盾构刀盘设计分析与高效掘进技术研究

【摘要】随着我国城市建设的不断发展,城市交通成为当下最主要的问题之一,为此各大城市都已经计划或者完成部分地铁的修建工程。盾构作为其施工设备,目前在我国已经取得了一定的发展,我国的地铁建设也取得了初步的成就。我国也建立了盾构技术研究所,为盾构的自主设计和研究提供基础。盾构刀盘的设计制造和刀盘上刀具的布置仍然是限制我国盾构技术发展的主要因素。因此,为了盾构刀盘的设计研究技术更好的发展,本文对盾构机刀盘以及刀具配置进行了研究,具体的内容如下：研究了盾构机刀盘的主要形式,对每一种刀盘形式的应用作了详尽的分析,针对我国不同的地层条件,选择合适的刀盘形式,为刀盘的进一步设计作准备。同时就刀盘上的主要刀具做了分析介绍,包括切削类刀具和滚刀,分析了每一种刀具的形式和功能,通过不同刀具的对比,在刀盘设计中配置合适的刀具。研究和分析了主切削刀具的切削形式以及运动特性,根据运动特性建立的滚刀的受力预测模型,并分析了盾构在掘进过程中刀具的主要磨损形式,针对磨损形式对刀具磨损提出了合理的建议。分析了滚刀的破岩原理以及滚刀进行破岩的条件,给出了滚刀刀间距的计算方法,为滚刀的配置提供理论依据。介绍了目前国内外几种滚刀破岩的预测模型,并作了对比。分析了滚刀的主要磨损方式,详细分析了非正常磨损的原因。针对不同的刀盘形式,研究了刀具的配置方法和原则,并对刀盘的设计布置模型进行了简化。并通过实例进行验证其合理性。本文最后通过杭州地铁四号线地铁,根据其地质条件,对盾构机的刀盘进行选型,并计算了扭矩和推力,通过有限元分析刀盘在正常和最大推力下的基本工况,验证了刀盘的合理性。
【作者】俱攀武；
【导师】陈惠贤；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及自动化，2014，硕士
【关键词】盾构刀盘；刀具磨损；高效掘进；

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