3.2 庫侖-莫爾準則35-36
• 3.3 垂向破巖力預測36-40
• 3.3.1 應(yīng)力分布函數(shù)討論36-39
• 3.3.2 一次破巖力計算39
• 3.3.3 二次派生推力計算39-40
• 3.3.4 垂向破巖力預測模型40
• 3.4 切向破巖力預測40-41
• 3.5 破巖力影響因素分析41-45
• 3.5.1 貫入度影響分析41-42
• 3.5.2 刀間距影響分析42-43
• 3.5.3 滾刀半徑影響分析43-44
• 3.5.4 抗壓強度影響分析44-45
• 3.6 章末小結(jié)45-47
• 第4章 盤形滾刀磨損機理與壽命預測研究47-60
• 4.1 盤形滾刀材料特性47-48
• 4.2 盤形滾刀磨損機理48-50
• 4.2.1 磨損分類48-49
• 4.2.2 影響因素分類49
• 4.2.3 磨損機理49-50
• 4.3 盤形滾刀磨損系數(shù)50-53
• 4.3.1 磨損系數(shù)50-51
• 4.3.2 滾刀壽命計算51-53
• 4.4 基于回歸分析的滾刀壽命預測模型53-58
• 4.4.1 巖石磨蝕性研究53-55
• 4.4.2 滾刀壽命預測55-56
• 4.4.3 基于回歸分析的磨損預測模型56-58
• 4.5 章末小結(jié)58-60
• 第5章 試驗研究與工程實例驗證60-73
• 5.1 盤形滾刀破巖力試驗研究60-65
• 5.1.1 破巖力試驗設(shè)計60-63
• 5.1.2 破巖力試驗結(jié)果分析63-64
• 5.1.3 模型驗證64-65
• 5.2 盤形滾刀破巖力影響因素試驗65-66
• 5.2.1 試驗設(shè)計65
• 5.2.2 試驗結(jié)果分析65-66
• 5.3 磨損試驗設(shè)計及結(jié)果66
• 5.4 秦嶺隧道出口數(shù)據(jù)分析66-71
• 5.4.1 磨損系數(shù)比對67-70
• 5.4.2 滾刀刀圈壽命預測70
• 5.4.3 工程耗刀量預測70-71
• 5.5 章末小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-78
• 在學研究成果78-79
• 致謝79

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