強沖擊載荷下tbm盤形滾刀動態(tài)特性及新結(jié)構(gòu)研究

1、碩士學(xué)位論文強沖擊載荷下T B M 盤形滾刀動態(tài)特性及新結(jié)構(gòu)研究D y n a m i c C h a r a c t e r i s t i ca n d N e w S t r u c t u r e S t u d i e s o n T B MD i s c C u t t e r u n d e r I n t e n s i v eI m p a c t L o a d s學(xué) 號： 2 1 1 0 4 1 4 9指導(dǎo)教師：

2、簽堡塾拯完成日期： 呈Q ! 壘生亙旦大連理工大學(xué)D a l i a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘 要進入2 1 世紀以來，世界各國對地下空間的開發(fā)利用的需求急劇增加，T B M ( 全斷面巖石掘進機) 以其先進的設(shè)計理念、快速的掘進速度、優(yōu)良的施工效果、安全的工作條件，迅速占領(lǐng)地下工程建筑市場。盤形滾刀作為全斷面巖石掘進機刀盤的核心部件，直接與巖石

3、接觸受到強大的沖擊和振動，成為T B M 最易損壞的零部件，其失效將直接影響整個掘進主機的掘進效率和施工成本。因此從設(shè)計角度出發(fā)對滾刀的振動特性進行研究并在傳統(tǒng)滾刀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計具有良好抗振性的新型滾刀具有十分重要的工程意義，這也是行業(yè)內(nèi)對于盤型滾刀設(shè)計重點關(guān)注的新方向之一。本論文來源于該9 7 3 項目中的子課題二“硬巖刀盤系統(tǒng)動力學(xué)行為與設(shè)計理論”。論文的主要內(nèi)容如下所述：( 1 ) 根據(jù)滾刀破巖特性，建立了考慮巖石本構(gòu)、滾刀布局和

4、掘進參數(shù)的滾刀時間載荷歷程的仿真方法。通過A n s y s ／L s —d y n a 的仿真分析得到中心、正和邊滾刀的時間載荷歷程，分別對其進行時域和頻域分析，進而得到滾刀破巖規(guī)律，為滾刀系統(tǒng)動力學(xué)研究提供載荷激勵。( 2 ) 基于滾刀軸承接觸模型，采用集中質(zhì)量法建立滾刀系統(tǒng)的彎．軸．擺耦合動力學(xué)模型，模型中考慮時變非線性軸承接觸載荷、支撐剛度、阻尼等因素，通過分析各構(gòu)件之間的相對位移關(guān)系，建立振動微分方程，并對其中的相關(guān)參數(shù)進行分

5、析計算。( 3 ) 通過對固有特性的分析可得滾刀系統(tǒng)的各階固有頻率及其對應(yīng)的振動型態(tài)。進一步研究和分析振動系統(tǒng)在內(nèi)、外部激勵共同作用下的動態(tài)響應(yīng)以及側(cè)向載荷系數(shù)對滾刀耦合動力學(xué)系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律。( 4 ) 通過系統(tǒng)動力學(xué)模型和軸承接觸模型得到滾刀軸承動態(tài)響應(yīng)以及滾子時變載荷歷程，進而計算滾刀軸承接觸疲勞壽命；同時基于滾子載荷對滾刀軸承進行修型設(shè)計，消除了滾子滾道接觸邊緣應(yīng)力集中，改善軸承滾子載荷分布，提高軸承接觸疲勞壽命。( 5