tbm盘形滚刀破岩试验装置的研制

《tbm盘形滚刀破岩试验装置的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文TBM盘形滚刀破岩试验装置的研制DevelopmentofaTBMRockBreakingTestEquipment学科专业：固体力学研究生：杨帆指导教师：侯振德教授天津大学机械工程学院2017年5月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论

2、文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要硬岩隧道掘进机（TunnelBoringMachine，简称TBM）是用于隧道一次成型的大型装备。盘形滚刀是TBM的主要破岩刀具，其破岩性能以及工作中的受力状态是决定掘进效率的关键因素。本文以研究盘形滚刀在

3、破岩过程中的受力和振动状态为出发点，提出了研制一台贴近真实掘进机工况的盘形滚刀破岩试验机的目标。通过查阅相关文献，确定了试验机的设计参数。结合试验机的功能需求与设计参数，确定了试验机的总体方案为卧式框架式结构。而后，对该总体方案中的主要结构，如主传动结构、岩体安装夹紧结构、岩体移动推进结构、刀盘等部分进行了结构设计。在充分考虑了危险工况的情况下，使用有限元软件对所设计的结构进行了静力学分析。结果显示，设计结构的强度和刚度均能满足试验机的载荷需求。在试验机的力学测量方面，充分考虑了试验机的整体结构和滚刀的安装结构，提出并实现了测量试验机破岩过程中的总推力与总扭矩，以及滚刀

4、受到的正压力、滚动力和侧向力的测量方案。通过在刀盘与主轴之间安装压扭组合传感器，来实现总推力与扭矩的测量。对安装滚刀的C形块进行适当的结构改造后，将其作为弹性元件制作测量滚刀三向力的传感器，并完成标定。标定结果显示各传感器的线性和重复性均良好，可靠度较高。试验机安装完成后，对其进行了调试。刀盘、岩体夹紧结构、移动架等部分的运行状况良好，逻辑关系准确。以特定结构的混凝土块作为试样，进行盘形滚刀破岩试验。测量了滚刀破岩过程中总的推力和扭矩，以及滚刀受到的正压力、滚动力和侧向力，并很好地验证了试验机的功能。关键词：TBM，盘形滚刀，破岩试验，试验机I万方数据ABSTRACTA

5、tunnelboringmachine(TBM)isaconstructionmachineryusedtoexcavatetunnelsofcircularcrosssectionthroughavarietyofsoilandrockstrata.Diskcutter,astheprimarytooloftheTBMtoexcavaterock,itsrockcuttingperformanceandloadingstatearekeyfactorsimpactingTBM’stunnelingefficiency.Inordertomeasuretheforces

6、actingonthediskcutteranditsvibrationstatus,anexperimentalsetupisdeveloped.ThesetupcalledTBMTestishorizontalframetypestructureequippedwithasmallsizecutterheadandthreedisccutters.ThemainstructureofTBMTestincludestransmissionstructure,rockspecimenfixturestructure,rockspecimenpropulsionstruc

7、tureandcutterhead.Wehavedesignedthesestructuresaboveandverifiedthembymeansoffiniteelementanalysis.Theresultshowsthateachstructurecanworkwellunderthemostdangerousworkingconditions.Wecanachievethemeasurementsoftotalthrustandtorqueofthetestingmachine,aswellastheforcesactingo