盤形滾刀工況條件差、換刀成本高,生產(chǎn)廠家對(duì)刀圈的性能要求越來越嚴(yán)格。為了提高刀圈質(zhì)量,針對(duì)TBM中43.2 cm（17英寸）盤形滾刀刀圈,采用軋制成形工藝,運(yùn)用塑性成形軟件,建立盤形滾刀軋制過程數(shù)值模型,通過有限元仿真分析滾刀成形的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng),并對(duì)不同參數(shù)對(duì)成形過程的影響進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明:1)軋制過程應(yīng)力較小,應(yīng)變分布較為均勻,但整體應(yīng)變較小,隨著主輥轉(zhuǎn)速及芯輥進(jìn)給速度的增大,等效應(yīng)力逐漸減小,應(yīng)變基本不變。2)匹配仿真參數(shù)進(jìn)行刀圈軋制試驗(yàn),并對(duì)刀圈質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),刀圈流線與外形輪廓相符,分布連貫不被打斷,且與主應(yīng)力方向一致,流線合理。 

【文章來源】：隧道建設(shè)(中英文). 2017,37(11)北大核心

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【部分圖文】：

盤形滾刀刀圈幾何模型(單位:mm)

形滾刀［11］，刀圈軋制成形目標(biāo)幾何尺寸如圖1所示。圖1盤形滾刀刀圈幾何模型(單位:mm)Fig．1Geometricmodelofdisccutterring(unit:mm)2．2咬入條件軋制過程能否順利完成，首先取決于軋制件能否被旋轉(zhuǎn)軋輥順利拽入，實(shí)現(xiàn)這一過程即為咬入條件。為實(shí)現(xiàn)軋件咬入，必須給軋件施加推力，使得軋件在碰到軋輥前已有一定的慣性力或者沖擊力，這對(duì)順利咬入是有利的。軋件如能自然地被軋輥咬入，其他條件下的拽入過程也能實(shí)現(xiàn)，這種咬入稱為自然咬入，即軋件以靜止?fàn)顟B(tài)與軋輥接觸并被拽入。自然咬入軋件受力分析如圖2所示。圖2自然咬入軋件受力分析Fig．2Forceanalysisofrolledpiecewithnaturalbite在接觸點(diǎn)上軋件受到軋輥對(duì)它的壓力N及摩擦力T的作用。T與N滿足庫侖摩擦定律，即T=fN。因摩擦因數(shù)可用摩擦角表示為f=tanβ，且f≥tanα，故β≥α。由以上推導(dǎo)可知:1)摩擦角β大于咬入角α，才能實(shí)現(xiàn)自然咬入;2)摩擦角相對(duì)于咬入角越大，軋件越容易被拽入。2．3穩(wěn)定軋制條件軋件被軋輥咬入之后，軋件前段與軋輥軸心連線間夾角δ不斷減小(如圖3所示)，一直到δ=0時(shí)，方可進(jìn)入穩(wěn)定軋制階段。開始咬入時(shí)要求的摩擦條件較高，摩擦因數(shù)大，隨著軋件被咬入部分的逐漸增加，水平推力逐漸減小;開始咬入條件一旦建立，軋件就能很自然地向軋輥間充填，從而建立穩(wěn)定軋制過程。因此，凡是能降低咬入角α和提高摩擦角β的措施皆有利于咬入條件和穩(wěn)定軋制條件的實(shí)現(xiàn)。圖3穩(wěn)定軋制條件Fig．3Stablerollingconditions3數(shù)值模擬3．1模型的建立本文采用Deform-3D有限元軟件對(duì)盤形滾刀軋制過程進(jìn)行模擬，建立的有限元模型如圖4所示。刀圈1484隧道建設(shè)(中英文)第37卷

庵忠?氤莆?勻灰?耄?叢?件以靜止?fàn)顟B(tài)與軋輥接觸并被拽入。自然咬入軋件受力分析如圖2所示。圖2自然咬入軋件受力分析Fig．2Forceanalysisofrolledpiecewithnaturalbite在接觸點(diǎn)上軋件受到軋輥對(duì)它的壓力N及摩擦力T的作用。T與N滿足庫侖摩擦定律，即T=fN。因摩擦因數(shù)可用摩擦角表示為f=tanβ，且f≥tanα，故β≥α。由以上推導(dǎo)可知:1)摩擦角β大于咬入角α，才能實(shí)現(xiàn)自然咬入;2)摩擦角相對(duì)于咬入角越大，軋件越容易被拽入。2．3穩(wěn)定軋制條件軋件被軋輥咬入之后，軋件前段與軋輥軸心連線間夾角δ不斷減小(如圖3所示)，一直到δ=0時(shí)，方可進(jìn)入穩(wěn)定軋制階段。開始咬入時(shí)要求的摩擦條件較高，摩擦因數(shù)大，隨著軋件被咬入部分的逐漸增加，水平推力逐漸減小;開始咬入條件一旦建立，軋件就能很自然地向軋輥間充填，從而建立穩(wěn)定軋制過程。因此，凡是能降低咬入角α和提高摩擦角β的措施皆有利于咬入條件和穩(wěn)定軋制條件的實(shí)現(xiàn)。圖3穩(wěn)定軋制條件Fig．3Stablerollingconditions3數(shù)值模擬3．1模型的建立本文采用Deform-3D有限元軟件對(duì)盤形滾刀軋制過程進(jìn)行模擬，建立的有限元模型如圖4所示。刀圈1484隧道建設(shè)(中英文)第37卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3607090