性能驱动的盾构刀盘开口和刀群组合布置设计

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1、犬？ｉｌ裡大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ倾士室位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ性能驱动的翻刀餅口和刀龍合布難计、／机械制造及其自动化丨丨学科专作者姓名墓——室—一李进赃指导教师一———震——２０１５年６月答辩日期硕士学位论文性能驱动的盾构刀盘开口和刀群组合布置设计ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＤｒｉｖｅｎｏｎＳｈｉｅｌｄＣｕｔｔｅｒｈｅａｄＯｅｎｉｎａｎｄＣｕｔｔｅｒｐｇＧｒｏｕｐＣｏｍｂｉｎａ

2、ｔｉｏｎＬａｏｕｔＤｅｓｉｎｙｇ作者姓名：蔡宝学科、专业：机械制造及其自动化学号：２１２０４０１９指导教师：李震完成日期：２０１５年５月大遠理工大含ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ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，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成

3、果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已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：劫／ｉｉ合‘构么／卞）碎、作者签名；矣日期：年ｉｆ月日？大连理工大学硕士学位论文摘要近年来复合式土压平衡盾构机在我国的应用越来越广，己成为岩土复合地质下隧道施工的重要技术手段，它较传统的人工挖掘和爆破具有高效、安全、稳定的特点。刀盘一作为盾构机最前端唯与岩土作用的部件，承担着切削岩土和排除碴土的作用，其整体结构设计的合理性是决定整个盾构

4、掘进是否顺利的关键。本文针对刀盘在实际施工时出现的刀盘结饼、刀箱堵塞等工程问题，从刀盘开口模式和刀群切削效果角度对刀盘整体结构的合理性进行研究，同时开发出刀盘装配体模型自动生成系统，最后通过具体工程施工的刀盘进行了开口结构优化设计，验证了论文研宄方法的可行性。论文研究内容涉及以下方面：１基于流动性分析的刀盘幵口方式研宄：通过对大量国内外刀盘开口模式的总结，（）提取刀盘典型拓扑结构，建立不同开口方式的刀盘模型，针对等幵口率和变幵口率情况，运用ＣＦＤ方法对碴土流动性进行分析，建立盾构系统压力

5、传递与刀盘开口的关系，为不同地质下刀盘的开口方式设计奠定基础。（２）基于刀具动态切削的刀群布置研宄：针对多种地质条件，开展对切刀群和滚刀群的动态切削模拟，从切刀切削重叠量、装配内倾角和切刀布置方式等方面对比切刀群的切削效果；研究滚刀在软土地质下的切削能力，对比滚刀和切刀不同装配高度差在多种地质工况下的切削效果，为复合式土压平衡（ＥａｒｔｈｒｅｓｓｕｒｅＢｌａｎｃｅ）盾构刀盘上刀具的ｐ合理布置提供设计依据。３）刀盘模型的系统开发：针对工程上最常见的两种刀盘结构：四辐条四福板和六（辖条六

6、辖板刀盘，对刀盘盘体结构、滚刀群装配和切刀群装配进行参数开发，设计人工智能界面、建立后台数据库，盘三维模型及其参最后进行自动干涉程序编写，实现了刀数同时输出的功能。（４）根据本文研究方法对南京地铁工程所用刀盘进行优化，包括设置切刀装配内倾角、改变刀具组合的高度差，重新设计刀盘开口方式，优化刀盘在碴土流动性和切削效果方面都优于原始刀盘。通过对刀盘开口模式和刀群组合布置设计的研究，可为刀盘设计过程提供依据，同时为具体工程施工刀盘优化奠定基础。关键词：复合式ＥＰＢ盾构机盘开口ＣＦＤ刀群布置统

7、开发；刀；；；系－－Ｉ性能驱动的盾构刀盘幵口和刀群组合布置设计ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｒｉｖｅｎｏｎｓｈｉｅｌｄｃｕｔｔｅｒｈｅａｄｏｐｅｎｉｎｇａｎｄｃｕｔｔｅｒｒｏｕｇｐｃｏｍｂｎａｏｎａｏｕｔｄｅｓｉｎｉｔｉｌｙｇＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｒｅｃｅｎｔｅａｒｓｃｏｍｏｓｉｔｅＥＰＢｓｈｉｅｌｄｈａｓｂｅｅｎｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｕｓｅｄｉｎｏｕｒｙ，ｐｙｃｏｕｎｔｒｙ．Ｉｔｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅ

8、ｃｈｎｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｕｎｄｅｒｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ．Ｉｔｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓａｆｅｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｔｈｅｔｔｔｒａｄｉｉｏｎａｌａｒｉｆｉｃｉａｌ