地下管道挖掘機切削刀盤、刀具的設計與研究.pdf

1、隨著我國城市化進程的加快，基礎(chǔ)設施的不斷完善，對地下空間利用率的要求也不斷提高，燃氣、供排水管路在地下布置越來越密集，但目前布置管線的方法依然采用明挖法，導致路面破壞、交通堵塞、環(huán)境污染等問題，因此非開挖技術(shù)受到內(nèi)外相關(guān)行業(yè)和政府的關(guān)注。目前存在的非開挖設備有盾構(gòu)機、頂管機以及水平導向鉆機，但都有各自的適用范圍。因此提出一種新型的小口徑地下管道挖掘機，該設備主要由刀盤切削系統(tǒng)、渣土輸送系統(tǒng)、驅(qū)動和控制系統(tǒng)組成。
　　刀盤切削系統(tǒng)是

2、地下管道挖掘機的執(zhí)行系統(tǒng)，在掘進過程中，刀盤所需要的驅(qū)動載荷直接影響驅(qū)動裝置和后續(xù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。因此本文對切削刀盤刀具進行設計與研究，主要目的是通過對切削刀盤、刀具的設計與研究，減少刀盤所需要的驅(qū)動載荷，解決小口徑地下管道挖掘機結(jié)構(gòu)緊湊導致對驅(qū)動結(jié)構(gòu)尺寸受限的問題。
　　本文首先對刀盤和刀具進行設計與研究，通過靜態(tài)和動態(tài)仿真分析，確定最佳的刀盤面板結(jié)構(gòu)和使刀具切削力最小的刀具參數(shù)和切削參數(shù)。其次對刀具布置方法進行研究，提出一種基

3、于單費馬螺線的刀具布置方法，建立基于阿基米德螺線和基于單費馬螺線的三維模型。結(jié)合土力學理論建立刀盤推力和扭矩的簡化理論估算模型，對兩種不同布置方式的刀盤進行推力和扭矩計算，通過計算得到單費馬螺線布置方式的刀盤的總推力和總驅(qū)動扭矩較小。
　　最后通過有限元的數(shù)值分析方法，采用最佳的刀具參數(shù)和切削參數(shù)，對基于單費馬螺線和基于阿基米德螺旋線刀具布置方法的刀盤進行仿真分析，仿真結(jié)果表明基于單費馬螺線布置方法的刀盤驅(qū)動扭矩最小，證明提出的新