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TBM主机多自由度耦合动力学行为及实测验证

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TBM主机多自由度耦合动力学行为及实测验证

作者：吴瀚洋大连理工大学

学位级别：硕士

全断面岩石掘进机(TBM)是集机、电、液、光等系统的工厂化流水线隧道施工装备,具有掘进速度快、综合效益高等优点,可实现复杂地理地貌长埋深隧道的施工。主机系统是TBM的核心系统,承担着TBM掘进过程中刀盘旋转和主机推进的作用。其动力... 详细信息

全断面岩石掘进机(TBM)是集机、电、液、光等系统的工厂化流水线隧道施工装备,具有掘进速度快、综合效益高等优点,可实现复杂地理地貌长埋深隧道的施工。主机系统是TBM的核心系统,承担着TBM掘进过程中刀盘旋转和主机推进的作用。其动力学性能的好坏直接决定了TBM整机的掘进效率和使用寿命。在掘进中,由于围岩的高硬度和主机的大扭矩和推力驱动,TBM主机往往承受着来自刀盘的强冲击突变载荷,这导致了系统极端恶劣的振动。因此,对TBM主机进行动力学建模并分析其动态特性对于TBM减振设计具有重要的意义。本文基于水平支撑的敞开式TBM主驱动结构形式,考虑各时变刚度、从刀盘到主梁支撑靴多部件的整机复杂多因素关系,建立了TBM主机系统多自由度耦合的非线性动力学模型。采用Ls-Dyna对滚刀破岩过程进行动态仿真,用滚刀三向载荷合成刀盘等效载荷,并利用同相同掘进参数下的实际载荷参数对计算载荷进行均值修正。以此作为动力学模型的输入载荷。同时,搭建了一套能够在恶劣掘进条件下准确采集TBM各部位,尤其是刀盘振动数据的现场测试系统,并基于辽西北工程T6段掘进现场进行了振动实测。利用测试数据对动力学模型的刚度值进行修正。基于实验修正后的动力学模型,以实际结构参数输入,计算了该模型在刀盘转速5-6RPM,推进速度3m/h下主机系统的动力学特性。通过分析关键部件的时域和频域响应,确定了各部位的振动均值量级和振动传递规律：刀盘的三向振动均值在0.35mm-1.2mm之间,以轴向振动最大,横向振动次之,纵向振动最小;刀盘振动沿着轴向支撑方向传递到主梁位置时,其振动均值衰减为原来的43%;刀盘等主要部件的振动频率以0-5Hz为主,表现出明显的受迫振动。随后针对刀盘驱动系统,对齿轮布置形式,齿轮轴长度和刀盘转速参数对驱动系统的振动情况和均载特性进行了研究。为TBM主机系统的减振设计提供了理论参考。最后基于该动力学模型,提出了以扭矩实时信息传递为基础的机电耦合动力学模型。通过对原始耦合模型的求解,得到了输入载荷在一个计算周期下的变化情况,为后续的进一步研究奠定了基础。

关键词： TBM主机系统动力学特性机电耦合模型现场测试

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TBM机电耦合建模与同步控制策略对比分析

机械工程学报 2018年第1期54卷 120-126页

作者：霍军周吴瀚洋朱冬孙伟鲍有能大连理工大学机械工程学院

为了保证TBM掘进过程中各电动机扭矩同步输出,确定合适的控制策略尤为重要。机电耦合动力学模型考虑各齿轮的动态负载和同步控制策略下电动机输出扭矩之间的耦合关系,能够更加精确地计算主驱动系统动态特性。因此以TBM突变冲击动态载荷... 详细信息

为了保证TBM掘进过程中各电动机扭矩同步输出,确定合适的控制策略尤为重要。机电耦合动力学模型考虑各齿轮的动态负载和同步控制策略下电动机输出扭矩之间的耦合关系,能够更加精确地计算主驱动系统动态特性。因此以TBM突变冲击动态载荷为输入,基于主驱动系统机电耦合动力学模型,分别对转矩主从控制和转速跟随控制下各电动机扭矩输出同步性和齿轮的三向振动情况进行了分析。分析结果表明:采用扭矩主从控制策略时,由于直接对电动机输出转矩进行干预调整。在其控制下各电动机能够更好地保证输出扭矩的一致性,同时减少齿轮的三向振动。而采用转速并联控制时,由于各电动机之间相对独立。系统通过同步转速而被动协调输出转矩,这导致系统同步性能较差,其在同一时刻输出扭矩的最大差异为转矩主从控制策略下的3.5倍左右。这种扭矩的异步输入直接恶化了齿轮的振动情况。大齿圈径向振动增大了2倍以上,这极易造成齿轮齿面断裂,齿轮轴扭断等安全事故。

关键词： TBM 主驱动系统动态特性控制策略

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基于滚刀系统耦合动力学的轴承修形设计

东北大学学报（自然科学版） 2015年第12期36卷 1776-1779页

作者：霍军周吴瀚洋赵奎山李涛大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大耐泵业有限公司辽宁大连116021

为了防止滚刀轴承接触应力分布出现"边缘效应"现象,在滚子修形过程中确定合适的修形参数尤为重要.以突变冲击的滚刀动态载荷为基础,通过对滚刀系统的弯-轴-摆耦合动力学模型进行求解得到了滚刀轴承的载荷谱.然后基于滚刀轴承的滚子最大... 详细信息

为了防止滚刀轴承接触应力分布出现"边缘效应"现象,在滚子修形过程中确定合适的修形参数尤为重要.以突变冲击的滚刀动态载荷为基础,通过对滚刀系统的弯-轴-摆耦合动力学模型进行求解得到了滚刀轴承的载荷谱.然后基于滚刀轴承的滚子最大载荷,使用Ansys软件对滚刀轴承滚子进行修形设计以获取最佳的修形参数.分析结果表明,边滚刀轴承滚子最大载荷较中心滚刀和正滚刀增大了87%和20%.采用修形凸度量为0.029 mm和接触比为0.6的最佳修形参数修形的滚子消除了滚子滚道接触边缘的应力集中,改善滚子的接触应力分布,平均接触应力下降了17.26%,提高了滚刀轴承的寿命.

关键词：滚刀轴承滚刀动态载荷滚刀轴承载荷谱修形

TBM刀盘缩尺试验台设计及其静动态特性分析

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哈尔滨工程大学学报 2016年第5期37卷 713-717,723页

作者：霍军周李广庆吴瀚洋孙伟孙晓龙大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

由于实际TBM刀盘的直径较大(直径6 m以上),采用等比例实物刀盘进行相关实验研究代价较大且难实现,因此进行TBM刀盘缩尺模型研究有助于刀盘结构优化和延寿设计等研究的开展。依据相似理论,建立了TBM刀盘的材料、几何、载荷和动力等特征... 详细信息

由于实际TBM刀盘的直径较大(直径6 m以上),采用等比例实物刀盘进行相关实验研究代价较大且难实现,因此进行TBM刀盘缩尺模型研究有助于刀盘结构优化和延寿设计等研究的开展。依据相似理论,建立了TBM刀盘的材料、几何、载荷和动力等特征量相似参数集合,依据TBM刀盘实际掘进过程中的各项参数及多点冲击分布载荷特点,获取TBM刀盘缩尺试验平台的设计参数,构建了一套具有多种刀盘分体结构和刀具布置方式的TBM刀盘缩尺试验平台。运用Ansys Workbench和ADAMS软件对试验台进行静动力学仿真,得到缩尺刀盘刚度和阻尼与理论值相比误差小于5.3%,缩尺刀盘载荷曲线平均值误差小于4.2%,波动方差误差小于2.9%,验证了缩尺刀盘试验台静动态特性的相似性。

关键词： TBM刀盘试验台相似理论缩尺TBM刀盘加载盘刀盘刀具静态特性动态特性

异构逆变器并联系统改进Gershgorin圆稳定性判据及其多维谐振特性分析

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2265-2280页

作者：林鸿彬葛平娟徐海亮吴瀚张伟杰中国石油大学(华东)新能源学院青岛266580

以新能源为主体的新型电力系统正逐步呈现出异构逆变器并联系统特征,即以跟网型与构网型两类逆变器共存的形式呈现。为了全面准确地分析异构逆变器并联系统的稳定性问题,充分计及逆变器间、逆变器与电网间的交互影响,该文建立多逆变器... 详细信息

以新能源为主体的新型电力系统正逐步呈现出异构逆变器并联系统特征,即以跟网型与构网型两类逆变器共存的形式呈现。为了全面准确地分析异构逆变器并联系统的稳定性问题,充分计及逆变器间、逆变器与电网间的交互影响,该文建立多逆变器的交互导纳矩阵模型。同时,提出一种基于Gershgorin圆定理的多机稳定性判据,通过引入距离向量函数简化分析过程。然后,基于改进的稳定性判据提出一种参数灵敏度计算方法,并量化分析了系统关键作用因子对异构系统稳定性的影响程度。最后,通过时域仿真算例与实验,验证了理论分析的有效性和稳定性判据的有效性。

关键词：构网型逆变器跟网型逆变器异构逆变器并联系统 Gershgorin圆定理参数灵敏度分析

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激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术

国防科技大学学报 2024年第2期46卷 49-61页

作者：黄伟吴瀚钟翔宇杜兆波柳军国防科技大学高超声速技术重点实验室湖南长沙410073

从激波/湍流边界层干扰机理以及流动控制的迫切需求入手,从自适应涡流发生器、自适应鼓包、自适应微射流以及自适应次流循环四个方面对激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术研究进展进行了总结。分析认为,结合AI技术发展自适应流动控... 详细信息

从激波/湍流边界层干扰机理以及流动控制的迫切需求入手,从自适应涡流发生器、自适应鼓包、自适应微射流以及自适应次流循环四个方面对激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术研究进展进行了总结。分析认为,结合AI技术发展自适应流动控制技术,加速控制方式智能化,可作为新一代高超声速飞行器宽速域飞行的重要技术手段。具体来说,就是通过调节外加激励对高超声速飞行器不同区域实现局部流动加/减速、气动热防护、气动控制等功能,根据流场参数建立控制反馈回路,自适应调整局部流场结构,以满足工程实际需求。

关键词：自适应流动控制激波/湍流边界层干扰高超声速飞行器自主决策分离热流峰值

产业集群与企业家的互动发展——以嵊州领带集群为例

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中小企业科技 2007年第7X期 71-73页

作者：吴瀚洋浙江省绍兴文理学院

企业的集群化发展是区域经济发展的重要组织形式,它的发展为企业家的成长和能力培养提供了肥沃的土壤和良好的条件。同时,企业家作为推动产业集群的特殊人力资源,通过其独特的商性以及社会网络推动了产业集群的演进。本文以嵊州领带产... 详细信息

企业的集群化发展是区域经济发展的重要组织形式,它的发展为企业家的成长和能力培养提供了肥沃的土壤和良好的条件。同时,企业家作为推动产业集群的特殊人力资源,通过其独特的商性以及社会网络推动了产业集群的演进。本文以嵊州领带产业集群为例,探讨产业集群与企业家的之间的互动发展过程,为达到两者双赢局面提供有益的视角。

关键词：产业集群企业家嵊州领带集群

铟湿法冶炼中含酸重金属废水处理的新工艺探讨

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中国科技期刊数据库工业A 2024年第6期 0013-0017页

作者：吴瀚江西铜业铅锌金属有限公司江西九江332500

铟湿法冶炼中所产生的含酸重金属废水会对生态环境产生较为严重的影响。为了更好地进行铟湿法冶炼的含酸重金属废水的处理,本文设计了一种含酸重金属废水的树脂吸附处理新工艺。通过该工艺能够有效去除铟湿法冶炼含酸重金属废水中的酸,... 详细信息

铟湿法冶炼中所产生的含酸重金属废水会对生态环境产生较为严重的影响。为了更好地进行铟湿法冶炼的含酸重金属废水的处理,本文设计了一种含酸重金属废水的树脂吸附处理新工艺。通过该工艺能够有效去除铟湿法冶炼含酸重金属废水中的酸,并实现对重金属离子的回收,有效提升了废水处理的质量,使废水能够满足排放要求。本文将对该废水处理模式的反应机理和工艺流程进行介绍,同时根据该工艺来对某铟冶炼工厂湿法冶金含酸废水进行处理,通过该方式能够有效去除含酸重金属废水中的油类物质,同时能够有效去除含酸废水中的酸,同时,通过该废水处理工艺进行铟湿法冶炼含酸重金属废水处理的废水满足重金属废水排放标准和废水综合治理标准,具有较好的废水处理效果,能够有效处理铟湿法冶炼所产生的含酸重金属废水。

关键词：铟金属冶炼湿法冶炼含酸重金属废水处理新工艺

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过滤洗涤干燥机在银冶炼生产中的应用

中国科技期刊数据库工业A 2024年第7期 0164-0168页

作者：吴瀚江西铜业铅锌金属有限公司江西九江332500

氨浸分银-水合肼还原法是冶炼厂粗炼铜阳极泥中银的常用方法,通过该方式能够将铜阳极泥中98%左右的银进行提炼。氨浸分银-水合肼还原法后需要采用固液分离的方式来进行粗银的提取,冶炼厂主要采用离心机分离或者板框压滤机分离的方式来... 详细信息

氨浸分银-水合肼还原法是冶炼厂粗炼铜阳极泥中银的常用方法,通过该方式能够将铜阳极泥中98%左右的银进行提炼。氨浸分银-水合肼还原法后需要采用固液分离的方式来进行粗银的提取,冶炼厂主要采用离心机分离或者板框压滤机分离的方式来实现固液分离,但是这两种方式都会存在氨气散排的情况,会对现场环境产生影响。为了解决这个问题,本文将广泛应用于医药行业的过滤洗涤干燥机固液分离方式应用于银冶炼生产中,来解决氨气散排问题,结果表明通过过滤洗涤干燥机来进行银冶炼过程中粗银固液分离能够有效降低银冶炼成本,解决氨气散排问题,降低工人劳动强度,全面提升粗银固液分离质量。

关键词：过滤洗涤干燥机银冶炼氨气固液分离