水平定向鉆機(jī)擴(kuò)孔器最優(yōu)形狀的研究.pdf

1、水平定向鉆機(jī)是一種重要的非開挖工程機(jī)械,它廣泛運(yùn)用于各種管道的鋪設(shè)。其中的擴(kuò)孔器部件是水平定向鉆機(jī)擴(kuò)孔施工的關(guān)鍵部件。現(xiàn)在國內(nèi)外對水平定向鉆機(jī)擴(kuò)孔器的研究多側(cè)重于其結(jié)構(gòu)的改進(jìn),缺乏對擴(kuò)孔器表面形狀優(yōu)化的研究。由于擴(kuò)孔器表面形狀的優(yōu)化問題涉及到擴(kuò)孔器與土體的作用機(jī)理,這方面還缺乏理論方面的研究,其中土體對擴(kuò)孔器的阻力和阻力矩通常根據(jù)經(jīng)驗來計算,致使出現(xiàn)理論滯后的局面。而擴(kuò)孔器的形狀以及尺寸對其工作過程中所受阻力和阻力矩的大小有很大影響,并

2、直接關(guān)系到水平定向鉆機(jī)的工作效率的高低。水平定向鉆機(jī)擴(kuò)孔器的最優(yōu)形狀的研究對于水平定向鉆機(jī)的設(shè)計制造將有一定的理論意義。 本文以水平定向鉆機(jī)的擴(kuò)孔器部件為研究對象,對其的形狀進(jìn)行了優(yōu)化。先以球孔擴(kuò)張理論和邊界元數(shù)值分析的方法為理論基礎(chǔ)和分析手段,分析擴(kuò)孔器表面與土體的作用過程,計算出土體對其表面的正壓力：并在此基礎(chǔ)上,引入盾構(gòu)理論,根據(jù)擴(kuò)孔器實際工作狀況,計算出土體對擴(kuò)孔器工作阻力和阻力矩；最后以土體對擴(kuò)孔器阻力和阻力矩綜合最小