全斷面巖石掘進機（TBM）是集機、電、液、控于一體的高端復雜隧道掘進裝備,以其安全、優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保等特點,廣泛應用于水利水電、公路、鐵路、市政等工程建設領域。主機系統(tǒng)在施工過程中擔負著刀盤旋轉(zhuǎn)和向前掘進的作用,是TBM最重要的系統(tǒng)。TBM正常掘進時,刀盤在多點強沖擊突變載荷作用下,易引起主機系統(tǒng)的劇烈振動,而極端惡劣的振動往往會造成刀盤面板開裂、主軸承密封失效、主梁焊縫開裂等嚴重的工程問題,極大影響隧道施工的效率和安全。因此,對TBM主機系統(tǒng)進行動態(tài)特性分析及抑振設計顯得至關重要。目前,對于TBM振動的研究主要集中在動力學特性的分析,關于TBM減振的研究還十分有限,僅有的研究也主要是通過設計動力吸振器對TBM主梁進行抑振,但動力吸振器在穩(wěn)定性上具有一定的不足,對時變位移特性下TBM的振動控制效果有限。本文以開敞式TBM為例,對其主機系統(tǒng)振動特性展開深入研究和探討,提出了一種新型的智能抗振設計方法,主要研究內(nèi)容如下:1)基于多剛體動力學理論,借助動力學仿真軟件Adams為分析手段,以TBM主機系統(tǒng)為研究對象,建立了主機系統(tǒng)動力學分析模型。之后對虛擬樣機模型進行約束條件的設置,綜合考慮齒... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 TBM發(fā)展研究現(xiàn)狀
        1.2.2 TBM動力學研究現(xiàn)狀
        1.2.3 磁流變阻尼器研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容及技術路線
2 多點強沖擊激勵下TBM主機系統(tǒng)多自由度動力學模型
    2.1 引言
    2.2 TBM的組成及工作原理
        2.2.1 TBM的組成
        2.2.2 TBM的工作原理
    2.3 TBM主機系統(tǒng)動力學模型
    2.4 主機系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的確定
        2.4.1 齒輪接觸力參數(shù)
        2.4.2 液壓油缸參數(shù)
        2.4.3 刀盤等效剛度阻尼
        2.4.4 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)
        2.4.5 機頭架等效剛度阻尼
        2.4.6 其它參數(shù)
    2.5 主機系統(tǒng)外部激勵的確定
        2.5.1 滾刀破巖模擬
        2.5.2 滾刀三向載荷的確定
        2.5.3 滾刀載荷的施加
    2.6 本章小結(jié)
3 基于現(xiàn)場實測驗證的TBM主機系統(tǒng)動力學行為及抗振靈敏度分析
    3.1 引言
    3.2 現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的動態(tài)響應驗證
        3.2.1 仿真分析方案
        3.2.2 現(xiàn)場測試方案
        3.2.3 實測數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果的對比驗證
    3.3 主機系統(tǒng)的動態(tài)響應
        3.3.1 時域振動分析
        3.3.2 頻域振動分析
    3.4 系統(tǒng)動態(tài)響應的靈敏度分析
        3.4.1 護盾油缸位置處敏感性分析
        3.4.2 扭矩油缸位置處敏感性分析
        3.4.3 推進油缸位置處敏感性分析
    3.5 本章小結(jié)
4 基于磁流變原理的TBM主機抗振結(jié)構設計
    4.1 引言
    4.2 磁流變阻尼器添加的方案設計
    4.3 磁流變阻尼器的工作原理
        4.3.1 磁流變液的流變機理
        4.3.2 磁流變阻尼器的工作模式
    4.4 磁流變阻尼器結(jié)構形式的確定
    4.5 磁流變阻尼器阻尼力的計算模型
        4.5.1 剪切閥式阻尼器出力計算
        4.5.2 氣體補償式單出桿阻尼器出力計算
    4.6 磁流變阻尼器結(jié)構參數(shù)設計
        4.6.1 材料的選擇
        4.6.2 基本參數(shù)的設計
        4.6.3 氣體補償機構的設計
        4.6.4 液壓缸強度驗算
    4.7 本章小結(jié)
5 TBM主機磁流變抗振磁路設計
    5.1 引言
    5.2 磁路設計原則
    5.3 磁路分析
        5.3.1 磁路基本模型
        5.3.2 磁路計算
        5.3.3 線圈
    5.4 磁路的有限元分析
    5.5 本章小結(jié)
6 復雜工況下TBM磁流變抗振性能對比分析
    6.1 引言
    6.2 不同掘進工況下主機磁流變抗振性能分析
        6.2.1 工況種類分析
        6.2.2 主機抗振性能分析
    6.3 不同突變載荷下主機磁流變抗振性能分析
        6.3.1 突變載荷分析
        6.3.2 主機抗振性能分析
    6.4 不同轉(zhuǎn)速下主機磁流變抗振性能分析
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁流變液的研究綜述[J]. 江澤琦,劉坪,方建華.  合成潤滑材料. 2018(02)
[2]變剛度條件下隧道掘進機撐靴液壓缸的動態(tài)特性[J]. 李琳,余海東,陶建峰,劉成良.  上海交通大學學報. 2017(09)
[3]TBM推進系統(tǒng)動力學特性分析[J]. 楊波,夏巖,李鶴,聞邦椿.  哈爾濱工程大學學報. 2017(08)
[4]TBM的發(fā)展歷程[J]. D.威利斯,程方權.  水利水電快報. 2013(11)
[5]TBM水平支撐不同接觸面積下的圍巖穩(wěn)定性分析[J]. 孫偉,凌靜秀,霍軍周,鄧立營,巫思榮,黨軍鋒.  哈爾濱工程大學學報. 2013(07)
[6]盤形滾刀切削單因素對切削力影響的研究[J]. 薛靜,夏毅敏,周易,吳彩庭,袁鵬飛.  現(xiàn)代制造工程. 2012(09)
[7]中國鐵路、隧道與地下空間發(fā)展概況[J]. 王夢恕.  隧道建設. 2010(04)
[8]軟巖切削過程的三維數(shù)值模擬[J]. 夏毅敏,薛靜,周喜溫.  長安大學學報(自然科學版). 2010(04)
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博士論文
[1]TBM刀盤驅(qū)動系統(tǒng)分層次建模與耦合振動機理[D]. 丁鑫.大連理工大學 2017
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碩士論文
[1]單對水平支撐TBM支撐推進系統(tǒng)控制研究[D]. 石卓.浙江大學 2018
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[3]TBM姿態(tài)控制技術研究[D]. 張振.浙江大學 2016
[4]單對水平支撐TBM支撐推進協(xié)調(diào)性研究[D]. 饒云意.浙江大學 2016
[5]TBM支撐—推進—換步機構動力學特性分析[D]. 陳青梅.天津大學 2016
[6]多點沖擊下TBM刀盤裂紋萌生—擴展全壽命預測[D]. 歐陽湘宇.大連理工大學 2015
[7]硬巖掘進機（TBM）的動力學分析與振動控制[D]. 李獻.上海交通大學 2015
[8]TBM支撐推進換步機液系統(tǒng)數(shù)字仿真分析[D]. 王子謙.天津大學 2014
[9]單筒充氣型轎車磁流變液減振器研究[D]. 鞠銳.重慶大學 2014
[10]TBM刀盤系統(tǒng)振動特性分析與掘進現(xiàn)場測試研究[D]. 楊靜.大連理工大學 2014



本文編號：3402819