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硬岩掘进机盘型滚刀回转破岩仿真研究
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:U455[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]天津大学机械工程学院,天津300072, [2]天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室,天津300072
  • 相关基金:国家自然科学基金(51275339)和国家重点基础研究发展计划(973计划,2013CB035402)资助项目.
中文摘要:

硬岩掘进机上盘形滚刀在实际破岩过程中既随刀盘公转,又绕自身轴线自转,是一个复杂的运动过程。滚刀在破岩过程中受到的作用力的计算是进行刀盘设计和推进系统设计的重要依据。针对硬岩掘进机盘型滚刀破岩过程分析和计算的复杂性,应用ABAQUS软件中多体动力学原理建立滚刀组合回转破岩的有限元模型,模型中采用无限元网格施加无反射边界条件,消除模型大小对仿真结果的影响。通过分析计算滚刀破岩中所受的作用力,研究了滚刀回转破岩的刀间距及相位差。仿真结果表明,对于所选用的岩石类型,其最优刀间距为60 mm,此时滚刀受到的滚动力最小,破岩质量最大,破岩比能最小;相邻滚刀的最佳相位差为120°,破岩质量最大,比能最小。研究为硬岩掘进机上刀盘刀具的布局研究奠定了基础。

英文摘要:

The rock cutting process of the disc cutters on the hard rock TBM is a complex motion process, the disc cutters not only need revolution, but also need rotation around its own axis. In the cutting rock process, forces on disc cutters are important basis of cutterhead design and propulsion system design. For the complexity of analysis and calculation of the rock fragmentation process, the multi-body dynamics method of the ABAQUS software is applied to establish the revolving cutting rock FEA model. In the finite element model, the infinite element is used as the infinite transmitting boundary condition to prevent unexpected fallure induced by reflected stress wave, and to exclude the scale effect associated with the finite dimensions of the rock model. In the process of research, the cutters spacing and phase angle in the rotary cutting are studied while the analysis cutters forces. The results show that for the chosen rock type the optimal cutter spacing is 60 mm, the rolling force is minimum and the broken rock mass is the largest while the specific energy is the least. The phase difference is 120 degrees for the chosen rock type. This study lald a foundation for the cutter layout design.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603