XTR260硬岩掘进机双螺旋截割头螺旋升角对截割效果的影响研究

为进一步探寻XTR260硬岩掘进机双螺旋截割头部位的优化路径,结合该部位的运行工况与设计图纸,应用Pro/E三维建模软件建立其实体模型;应用有限元分析软件ANSYS和力学分析软件LS-DYNA,对其在不同螺旋升角参数下的力学性能进行初步分析.分析结果显示,当螺旋升角为14°时,截割头能够同时在钻进与横切两种截割工况下均具有较优的性能.该研究结果将为今后的硬岩掘进机双螺旋截割头的参数设计优化提供一定的参考借鉴.

SBM竖井硬岩掘进机出渣优化

SBM竖井硬岩掘进机是中铁工程装备集团研发的一种竖井开挖的新型设备,但在现场应用中存在不足。例如该设备的出渣系统经常性出现问题,严重减低设备的利用率并提高了设备故障率,因此可通过对出渣系统的优化来提高设备利用率并减低设备故障率,创造更多的价值。

浅谈TBM硬岩掘进机的刀具管理

在全断面隧洞掘进机中,硬岩掘进机(TBM)是最为主要的掘进机种类,在地下岩石隧道的施工中有着极为广泛的应用。对TBM刀具在隧道掘进工作中的基本工作原理、破岩方法以及失效情况进行了综合分析,结合实际情况提出了在TBM施工中需要注意的关键性问题,并提出了解决这类关键性问题的具体方法,为全面加强TBM刀具的科学化管理效率提供有效的指导意见,以期最大化提高TBM在工作中的掘进效率,减少隧道施工中的成本投入水平。

EBZ260H硬岩掘进机截割臂改进及应用

介绍硬岩掘进机截割臂的结构,分析截割臂在掘进作业中经常出现的花键磨损,螺栓切断和漏油的故障,针性做改进设计,并在实际使用时取得非常好的使用效果。

硬岩掘进机盘型滚刀回转破岩仿真研究

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60mm,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。

硬岩掘进装备支撑系统界面接触刚度非线性特性

隧道岩石表面形貌和岩石力学特性对撑靴接触界面刚度特性关系密切。根据隧道岩石形貌特点,采用分形数学模型分析不同分形参数与表面粗糙度之间的关系,通过投影方法建立三维隧道岩石粗糙表面数值分析模型。考虑岩石隧道表面粗糙度,岩石力学特性、撑靴数量以及复合岩层等工况,分析不同参数下撑靴载荷与法向接触刚度之间的关系。结果表明:掘进装备的支撑系统界面法向接触刚度随着法向力、分形维数、弹性模量的增大而增大,随着特征尺度系数的增大而减小;撑靴数量的增加会带来界面法向刚度增加。在相同载荷下,双撑靴的接触刚度接近单撑靴接触刚度的两倍;岩石成分比例相同时,其法向刚度最小;当岩石成分比例不同时,较小弹性模量岩石成分越高,其法向刚度越大;岩石成分比例不同的情况下,其法向刚度相差不大。

基于Pro/E和ANSYS的硬岩掘进机截割机构的有限元分析

为了研究硬岩掘进机截割机构在外载荷作用下的应力应变特性,应用Pro/E软件对某型掘进机截割机构进行建模,利用接口将模型导入ANSYS,进行网格划分,建立有限元模型。通过某型硬岩掘进机进行有限元分析表明,当截割f=14的岩石时,该机截割机构的最大变形量为2.7mm,位于截割头前端,最大应力为248MPa,发生在悬臂升降油缸的销孔处。所得结论为改进硬岩掘进机截割机构、改善其受力状况和工作性能、延长使用寿命提供了依据。

液体黏性离合器在全断面硬岩掘进机刀盘驱动中的运用

针对全断面硬岩掘进机(Tunnel boring machine,TBM)掘进中刀盘被困的现象,设计出一种新型的TBM刀盘驱动技术,主要特征是:正常掘进工况下采用变频电动机驱动,当刀盘被困时,脱困装置和变频电动机共同驱动.脱困装置由定速电动机和液体黏性离合器组成,液体黏性离合器一方面可以比例控制电动机的扭矩输出,另一方面可以允许定速电动机的输出轴和离合器的输出轴之间存在滑差,防止刀盘未转动时定速电动机发生堵转。通过计算分析可知:新型刀盘驱动的脱困性能相对于现有的驱动方式具有明显的提升。新型刀盘驱动的关键技术是液体黏性离合器的控制,需要分析离合器的温升特性,并基于此提出离合器的扭矩控制线路。为了实现扭矩按预定控制路线变化,对离合器的扭矩传递机理开展初步研究。新型刀盘驱动系统的仿真结果表明,该系统比现有驱动系统在脱困性能方面有大幅度提升。

硬岩掘进机技术发展与趋势

结合施工案例,对近几年国内应用的TBM设备进行总结,从TBM整机寿命、机型、刀盘性能、主轴承密封与润滑、残渣清理等方面对TBM技术的新特色及其发展趋势进行分析。TBM整机使用寿命延长、连续施工能力大大提升;TBM对工程条件的适应性不断提高,出现了多种机型并存的局面;刀盘性能和寿命都得到了较大改善,性价比越来越高;主轴承密封形式有了较大进步,并且密封位置相对可调,有利于保证密封效果、延长使用寿命;残渣清理方式逐步向机械化发展,其应用效果不断提升。对TBM从多个方面进行了人性化设计,TBM技术将在地下工程施工中发挥越来越重要的作用。

硬岩掘进机液压弯管振动功率流研究

针对硬岩掘进机(TBM)强振动环境下的液压弯管传递效率降低和损坏的问题,提出了以振动功率流的方法来研究管道的振动特性.首先,根据应力与功率的关系,建立了弯管振动功率流计算模型.然后,通过仿真分析探究了不同基础振动参数和弯管结构参数对弯管的应力影响规律,并给出了弯管的总功率和振动功率流的计算方法.最后,采用正交试验分析了弯管结构参数的影响主次顺序,优化了管道的结构参数并使管道振动功率流降低了30.52%,同时提出了基础振动下弯管的设计流程.结果表明,本文所提出的分析方法能为基础振动下弯管的设计和选型提供理论依据.

硬岩掘进机可掘进性分级性能预测模型的建立及实施

硬岩掘进机(TBM)性能预测是关于掘进机选型、设计和施工的核心问题。文中基于复杂地质条件下TBM掘进性能分级预测的前期研究工作,提出依托样本数据,建立在不同岩体可掘进性等级条件下,以特定岩体掘进指数(SRMPI)为性能预测指标,融合地质、施工等领域参数的TBM性能预测模型。在此基础上,通过模型细化和科学推导得到TBM其他系统级性能指标,从而建立完备的TBM性能预测体系。将所建模型应用于兰渝铁路西秦岭隧道工程的某一施工标段,预测结果验证了该模型的科学性、有效性和指导施工的可操作性。

横轴式硬岩掘进机振动信号测试及分析

改善掘进机的振动特性一直是掘进机研究的重点,尤其是硬岩掘进机。根据掘进机实际工况,对EBH300(A)型硬岩掘进机进行了井下振动实测,研究了整机振动强度分布并对振动频率结构进行了分析。由于回转台在掘进机结构中起着举足轻重的作用,因此重点分析了回转台处的振动特性。结论对于了解和研究掘进机的振动特性提供了实测数据的支持。

硬岩掘进机破碎机构布置方法

针对传统镐齿破碎岩石的损耗严重,提出一种冲击滚压破碎方式.其结构采用冲击机构和滚压机构配合破碎岩石,考虑影响硬岩掘进机刀具的寿命、可靠性、掘进效率因素,采用多学科优化方法构建硬岩掘进机破碎机构布置关系,并以全局协调优化为主导,总体协调优化参数,对破碎机构的布置进行冲击参数、刀具受力、切削参数、围岩属性的匹配研究.研究结果表明:该硬岩掘进机破碎机构布置方法可行,降低了硬岩掘进机能量消耗、刀具的磨损,提高了掘进效率,使整机性能达到最优.

硬岩掘进机在中国的发展与展望

背景 山岭隧道作为跨越复杂地形的特殊形式,在交通行业中承担着越来越重要的角色。山岭隧道具有地质复杂、岩石硬度高等特点,若采用传统的机械法施工,常常导致开挖困难、进度较慢,且施工过程中常常伴有高岩爆等危险现象。硬岩掘进机（TBM）由于切割能力强、连续施工性优越、操作简单等优点,在现代山岭隧道的施工过程中承担着不可或缺的作用。硬岩掘进机在中国的发展意义重大。

基于离散元分析的夹矸煤层硬岩掘进机载荷分析

考虑到硬岩掘进机作业时经常会穿越一些多种地质条件共存的工况环境,使得传统的分析方法得不到更为准确的刀盘载荷,文中使用EDEM三维离散元仿真软件建立夹矸的复杂地质条件,并使用ANSYS与EDEM联合仿真方法得到硬岩掘进机的刀盘受力情况,采用黏结模型Hertz-Mindlin来模拟煤岩的物理状态。同时用Archard模型来模拟颗粒和外壳接触模型,借助于Add-in在有限元分析软件中所嵌入的耦合接口,在有限元分析软件读入截割载荷的过程中,同步构建与结构分析模型的联系。最后通过不同地层条件下的刀盘载荷仿真可知,随着夹矸层比例的增大,硬岩掘进机刀盘承受的载荷越大,即需要提供的驱动载荷越大;随着夹矸层位置越靠近刀盘中心,硬岩掘进机刀盘承受的载荷越小,即需要提供的驱动载荷越小;当夹矸层由竖直变为水平时,硬岩掘进机刀盘承受的载荷逐渐增大,即需要提供的驱动载荷逐渐增大。

硬岩掘进机(TBM)在我国隧道施工市场的推广应用

TBM是目前长大隧道施工最先进的大型工厂化成套设备,具有安全、快速、环保等诸多优势,在发达国家已经成为隧道施工的首选设备,但在我国却一直无法大范围推广应用,对于提升我国隧道施工技术水平极为不利。透过TBM在我国的应用现状,分析存在的问题,探讨其未能大范围推广应用的原因,探索出推广应用TBM法施工的措施,并提出正确对待TBM的适用范围、合理降低设备成本、科学筹划工期、编制合理的工程造价等建议。

EBZ200H型硬岩掘进机在裴沟矿的应用

针对岩巷掘进施工中掘进效率低、工序麻烦、故障率高等问题,郑煤集团引进了EBZ200H型硬岩掘进机。该掘进机可截割高硬度的半岩和全岩巷道,可以大幅度提高全岩巷道的掘进工作效率,改善操作者的工作环境,极大地降低操作者的工作强度。介绍了EBZ200H型硬岩掘进机在L7灰岩中快速掘进的应用及特点,并对使用中存在的问题提出了改进意见。

硬岩掘进机截割头运动学特性分析研究

针对截割头的钻进和摆动(以左右摆动为例)2种工况,在截割路线和位置移动变化等运动特性易于被直接表述的固定和动态空间坐标系中建立相应的运动学数学模型,分析得到速度、加速度等相关参数的影响因子。在此基础上,运用MATLAB仿真软件对截割头运动学特性进行了模拟仿真分析,对仿真结果进行整合分析,得出与实际工况条件相符的截齿运动轨迹、速度、加速度及合速度变化曲线,确定截割头向前掘进的合理速度值。

敞开式硬岩掘进机在软弱围岩中的施工技术

本文简述了敞开式硬岩掘进机的特点,详述了在西安南京线磨沟岭隧道中利用硬岩掘进机在软弱围岩地质条件下的施工方法、技术措施。

全断面硬岩掘进机的推进速度自适应控制

针对全断面硬岩掘进机(TBM)在掘进过程中负载的不确定性和突变性的问题,提出了一种基于BP神经网络的PID控制策略,增强了推进速度对负载扰动的抑制能力。在分析TBM液压推进系统原理和实际掘进参数的基础上,建立了TBM液压推进系统数学模型,设计了基于BP神经网络的TBM推进速度PID控制器,并采用AmeSim和Matlab联合仿真工具搭建TBM推进系统模型,验证不均匀负载突变下推进速度的控制效果。仿真结果表明:相比于传统PID控制,所提出的控制器能减小不确定性扰动对控制系统的影响,并快速跟踪设定值,实现对TBM推进速度的精确控制。