基于模擬實(shí)驗(yàn)的盾構(gòu)刀具受力特征及其聚類(lèi)分析研究.pdf

1、盾構(gòu)伴隨著人類(lèi)社會(huì)對(duì)地鐵,公路隧道,地下商場(chǎng)等地下空間的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求增加,得到了不斷地發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。其具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn),國(guó)內(nèi)在盾構(gòu)研究和開(kāi)發(fā)上還有很大不足。盾構(gòu)刀盤(pán)刀具是盾構(gòu)機(jī)的最重要的部件之一,它是直接挖掘隧道的損耗件。對(duì)盾構(gòu)刀盤(pán)刀具的研究是盾構(gòu)研究中最重要部分。因此,充分了解盾構(gòu)刀盤(pán)刀具工作中的力學(xué)規(guī)律研究至關(guān)重要。
　　為了探索盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的刀盤(pán)的掘進(jìn)機(jī)理和刀具受力特點(diǎn),依據(jù)實(shí)際土壓平衡盾構(gòu)機(jī)

2、的基本結(jié)構(gòu),按比例縮小設(shè)計(jì)了模擬盾構(gòu)刀盤(pán)掘進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置,并在不變刀具外形的前提下,研制了刀具與傳感一體化的刀具傳感器。該裝置既可測(cè)量刀盤(pán)軸向推力,扭矩也可測(cè)量刀具切削阻力。實(shí)驗(yàn)證明了所研制的刀具傳感器的有效性,具有挖掘和監(jiān)測(cè)挖掘時(shí)的切削阻力雙重功能,且解決了刮刀中多個(gè)力耦合問(wèn)題,能夠分別測(cè)量刮刀的切削力和軸向阻力。
　　基于本模擬盾構(gòu)刀盤(pán)掘進(jìn)裝置,本文系統(tǒng)地對(duì)粘土、粉土、粗砂土這三類(lèi)土介質(zhì)進(jìn)行多種不同條件下的挖掘?qū)嶒?yàn),同時(shí)實(shí)時(shí)采集了

3、各傳感器所采集的數(shù)據(jù)。利用波形分析和頻譜分析這兩種信號(hào)處理方式對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究,得到了模擬盾構(gòu)刀盤(pán)在掘進(jìn)中的刀盤(pán)軸力和扭矩曲線的變化規(guī)律,刀盤(pán)上不同位置的刀具力學(xué)特征的分布和變化規(guī)律。
　　本文還從模擬盾構(gòu)刀盤(pán)刀具對(duì)不同挖掘?qū)ο笙碌牡侗P(pán)刀具的切削力曲線和其功率譜中提取了六個(gè)特征要素,進(jìn)行組間平均鏈接法以歐幾里德平方距離為測(cè)度的無(wú)監(jiān)督聚類(lèi)分析。聚類(lèi)分析結(jié)果是實(shí)際土介質(zhì)分組完全對(duì)應(yīng),充分說(shuō)明聚類(lèi)分析這模式識(shí)別方法對(duì)盾構(gòu)刀盤(pán)刀具