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基于TBM扩径挖掘的刀座结构设计及改进

施工技术（中英文） 2023年第5期52卷 90-96页

作者：周俊东王泽江徐健王彦军中铁十九局集团第一工程有限公司辽宁辽阳111000 大连理工大学机械工程学院辽宁大连116000

在新疆某引水工程某隧道施工过程中,针对TBM在掘进不良地质时,围岩大变形、掌子面坍塌导致的卡机问题,提出基于边滚刀外移的TBM刀盘结构扩径改造方案。设计添加垫块的边滚刀超挖刀座,并对其结构进行有限元仿真,结果表明超挖楔块与刀轴... 详细信息

在新疆某引水工程某隧道施工过程中,针对TBM在掘进不良地质时,围岩大变形、掌子面坍塌导致的卡机问题,提出基于边滚刀外移的TBM刀盘结构扩径改造方案。设计添加垫块的边滚刀超挖刀座,并对其结构进行有限元仿真,结果表明超挖楔块与刀轴接触面所受应力过大,超出楔块材料的许用屈服强度。依据仿真结果,对超挖刀座中的不合理零件进行结构改进,改进后最大应力下降32.5%,最大变形下降67.1%,整体受力状况得到改善。

关键词：隧道掘进机卡机扩径改造有限元分析仿真刀座结构改进

随机载荷作用下刨煤机刀座动态特性及疲劳寿命分析

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机械强度 2020年第2期42卷 464-468页

作者：田震荆双喜赵丽娟张建军周口师范学院机械与电气工程学院周口466000 河南理工大学机械与动力工程学院焦作454000 辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 国家能源采掘装备研究实验中心张家口075025

为研究刨削过程中刀座在随机载荷作用下的动态特性及其疲劳寿命,根据BH38/2×400型刨煤机应用煤层煤样性质结合刨煤机结构及其运动参数,利用项目组编制的"刨煤机设计计算系统"软件计算出了刨刀受到的随机载荷,并将刨刀所受载荷施加给刨... 详细信息

为研究刨削过程中刀座在随机载荷作用下的动态特性及其疲劳寿命,根据BH38/2×400型刨煤机应用煤层煤样性质结合刨煤机结构及其运动参数,利用项目组编制的"刨煤机设计计算系统"软件计算出了刨刀受到的随机载荷,并将刨刀所受载荷施加给刨煤机多体系统模型进行仿真。仿真得到了刀座在工作过程中的动应力及变形情况,通过对刀座应力信息进行雨流计数处理预测出刀座的疲劳寿命。研究结果表明:在与煤发生复杂力学作用下,刀座受力具有非线性的特点;刀座矩形通槽与刨刀背脊接触位置以及刨刀安装方形螺钉所在位置承受较高动应力;采用雨流计数法对刀座累积疲劳损伤进行分析,预测得到刀座疲劳寿命约为475.7 d;通过对刨削试验测得的刨削阻力与计算值进行比较,结合刨煤机实际应用情况,验证了仿真结果的准确性。

关键词：刨煤机刀座随机载荷动态特性疲劳寿命

一种适用于机器人换刀的新型滚刀刀座设计与分析

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隧道建设（中英文） 2020年第S2期40卷 319-324页

作者：徐姣姣杨航郜卫鹏范亚磊中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016

针对传统刀具更换动作复杂、机器人无法快速拆装刀具的问题,分析传统刀具卡块式紧固方式的受力特点,进行联动传动链与结构尺寸综合设计,开发一种连杆闭锁刀具紧固结构,实现机器人一次动作完成刀具快速拆装。利用有限元技术和接触理论,... 详细信息

针对传统刀具更换动作复杂、机器人无法快速拆装刀具的问题,分析传统刀具卡块式紧固方式的受力特点,进行联动传动链与结构尺寸综合设计,开发一种连杆闭锁刀具紧固结构,实现机器人一次动作完成刀具快速拆装。利用有限元技术和接触理论,建立刀座紧固力学模型,研究刀座设计参数对刀座结构性能和紧固性能的影响关系;通过ANSYS Workbench平台,分析掘进工作状态下刀座应力分布和变形量,验证新型刀座静强度可靠性。经分析,新型刀座能够实现机器人一次位姿调整下刀具快速拆装,且满足掘进机施工对刀座系统的力学性能要求。

关键词：盾构刀座换刀作业机器人

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硬岩掘进机刀座装配工艺技术

矿山机械 2014年第4期42卷 137-139页

作者：徐怀政毕俊青付晓蓉洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳471039

刀盘是硬岩掘进机中的关键部件,在隧道掘进过程中,具有开挖和稳定掘进面等功能。刀座在刀盘中的位置精度直接影响到滚刀的受力状况和滚刀的磨损,最终影响到隧道的掘进速度。因此,在刀盘制造过程中,必须对滚刀座装配的位置精度进行控制,... 详细信息

刀盘是硬岩掘进机中的关键部件,在隧道掘进过程中,具有开挖和稳定掘进面等功能。刀座在刀盘中的位置精度直接影响到滚刀的受力状况和滚刀的磨损,最终影响到隧道的掘进速度。因此,在刀盘制造过程中,必须对滚刀座装配的位置精度进行控制,以达到延长滚刀使用寿命,提高隧道掘进效率的目的。由中信重工自主研发的?5 m硬岩掘进机的刀盘为面板式结构,刀座插入面板方孔内,并与刀盘面板及对应的肋板焊接成整体。刀盘上装有中心刀、正刀及边刀等共36把滚刀。滚刀通过楔块和连接螺栓压紧在刀座上。滚刀装配后。

关键词：硬岩掘进刀座刀盘位置精度端面跳动掘进速度隧道掘进肋板中信重工装配工艺

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TBM刀座结构疲劳寿命分析

TBM刀座结构疲劳寿命分析

作者：卜瑞天津大学

学位级别：硕士

随着隧道工程建设在当今社会的高速发展,全断面硬岩隧道掘进机(Full face rock tunnel boring machine,TBM)隧道施工法已经成为当代地下工程建设最主要的施工法之一。TBM在施工掘进过程中,刀盘盘体与岩石直接作用,由于破岩方式的原因,... 详细信息

随着隧道工程建设在当今社会的高速发展,全断面硬岩隧道掘进机(Full face rock tunnel boring machine,TBM)隧道施工法已经成为当代地下工程建设最主要的施工法之一。TBM在施工掘进过程中,刀盘盘体与岩石直接作用,由于破岩方式的原因,刀盘会产生强烈振动,极易发生疲劳损坏。刀盘系统是TBM破岩时的最关键部件,其维修和更换不仅费用高而且周期长,因此有效分析其疲劳寿命对于工程降本及提高施工效率具有积极作用。工程研究表明TBM刀盘典型结构-刀座裂纹的产生是导致TBM刀盘结构失效的一种最常见的方式。为了研究分析TBM刀座结构的疲劳寿命,本文主要研究内容如下:(1)TBM刀座有限元分析:首先分析疲劳损伤机理和主流的焊接结构疲劳寿命分析方法,然后建立了TBM刀盘含焊缝典型结构-刀座的模型,并对刀座模型进行了相应的有限元分析。(2)基于等效结构应力的TBM刀座疲劳寿命分析:结合有限元分析解和试验载荷历程,可以获得动应力载荷时间历程,接下来使用验证了网格不敏感性的Verity法和传统的名义应力法计算了模型的疲劳寿命,分析了沿刀盘径向不同位置载荷对刀座疲劳寿命的影响以及三向载荷对疲劳结果的影响。(3)非线性疲劳损伤模型研究:针对当前主流疲劳寿命的分析方法都是基于线性损伤累积准则进行的情况,本文对有关疲劳非线性疲劳累积损伤模型进行了专门的研究推导,得到了单轴非线性损伤累积模型、多轴成比例非线性累积损伤模型和多轴任意载荷非线性累积损伤模型,并使用得到的单轴非线性模型对刀座模型进行了疲劳寿命分析。结果表明TBM刀盘中心滚刀载荷计算得到的刀座疲劳寿命较高,其余位置载荷计算得到的刀座整体疲劳寿命较低,且随着载荷所处位置径向距离的减小,对应得到的刀座疲劳寿命也在下降;三向载荷中侧向力造成的疲劳损伤远大于正推力和滚动力;非线性疲劳损伤由于考虑了载荷间相互作用造成的损伤,计算得到的疲劳寿命考虑的因素更多。上述计算结果可以为TBM刀盘设计可以提供有效参考。

关键词： TBM刀盘刀座疲劳寿命等效结构应力非线性疲劳损伤累积

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小型盾构机锥形刀盘设计的论证

机械管理开发 2023年第4期38卷 78-79,84页

作者：刘斌贾平辽宁通用重型机械股份有限公司辽宁调兵山112700 辽宁铁法能源有限责任公司辽宁调兵山112700

目前,常见的刀盘结构有面板式和辐条式两种基本形式,以及介于二者之间的幅板式刀盘,其基本外形都为平面圆盘形状。刀盘的作用是开挖土体、稳定工作面等功能。由于工程环境恶劣,受力复杂,刀盘型式及结构关系到盾构的开挖效率、使用寿命... 详细信息

目前,常见的刀盘结构有面板式和辐条式两种基本形式,以及介于二者之间的幅板式刀盘,其基本外形都为平面圆盘形状。刀盘的作用是开挖土体、稳定工作面等功能。由于工程环境恶劣,受力复杂,刀盘型式及结构关系到盾构的开挖效率、使用寿命及刀具费用。刀盘配置及选型主要依赖于工程条件,不同的环境采用不同的刀盘形式,但在很大程度上还依赖工程经验。

关键词：刀盘滚刀面板式辐条式掘进刀座

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新型铝带缝合机质量控制要点及结构优化

有色金属加工 2022年第4期51卷 55-56页

作者：陈郭宝中色科技股份有限公司河南洛阳471039

文章主要介绍了新型铝带缝合机的结构特点,重点阐述了缝合机主要零件在制造过程中需要注意的关键点,同时对现有结构存在的问题进行了分析并给出了优化建议。

关键词：铝带缝合机刀具刀座机架

敞开式TBM刀盘刀座失效原因分析及在役修复技术

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焊接技术 2018年第6期47卷 100-102页

作者：程元义中国铁建重工集团有限公司湖南长沙410100

刀盘是敞开式TBM最重要的部件之一,作为承力部件,刀座受到滚刀掘进过程中的压力以及扭矩影响,受力载荷复杂多变,极易出现焊缝开裂以及受力面压溃现象,最后影响到施工生产,甚至工程失败。在此情况下需要对刀盘失效原因进行分析,并制订出... 详细信息

刀盘是敞开式TBM最重要的部件之一,作为承力部件,刀座受到滚刀掘进过程中的压力以及扭矩影响,受力载荷复杂多变,极易出现焊缝开裂以及受力面压溃现象,最后影响到施工生产,甚至工程失败。在此情况下需要对刀盘失效原因进行分析,并制订出在役修复技术方案,以便在工地现场对刀盘进行维修改造。

关键词：刀盘刀座焊缝开裂失效

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袋成型-充填-封口机刀座失效分析

天津职业技术师范大学学报 2018年第1期28卷 12-16页

作者：刘艳梅王铁钢王书源冯辉刘源戚厚军天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室天津300222 天津一重电气自动化有限公司天津300457 中国科学院金属研究所沈阳110016

针对袋成型-充填-封口机工作一段时间后出现封口不牢或封口不平整导致封口质量不合格的问题,对比分析了两种封口机刀座基体和表面防护层的化学成分、显微组织及显微硬度,并分析了热传导性能及耐磨性能。结果表明:两种封口机热处理制度不... 详细信息

针对袋成型-充填-封口机工作一段时间后出现封口不牢或封口不平整导致封口质量不合格的问题,对比分析了两种封口机刀座基体和表面防护层的化学成分、显微组织及显微硬度,并分析了热传导性能及耐磨性能。结果表明:两种封口机热处理制度不同,其中一种封口机为退火组织,并且组织均匀;另一种封口机组织为调质不良的组织。两种封口机的刀座都进行了表面强化,其中一种封口机刀座强化层为镍磷镀层,强化层厚度均匀结构致密;另一种封口机刀座的表面存在处理层,但处理层厚度不均匀、不连续。封口机刀座的镍磷镀层磨损及刀座内部金属裸露是导致刀座封口失效的原因。

关键词：封口机刀座失效原因防护层