盾構機盤形滾刀垂向振動特性研究.pdf

1、當前,中國已經成為世界最大的盾構機市場,我國盾構機市場需求旺盛。據有關專家預計,隨著我國城市軌道交通的發(fā)展,各類盾構掘進機未來潛在市場將有200億元以上的產值。作為盾構機刀盤上一類重要的掘進刀具——滾刀,在掘進過程中不僅破巖量大,而且速度快,其破巖效率直接影響了盾構機掘進的效率。而滾刀的垂向振動直接影響滾刀的破巖效率、滾刀的使用壽命。研究滾刀振動特性,對于指導設計高效高性能滾刀,以及對盾構機刀盤軸向推進系統(tǒng)動力學模型的深入研究意義極其重

2、大。本論文來源于該973項目中的子課題——“巖土切削機理與刀盤設計理論”。
　　 本文完成了如下的主要工作:
　　 (1)分析了盤形滾刀的力學模型,在以往研究的二自由度振動模型基礎上,將盤形滾刀分為三部分進行分析研究,進行了更為合理的節(jié)點劃分、質量集中和剛度、阻尼的研究與計算,建立了三自由度的盤形滾刀垂向振動模型。該模型能夠更為貼近的反映盤形滾刀垂向振動的實際情況。
　　 (2)利用MATLAB軟件對滾刀垂向振動

3、模型進行了仿真。本文以海瑞克滾刀與實驗滾刀為例進行了算例分析,并分別以接近實際工況的階躍力和正弦力作為輸入條件,對振動模型進行了仿真。通過仿真分析了滾刀振動的特性。
　　 (3)設計了實驗臺盤形滾刀固有頻率測量實驗。根據幅頻特性曲線確定盤形滾刀固有頻率,由此驗證相關的結論。
　　 (4)利用現有回轉切削實驗平臺,設計了實驗臺盤形滾刀垂向振動測試系統(tǒng),成功解決了滾刀振動測試難的問題。通過實驗,獲得了實驗臺盤形滾刀切削過程中