盾构机刀盘所受载荷的分析现状

由于盾构机在地下施工,不易测量到刀盘所受载荷的数值,因此在对盾构机进行力学分析前需要先对盾构机刀盘的载荷进行分析。从荷载的解析分析和数值分析2个方面介绍了国内在盾构机刀盘方面的力学研究现状,并深入浅出地介绍了盾构机刀盘力学分析的基本思路。对盾构机刀盘的力学分析及结构设计具有一定的指导意义。     

盾构机刀盘磨损修复技术的应用实践

刀盘是机械化盾构机的掘削机构,具有开挖地层、稳定开挖面、搅拌渣土等功能,并承受大扭矩、大推力和冲击载荷的作用,其工作状况非常恶劣。因此,刀盘在盾构推进过程中将会不可避免地出现磨损。通过工程实例,介绍了盾构机刀盘磨损修复的技术应用。     

盾构机刀盘刹车压力与温度的 关联性研究

针对盾构机刀盘刹车液压系统压力异常增高的问题,在分析刀盘刹车液压系统工作原理的基础上,通过理论分析计算、AMESim仿真以及试验,研究了温度对刹车压力的影响。结果表明,温度升高是造成刹车液压系统压力异常增高的主要原因。该结论对后续优化盾构机刀盘刹车液压系统,以及其他机型刀盘刹车装置的设计具有借鉴意义。     

黏性矿物中刀盘扭矩及掘进总推力建模与试验研究

主要研究了掘进机刀盘作业土质的特性及刀盘扭矩和掘进总推力。在分析完离子型稀土矿物土质的特点后,建立了掘进机刀盘结构模型,然后根据刀盘结构模型建立了刀盘扭矩及掘进总推力的数学模型,最后依据刀盘结构模型建立刀盘扭矩和掘进总推力的试验模型。并通过研究掘进机在离子型稀土矿矿物土质中刀盘扭矩和掘进总推力的变化规律,得出不同刀盘结构参数对刀盘扭矩和掘进总推力的影响。研究结果表明,试验所得刀盘扭矩和掘进总推力与所建立数学模型得出的结果相差小于10%,从而验证了所建立的数学模型的正确性;根据建立的数学模型可知刀盘开口率及刀盘正面与切向夹角是影响掘进机刀盘扭矩和掘进总推力的重要参数。最后通过分析实验结果得出适宜的刀盘结构参数。     

盾构刀盘设计和刀具配置分析

盾构系统最重要的部分在于开挖面的开挖过程,从工程的角度而言,最重要的部分在于刀盘设计和刀具的布置,其是否适合工程地质条件,直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。针对某盾构区间的地质情况,分析盾构刀盘结构设计和刀具配置。     

盾构机刀盘推力试验研究

针对盾构机施工现场环境恶劣,难以直接测量其刀盘推力的问题,提出了一种试验和有限元仿真相结合的测量方法。首先建立了盾构试验样机,搭建相应的试验装置,以该样机实际切削工况作为边界条件进行有限元仿真,分析刀盘及胸板上的应力分布,并以此确定试验时应力采集点的位置。对比试验结果和仿真分析,建立采集应力和样机刀盘推力之间的关系。试验结果表明,测得推力与液压缸实际推力平均误差为 6.69%。该试验方法为类矩形盾构机刀盘推力的测量提供了理论依据。     

大型盾构机刀盘法兰成形技术研究

通过对盾构机刀盘法兰锻件常规拼焊方案的详细分析,提出了一种全新的旋压扩孔成形理论,并应用该理论成功地将超大型盾构机刀盘法兰锻件国产化,解决了此类超大型盘形锻件的制造难题。     

基于Pro/E与ANSYS的盾构刀盘虚拟样机优化设计系统开发

以Pro/E软件为图形平台,对不同地质条件下的盾构刀盘、刀具进行三维实体建模及整机的虚拟装配,并将三维模型导入ANSYS软件,进行有限元受力分析及应力、应变的数值计算,依据分析结果及时修改结构设计,以获得最优方案。利用Pro/E二次开发工具Pro/TOOLKIT及Visual C＋＋6.0、Access2003为数据库开发工具,建立刀盘及刀具的可视化模型库和数据库,成功实现了盾构刀盘虚拟样机结构优化设计系统的开发。     

数字化掘进机切割曲线控制单元的研究

使用新的机器人建模方法设计掘进机切割曲线的数字控制单元.在该方法中,将CORDIC算法拓展到三维空间后,推导出三维向量的向量旋量迭代公式,从而建立了一种基于向量旋量理论的机器人建模新方法,即将机器人连杆体系抽象为一组有序向量集合,各关节的运动用运动向量集合描述,将机器人运动映射为三维空间向量集合各元素的旋转或伸缩.该方法能有效反应机器人运动过程中的空间结构信息,简化逆解求解过程,并且易于VLSI实现.该方法采用嵌入式SIMD阵列结构在FPGA中VLSI实现,能在5 μs内完成对切割位置的计算.     

可调式粗精复合镗刀的设计及应用

以镗床进行多孔修复作业为研究对象,分析了现行加工过程存在的缺点和不足,提出了一种可调式粗精复合镗刀,并对其结构、使用方法、优点进行了详细介绍。通过实际应用证明,此可调式粗精复合镗刀对于多孔且孔径不同的工件在镗床上修复加工时,可避免多次换刀、对刀的过程,不仅节约了大量时间,同时也能较好地保证加工精度,具有较好的推广应用价值。     

岩石掘进机盘形滚刀破岩曲线的表示方法及应用

给出了岩石掘进机盘形滚刀破岩曲线的概念,并进行了定量描述,可为深入认识盘形滚刀的破岩状况及进行盘形滚刀的寿命预测提供理论参考。     

基于B/S架构的掘进机运行仿真与故障诊断系统研究

永城职业学院开发了基于网络技术的掘进机运行仿真与故障诊断系统。该系统利用先进的计算机虚拟仿真技术实现巷道掘进突发状况处置和掘进机典型故障诊断排除。教师可以在服务器或超级用户机上设置各种突发状况和故障;学生可以在浏览器端上进行虚拟实训,应对突发状况、排除故障,在状况处理和排除故障过程中,可选用各种仿真工具和检测仪器,过程自动记录。将该系统运用到教学和培训中,不但可以使学员加深对巷道掘进相关专业知识的理解,而且可以锻炼其处置突发状况和诊断掘进机故障的能力。该系统在提高学员学习兴趣和学习效率的同时,还能降低学校和培训机构的教学成本和时间成本。     

岩石掘进机盘形滚刀测绘

为了有利于岩石掘进机盘形滚刀的国产化,文中就盘形滚刀测绘中的若干技术问题进行了探讨,并将实际测绘和理论计算相结合推导了刀圈的过渡圆弧半径。     

开敞式盾构机推进力的计算

介绍了开敞式盾构机构造和工作原理及其与土压平衡盾构机的区别,并对开敞式盾构机的受力情况进行分析,从而总结出推力计算公式。并结合工程实际,对φ6.25m开敞式盾构机的总推力进行计算,为盾构机设计提供了一定参考。     

TBM在地下金属矿山应用中的发展现状与趋势

全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)技术较传统钻爆法具有机械破岩、安全高效的优势,其在金属矿山的发展与应用将深度影响或变革矿山的设计理念、生产建设和采矿技术,是大型金属矿山建设及深部资源开采向绿色集约及现代化发展的关键技术和重要手段。通过归纳TBM在国内外金属矿山的应用情况,分析了TBM矿山工程的特点和TBM技术装备的快速发展,表明TBM技术能够应用于大型金属矿山的井巷开拓,但同时也面临着岩爆、卡机、涌水、围岩大变形等挑战。对TBM技术研究现状和金属矿山TBM工程发展趋势进行了介绍与分析,探讨了金属矿TBM应用面临的科学问题,为TBM技术在金属矿采掘工程领域的进一步研究与发展提供参考。     

盘形滚刀设计使用关键技术参数分析计算

针对国内盘形滚刀在装配时预紧力和启动扭矩的选取与地质条件无关,仅按定值进行装配的现状,通过研究工程岩渣特点及滚刀刃形对切削过程的影响。推导了滚刀切削径向力力学模型,结合滚刀结构形式及不同地质条件下的具体受力情况,推导出滚刀预紧力及启动扭矩的计算公式,最后以国内某17英寸正滚刀为例,取两种典型地质条件进行计算,计算结果发现,两种不同地质条件下,预紧力与启动扭矩变化很大。     

扩孔工况下反井钻机钻具受力研究及工程应用

本论文基于铁矿极硬岩石条件,对反井钻机钻具在扩孔工况下的受力进行简化,研究钻具在扩孔工况下的受力,充分考虑钻头振动荷载、钻具与岩层相互作用、偶然荷载等因素对钻具受力造成的影响,得出扩孔状态下钻杆受到的拉力、扭矩公式。通过分析岩石条件,获取岩石抗压强度,将钻杆所受扩孔拉力、扭矩的计算公式应用在反井工程中取得良好的结果,工程实践表明,研究成果对计算处于极硬岩石下扩孔工况钻杆的扩孔拉力、扭矩具有借鉴意义。     

金矿通风井反井施工技术研究及应用

我国金矿施工100m左右立井反井施工技术已较为成熟,在滩涧山金矿实施深井160m、大直径3m立井一次成井工程尚属首次。通过分析岩石柱状图获取岩石抗压强度,研究并计算反井钻机扩孔工况时拉力、扭矩参数,结合参数选用BMC400反井钻机。在缺少相关施工经验和岩层具体发育情况等条件下,采用地质钻机钻凿导孔与反井钻机一次成井配合,丰富了反井施工技术的内涵,合理控制转速,布置三合金翅稳定钻杆保证导孔偏斜率,进行钻具改造设计,井筒偏斜率均控制在0.2%以内,成功完成工程。实践表明,在金矿采用反井施工技术钻凿大直径深立井的成功经验值得推广和借鉴。