文档介绍：中南大学
硕士学位论文
盘形滚刀切削力影响因素及滚刀刃形优化设计研究
姓名:薛静
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:夏毅敏
20100501
摘要随着地下空间工程快速开挖的需要和科学技术水平的提高,盾构掘进机施工技术在我国得到了飞速应用,应用盾构法进行地下空间工盘形滚刀作为盾构掘进机在掘进过程中破岩的主要刀具,其破碎效率直接影响了地下工程施工的效率和成本。目前,国内有关盾构掘基础上,对盘形滚刀破岩作用下,岩石介质的失效形式、破坏准则进行深入全面的了解,为建立刀具的破岩机理奠定理论基础。通过对刀具切削性能进行研究,为刀具的结构改进以及盾构掘进机上刀具的布置提供依据,从而达到提高刀具破碎效率的目的。论文主要内容有以通过对盘形滚刀破岩过程中机理的分析,在已有的岩石材料本构研究成果的基础上,具体将盘形滚刀破碎作用下岩石的主要失效形式添加,修正岩石材料的失效准则,以更加满足盾构施工实际情况。模拟了刀具对岩土周边的扰动情况以及刀具受力特性。通过实验,验证了所建立的刀具破岩有限元分析模型的正确性和可行性,为刀具切在大量单因素切削模拟的基础上,分析了刀刃角、刀刃宽度、过度圆弧半径、切削深度以及切削速度等因素对切削性能的影响规律。并采用正交试验技术,研究了蛩亟换プ饔孟屡绦喂龅肚邢餍阅艿影响程度。利用遗传优化设计理论,以盘形滚刀破岩过程中比能耗为目标函优的几何结构参数值,为实际的盾构掘进施工工具设计提供了依据。盘形滚刀,失效准则,数值分析,切削性能,结构优化程施工已受到我国政府相关部门和施工企业的高度的重视。进机盘形滚刀破岩特性的研究与国外相比较,尚处于探索阶段。因此,在广泛阅读和钻研国内外盾构掘进机有关刀具破岩理论,相关文献的下几个部分:在砑薪⑴绦喂龅镀蒲夜逃邢拊7治瞿P停削不同地质工况的切削性能的研究提供了仿真工具。数对盘形滚刀的关键几何结构参数进行了优化,结合具体工程研究中盾构掘进机上盘形滚刀的布置情况,得到了针对不同的岩石材料,最关键词:中南大学硕士学位论文
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第一章绪论课题研究的背景随着经济的快速发展,城市化进程不断加剧,许多城市不同程度上出现了用地紧张,生存空间拥挤,交通堵塞等现象,各种地面资源的利用愈来愈趋于饱和,城市地下空间资源的开发和利用己成为社会可持续发展的重要方向之一。纵观当今世界,发达国家已经把对城市地下空间的开发利用作为解决城市人口、资源、环境三大危机的重要措施和医治“城市综合症’’、实施城市可持续发展战略的重要途径,城市地下空间作为新型国土资源受到发达国家越来越多的重视。根据相关部门预测和分析,世纪将是我国城市轨道交通的新纪元【D壳埃多个百万人口以上的特大城市中,已经有多个城市开展了城市快速轨道的建设或建设前期工作,约有个大城市上报城市轨道交通网规划方案,拟规划建设条线路,至年,我国地铁通车里程将达至ɡ铮蟠蟠俳鞘泄斓澜煌盾构隧道开挖作为城市地下施工的主要手段,是一种隧道掘进的专用工程机械,集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送渣、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术。自年,英国人盾构施工法开挖隧道的方法,并获得专利,即所谓的敞口式手掘盾构的问世以来,盾构掘进机的发展经历了嗄甑睦贰S捎诙芄咕蚪前凑詹同的地质进行“量体裁衣降纳杓浦圃欤哂凶远潭雀摺⒔谑∪肆Α⑹┕速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响交通等特点【牛殉晌D壳肮谕獾叵驴占涔程的一种主要施工机械。为适应不同工程需要,达到降低开挖成本和施工盾构最优化的目的,近年以来,世界盾构技术有了更进一步的发展,各种新颖的盾构机类型也应运而生,逐渐进入到世界各地的地下工程建设当中。发达,成为引领盾构掘进机生产的主要国家【.卜D壳肮舛芄够幸主要生产商为:日本三菱重工、日本小松制作所、日本川崎重工、德国海瑞克、美国罗宾斯公司、加拿大罗浮特公司和德国维尔特∟集团。国内盾构掘进机的研究开始于年【淙黄鸩奖冉贤恚谡舛潭痰陌敫龆嗍兰停盾构掘翌儿的研究也已经获得了相当不错的成果。目前,中铁隧道股份、上海隧的发展。提出用中南大学硕士学位论文
∈┕ぶ校也广泛采用国内改进的、具体适应我国地质条件的盾构掘进机。目前,国内主要开展盾构设备研制和相关技术开发的公司有:上海隧道股份有限公司、中国铁道建设隧道局、广重、二重、上重、沈重、首钢等单位,图所示为盾构掘进机。虽然在盾构机研制方面已有多年