基于密实核理论的单滚刀多阶段受力预测模型.pdf

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1、第6期机械设计与制造2015年6月MachineryDesign&Manufacture9基于密实核理论的单滚刀多阶段受力预测模型孙伟，张旭，赵奎山(1．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024；2．大耐泵业有限公司，辽宁大连116021)摘要：基于密实核理论，针对特定岩石条件，考虑滚刀在破岩过程中复杂的受力情况，将滚刀楔形刃破岩过程分为四个阶段：弹性变形阶段、挤压破碎阶段、密实核破碎阶段与卸载阶段，且认为在密实核破碎阶段，密实核处于静水压状态，静水压力增大，会使受力物体的体积缩小，但不会改变其形状。并提出了单滚刀多阶段受力预测模型。进而开展了单滚刀线性切割

2、岩石试验研究，并与理论模型进行了对比。结果表明：预测模型与实验数据垂直力、侧向力和滚动力的误差分别在(8-18)kN，(2-5)kN和(0—3)kN；在此基础上对预测模型进行了系数修正，使其能够更加真实地模拟滚刀破岩的受力情况，为滚刀以及刀盘的设计提供技术支撑。关键词：TBM；盘形滚刀；密实核；预测模型；破岩力；滚刀切割试验中图分类号：TH16；TH113．1文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)06—0009—04Multi-StageForcePredictionModelofSingleDiscCutterBasedontheDenseNuc

3、learTheorySUNWei，ZHANGXu，ZHAOKui—shan(1．SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，LiaoningDalian116024，China；2．DanaiPumpsCo．，Ltd．，LiaoningDalian116021，China)Abstract：BasedOnthedensenucleartheory，consideringthecomplexstressofbreakingrockonthedisccutter，theprocessofthed

4、isccutterbreakingrockwasdwidedintofourphasesforspecificrockconditions：elasticdeformationphase，squeezingcrushingphase，den$enuclearfiagmentationphaseandtheunloadingphase，andconsideredinthephaseofdensenuclfll~fragr~ntation，nucleusWasunderhydrostaticpressure，withtheincreasingofhydrostatic

5、pressure，theuolum~oftheobjectbecamesmaller，buttheshapewouldn’tbechanged．Andthemulti-stageforcepredictionmodelofsingledisccutterWasproposed．Furthermore，experimentalstudieswerecarriedout，andtheexperimentaldataWascomparedwiththetheoreticalmode1．Theresultsshowthat：comparedwiththeexperimen

6、taldata，thedeviationofpredictionmodelinverticalforce，lateralforceandtherollingforcewererespectively(8~18)kN，(2~5)kNand(0~3)kN；at，thepredictionmodelwasrevisedbycorrectioncoefficienttomakeitm~orerealisticandreasonable，andtoprovidetechnicalsupportforthecutterdesig,~KeyWords：TBM；DiscCutte

7、r；DenseNucleus；PredictionModel；ForceofBreakingRock；DiscCuttingTest1引言态，提出了准动态的滚刀受力预测模型，并利用滚刀线性切割试验对模型进行了校验和验证，为滚刀结构设计与刀盘载荷设计提滚刀破岩是—个十分复杂的过程，对于滚刀破岩机理的本质，供理论依据。到目前为止争议仍然很大，国内外的诸多学者也基于各自的破岩过程的认识提出了很多预测模型。目前的受力模型有：文献。2分阶段的滚刀受力预测模型滚刀破岩是分步骤的动态过程，现今的理论模型均为静态假设密实核内部为静水压状态。静水压力状态是一种特殊模型，不能够准确的

8、模拟滚刀破