盾構(gòu)機施工過程中刀盤受到交變載荷作用導(dǎo)致中心刀座疲勞損傷,嚴重情況下?lián)p傷擴展會引起刀盤斷裂,極易導(dǎo)致安全事故。為了精確科學地解決重載狀態(tài)下中心刀座疲勞損傷壽命預(yù)測的問題,在分析滾刀破巖機理的基礎(chǔ)上,基于中心刀座有限元模型,對刀座滿載工況進行靜力學分析并結(jié)合Q345材料疲勞特性S-N曲線和疲勞損傷累積準則,建立了中心刀座疲勞壽命(裂紋萌生壽命)預(yù)測模型;根據(jù)掘進參數(shù),計算中心刀座疲勞壽命掘進里程,實現(xiàn)了中心刀座疲勞裂紋萌生的壽命預(yù)測。結(jié)果表明:中心刀座的損傷位置主要出現(xiàn)在其兩側(cè)焊縫處及中心刀座與刀軸的接觸面處,預(yù)測的損傷位置與施工統(tǒng)計結(jié)果一致;以最大損傷位置計算的中心刀座疲勞壽命掘進里程為13.51 km。相關(guān)分析結(jié)果為中心刀座設(shè)計、施工檢測等提供了科學依據(jù)。

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【部分圖文】：

圖1 某型號盾構(gòu)機刀盤及中心刀座結(jié)構(gòu)示意圖

在盾構(gòu)機施工過程中,刀盤在向前推進的同時做旋轉(zhuǎn)運動,這樣安裝在刀盤上的滾刀既隨著刀盤的旋轉(zhuǎn)進行公轉(zhuǎn),同時在刀圈和巖石摩擦力的作用下進行自轉(zhuǎn),通過滾刀刀圈和巖石的滾壓進行破巖。在盤形滾刀破巖過程中滾刀刀圈不僅會受到掌子面所帶來的垂向力,同時在旋轉(zhuǎn)破巖過程中還要受到掌子面巖石的切向力....

圖2 盤形滾刀結(jié)構(gòu)組成

圖1某型號盾構(gòu)機刀盤及中心刀座結(jié)構(gòu)示意圖盤形滾刀及中心刀座結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3a所示為中心刀座結(jié)構(gòu)。圖3a中的刀座1采用前置式裝刀設(shè)計,由刀盤前面裝入盤形滾刀,刀軸3與C型塊2直接接觸,C型塊通過M20螺栓8與刀座連接為整體;刀軸右側(cè)通過上楔塊4和下楔塊6之間的M24螺栓7進行....

圖3 盤形滾刀及中心刀座結(jié)構(gòu)

盤形滾刀及中心刀座結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3a所示為中心刀座結(jié)構(gòu)。圖3a中的刀座1采用前置式裝刀設(shè)計,由刀盤前面裝入盤形滾刀,刀軸3與C型塊2直接接觸,C型塊通過M20螺栓8與刀座連接為整體;刀軸右側(cè)通過上楔塊4和下楔塊6之間的M24螺栓7進行壓緊,從而固定刀軸、刀座及滾刀的裝配位置。....

圖4 中心刀座結(jié)構(gòu)三維模型

首先建立中心刀座結(jié)構(gòu)三維模型,如圖4所示。將模型導(dǎo)入ANSYS軟件中,進行靜力學分析。圖4的模型中,略去盤形滾刀與刀軸(見圖4a);在刀座和前面板固定連接的位置添加焊縫[18](見圖4b)。刀座材料采用Q345,Q345材料參數(shù)如表1所示。表1Q345材料參數(shù)彈性模量E/MP....

本文編號：4032302