強(qiáng)沖擊載荷下tbm盤形滾刀動(dòng)態(tài)特性及新結(jié)構(gòu)研究

1、碩士學(xué)位論文強(qiáng)沖擊載荷下T B M 盤形滾刀動(dòng)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(hào)： 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(jìn)入2 1 世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)對(duì)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(jìn)機(jī)) 以其先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、快速的掘進(jìn)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(chǎng)。盤形滾刀作為全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)刀盤的核心部件，直接與巖石

3、接觸受到強(qiáng)大的沖擊和振動(dòng)，成為T B M 最易損壞的零部件，其失效將直接影響整個(gè)掘進(jìn)主機(jī)的掘進(jìn)效率和施工成本。因此從設(shè)計(jì)角度出發(fā)對(duì)滾刀的振動(dòng)特性進(jìn)行研究并在傳統(tǒng)滾刀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(duì)于盤型滾刀設(shè)計(jì)重點(diǎn)關(guān)注的新方向之一。本論文來(lái)源于該9 7 3 項(xiàng)目中的子課題二“硬巖刀盤系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為與設(shè)計(jì)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(jìn)參數(shù)的滾刀時(shí)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(shí)間載荷歷程，分別對(duì)其進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，進(jìn)而得到滾刀破巖規(guī)律，為滾刀系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究提供載荷激勵(lì)。( 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．?dāng)[耦合動(dòng)力學(xué)模型，模型中考慮時(shí)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(duì)位移關(guān)系，建立振動(dòng)微分方程，并對(duì)其中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分

5、析計(jì)算。( 3 ) 通過對(duì)固有特性的分析可得滾刀系統(tǒng)的各階固有頻率及其對(duì)應(yīng)的振動(dòng)型態(tài)。進(jìn)一步研究和分析振動(dòng)系統(tǒng)在內(nèi)、外部激勵(lì)共同作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及側(cè)向載荷系數(shù)對(duì)滾刀耦合動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律。( 4 ) 通過系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和軸承接觸模型得到滾刀軸承動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及滾子時(shí)變載荷歷程，進(jìn)而計(jì)算滾刀軸承接觸疲勞壽命；同時(shí)基于滾子載荷對(duì)滾刀軸承進(jìn)行修型設(shè)計(jì)，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