盾构滚刀破岩仿真与刀盘受力特性研究

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3、方夕Ｆ，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。一与我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。签胃名：对日期：？／〇／＜巧嗦坤叫３关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可采用影印

4、、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）作者签名：棘］、痛日期：順丰巧导师签名：ｉ聲日期：Ｗｊ命ｒ甲巧叮密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文盾构滚刀破岩仿真与刀盘受力特性研究TheSimulationofShieldhobRockBreakingandtheResearchonCutterForceCharacteristics培养单位：机械工程学院专业领域：机械工程学生姓名：孙涛校内导师：郭京波教授校外导师：孔恒教授级高工二○一五年六月摘要摘要随着经济的快速发展，铁路、地铁

5、及水利等地下工程逐渐增多，对盾构机的需求量越来越大。在硬质岩层施工盾构机主要靠安装在刀盘上的滚刀切割岩石来进行掘进。在掘进过程中，滚刀按照一定规律布置在刀盘上，滚刀切割岩石，刀盘承受岩石反作用力，滚刀不可避免的会受到冲击和磨损。在出现岩石破碎效果不佳而不能及时调整时，滚刀与刀盘产生应力集中，磨损加速，不仅会影响工程质量也会拖延工期。因此如何准确了解滚刀破岩过程和刀盘整体受力特性，对盾构施工的顺利进行有着重大意义。本文为提高滚刀极限载荷，设计出一种新型重型滚刀，以滑动轴承代替滚动轴承，通过计算验证了方法的可行性，极大提高了滚刀轴向和径向承载能力。根据实际要

6、求，对新型重型滚刀进行参数校核，结果符合设计要求。利用显性动力学软件LS-DYNA模拟了滚刀在不同刀间距下切割岩石的动态过程，结果与实际破岩过程相符；通过对比不同刀间距下的破岩效果与滚刀受力特性，结合实例求出最适刀间距。结合滚刀在某型盾构机刀盘上的布置，通过MATLAB软件编程完成了滚刀的布置位置连线图，验证了滚刀的螺旋线法则布置规律，并对刀具布置进行了优化，优化结果明显。完成了刀盘的整体建模，利用ANSYS/Workbench软件完成了刀盘的模态分析，并在不同工况下对刀盘进行应力与应变分析，得出刀盘应力集中点与应变较大处。关键词：重型滚刀；破岩；刀盘；

7、刀具布置优化AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomic,railways,subways,waterprojectandotherundergroundprojectsaregraduallyincreasing,thedemandoftheseprojectsforshieldmachineisgrowing.Theshieldmachinemainlyrelyonthetoolmountedonthecuttercuttingrocktocompletetheexcavationprocess.

8、Inthetunnelingprocess,hobarrangedaccordi