tbm出碴过离散元仿真及新型出碴结构设计

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1、犬－大‘ｉｌｉｆ爱ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士室位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—？出碴过程离散元仿真及新型出碴结构设计、机械设计及理论丨卩学科去＾作者姓名—＿＿ＪＬ指导教师—孤―佳—１一遞＿４＠答辩日期一一』＾＾硕士学位论文ＴＢＭ出確过程离散元仿真及新型出確结构设计ＴＢＭＭｕｃｋｉｎｇｒｏｃｅｓｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＤｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＰＭｅｔｈｏｄａ

2、ｎｄＡＮｅｗＭｕｃｋｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｎｇ作者姓名：ＭＭ学科：机械设计及理论、专业学号：２１２０４２３４指导教师：孙伟教授完成日期：２０１５．０５．２５大理工大營ＤａｉｔｃｈｎｏｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｙｏｆＴｅｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也

3、不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：出对这象區４空述迷Ｕ狗也寸６月＞上日作者签名：－日期：年柯４大连理工大学硕士学位论文摘要全断面岩石險道掘进机（ＴＢＭ）是代表我国先进制造水平的大型复杂专用设备。ＴＢＭ的结构复杂，技术含量高，市场需求大，而我国对ＴＢＭ研究起步较晚，目前关键部件仍依赖进口，因此我们急需掌握ＴＢＭ设计与制造技

4、术并实现全面国产化。刀盘出碴结构的设计影响着ＴＢＭ的掘进效率及刀盘的使用寿命，是刀盘设计的关键问题，然而当前对刀盘出碴性能相关问题的研宄却鲜见报道，在以往的刀盘设计中，设计者仅凭自身的工程经验来完成出碴结构的设计，缺乏相应的理论支撑。据此，本文３ｄ针对刀盘出碴结构设计的相关问题，基于ＰＦＣ离散元仿真平台，从刀盘开口面积的确定一、出碴槽结构及布置设计、新型溜碴板结构设计三个方面进行了系列的研究，并以工程实例进行了验证。本文具体内容如下：（１）综合考虑不同阶段情况下岩碴排出过程对刀盘出

5、碴性能的影响，并以刀盘盘面颗粒数量、排出颗粒数量、刀盘内部颗粒数量及刀盘内部颗粒波动为评价指标，进而一提出了种基于模糊偏好的刀盘出碴性能评价方法。（２）针对当前工程设计中刀盘开口面积选择缺乏理论支撑的现状，本文分别建立了不同开口面积方案的刀盘模型，其直径分别为５．５５ｍ、６．５ｍ、８．３ｍ、９．２ｍ和１０．４ｍ，３ｄ一并以离散元仿真软件ＰＦＣ为平台对刀盘的出碴过程进行仿真，进步釆用模糊综合评一价方法对各方案中刀盘的出碴性能作出评价，从而确定某直径下刀盘的最优开口面积取值范围，并在此

6、基础上建立了刀盘直径与幵口面积的映射关系。（３）基于刀盘最优开口面积，以出碴槽长度、宽度及数量为设计变量建立了不同３出碴槽设计方案的刀盘三一ＰＦＣ°维模型，进步采用对各方案刀盘的出碴过程进行仿真，从而根据刀盘出碴性能的评价方法确定了以下出確槽布置设计准则：１）尽可能增加出確槽数量；２）优先保证出殖槽的长度；３）出碴槽的幵口宽度仅需保证岩碴顺利进入刀盘内部即可。最终以某工程刀盘为例，提出两种刀盘出碴槽布置设计改进方案，结．５２％３．４４％。果表明，两种改进方案的刀盘综合出確性能分别提

7、高了８和１（４）本文针对传统溜碴板在出逾性能方面的不足，在不影响刀盘强度和刚度的前一提下，提出了折线型溜碴板结构的设计方法，进步分析刀盘内部岩碴的运动规律后，给出了折线型溜碴板结构参数的理论计算方法，并以某工程实例进行验证，；结果表明采用折线型溜確板的刀盘的综合出確性能提髙了４．４６％，同时刀盘盘体的最大等效应力减小了３０．９６％。关键词：ＴＢＭ刀盘开口面积；出殖槽；溜喳板；离散元；模糊综合评价－－ＩＴＯＭ出碴过程离散元仿真及新型出踏结构设计ＴＢＭＭｕｃｋｉｎｇＰ

8、ｒｏｃｅｓｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＤｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄａｎｄＡＮｅｗＭｕｃｋｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｎｇｇＡｂｓｔｒａｃｔＦｕｌｌｆａｃｅｈａｒｄｒｏｃｋｔｕｎｎｅｌｂｏｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅＴＢＭｉｎｓｈｏｒｔｉｓａｋｉｎｄｏｆｌａｒｅｃｏｍｌｅｘ（）ｇｐｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄｅｑｕｉｐ