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全断面硬岩掘进机盘形滚刀及其最优刀间距研究
| 论文题名： | 全断面硬岩掘进机盘形滚刀及其最优刀间距研究 |
| 关键词： | 隧道施工;全断面硬岩掘进机;盘形滚刀;刀间距 |
| 摘要： | 全断面硬岩掘进机因其具有快速、优质、经济、安全、环保等施工优点，被广泛应用到隧道工程中。安装在刀盘上的盘形滚刀是全断面隧道掘进机的核心部件，其直接接触并破碎岩石。刀盘上盘形滚刀布置得是否合理，直接影响到全断面硬岩掘进机的破岩效率。盘形滚刀的刀间距是反映滚刀在刀盘上布置规律的重要参数。相邻的两把滚刀之间间距存在一个最优值，即最优刀间距，能保证滚刀破岩过程中破碎单位体积的岩石耗能最小。因此，研究盘形滚刀及其最优刀间距对提高提高滚刀掘进性能和使用寿命，降低建设成本、全断面隧道掘进机工作效率具有重大意义。 本文从盘形滚刀实际工况出发，通过ABAQUS软件建立盘形滚刀圆形滚压三维破岩模型，并根据新型盘形滚刀设计理论建立偏楔形盘形滚刀模型。通过正楔形盘形滚刀与偏楔形盘形滚刀破岩仿真结果验证了新型滚刀设计的优越性。建立盘形滚刀圆形滚压破岩模型研究正楔形、偏楔形盘形滚刀最优刀间距，并进行了工程验证，为业内学者在滚刀设计和优化滚刀布置方面提供参考依据。 本文主要研究内容如下: (1)应用ABAQUS软件建立17英寸盘形滚刀圆形滚压破岩模型，并验证了模型仿真结果的准确性。根据新型盘形滚刀设计理论建立偏楔形盘形滚刀模型，导入圆形滚压破岩模型后与正楔形盘形滚刀进行对比分析，仿真结果显示偏楔形盘形滚刀在破岩受载方面有明显优势。 (2)通过双滚刀圆形滚压破岩仿真模型探究最优刀间距、破岩比能与滚刀安装半径、贯入度之间的关系。并求取在不同滚刀安装半径、贯入度条件下17英寸正楔形盘形滚刀和偏楔形盘形滚刀最优刀间距，总结出了17英寸盘形滚刀最优刀间距预测公式。 (3)根据秦岭隧道工程数据，建立TB880E全断面岩石掘进机刀盘模型，使用17英寸盘形滚刀最优刀间距预测公式重新计算各个滚刀的安装半径并进行滚刀布置，对原始刀盘与重新布置滚刀后的刀盘的掘进参数进行对比分析。 |
| 作者： | 刘钊 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张照煌;李福田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北电力大学(北京) |
| 学位年度： | 2022 |
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