EPB盾构螺旋输送机的参数多目标优化

为了提高EPB盾构螺旋输送机的输送效率,减小输送机螺旋体的磨损并降低运输过程中的功率损耗,结合离散元软件EDEM、NSGA-Ⅱ优化算法和熵权TOPSIS法,提出一种盾构用螺旋输送机结构参数优化方法。通过离散元软件EDEM按照设计好的正交试验进行仿真,得到输送机的质量流率、螺旋体平均磨损量和运行功率性能指标,并对仿真的可靠性进行验证。利用Matlab软件将仿真得出数据进行拟合,建立多个结构参数间的性能指标函数。采用NSGA-Ⅱ算法对螺旋输送机参数进行优化,得到Pareto前沿解集,并由熵权TOPSIS法确定最优解。结果表明:当螺旋输送机安装倾角为24.69°,螺距为613.25 mm,螺旋内径为696.34 mm,螺旋轴径为211.88 mm时,输送机整体性能最好,其他条件相同的情况下,质量流率提高了10.56%,螺旋轴磨损量减小了8.64%,功率损耗降低了6.41%。研究结果对EPB螺旋输送机的设计改进有一定的参考价值。

含碎石黏土地层中盾构螺旋输送机故障分析及应对措施

以东南沿海某地区轨道交通盾构隧道工程为背景,分析了盾构在含碎石黏土地层中掘进时遭遇螺旋输送机故障时的应对措施。由于盾构机洞身范围地层含有大块混凝土,超出了螺旋输送机出土能力极限,引发了螺旋输送机断轴故障。通过螺旋输送机维修及应急加固等措施可恢复盾构机正常功能,相关分析可为类似工程问题的解决提供参考。

土压平衡盾构双螺旋输送机力学机理简析

螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组件,对维持盾构开挖面土压平衡起着至关重要的作用。通常一台土压平衡盾构中只配备一节螺旋输送机,但近来在一些水土压力较大的地区采用土压平衡盾构时,一节螺旋输送机难以平衡地层压力,利用双节串联螺旋输送机来解决土压平衡问题。根据土压平衡原理,建立了双节串联螺旋输送机的力学模型,得出双节串联螺旋输送机底部压力在静力平衡条件下的力学表达式,并在此基础上讨论了双节串联螺旋输送机底部压力与其设备参数及渣土性质参数的相关关系,为合理设计、改造、选用和评价土压平衡盾构双节串联螺旋输送机提供了一个简便的方法。

盾构螺旋输送机液压驱动及控制系统

螺旋输送机是盾构的关键系统之一。该文针对盾构的功能要求设计了螺旋输送机液压系统 ,对液压系统主要参数进行了计算 ,详细介绍了该液压系统的工作原理 。

土压平衡盾构螺旋输送机力学模型简析

利用土压平衡原理,建立了土压平衡盾构螺旋输送机的力学模型,推导出螺旋输送机底部压力在静力平衡条件下的力学表达式,讨论了螺旋输送机底部压力与其设备参数及渣土性质参数的关系,为合理设计、改造、选用和评价土压平衡盾构螺旋输送机提供了一个简便的方法.

煤矿斜井盾构螺旋输送机原位拆卸施工技术

煤矿斜井建设引入盾构工法我国无成功先例,反坡倾斜状态下盾构无扩大硐室原位拆解尚属首次。以某煤矿斜井双模式盾构施工为背景,对盾构无扩大硐室原位拆解关键部件——螺旋输送机拆卸面临的主要问题进行分析,提出螺旋输送机拆解的完整拆卸和分体拆卸两种施工方案,并对两种施工方案拆卸技术进行详细阐述,最后根据本工程特点,采用螺旋输送机分体拆卸施工技术进行施工,确保螺旋输送机快速、安全拆解。

土压平衡盾构螺旋输送机排土及保压作用分析

螺旋输送机的排土和保压作用的发挥对土压平衡盾构的施工安全与效率有重要影响,对其作用机制及影响其作用发挥的因素进行系统的理论分析,并参考工程实测数据,得出以下结论:1)盾构施工中的土压平衡包括土仓内外与螺旋输送机内的压力平衡和进、出土量的平衡,其通过螺旋输送机排土量的控制来实现;2)渣土进入螺旋输送机后,依靠自身重力及与螺杆、叶片和筒壁界面间的摩擦作用来抵抗土仓内的水土压力,保持出渣过程的稳定性;3)渣土性质对螺旋输送机的排土和保压效果有较大影响,主要通过向刀盘前方和土仓内添加改良材料的方法对渣土状态进行调整;4)从螺旋输送机结构分析,可通过减小螺距、采用间断式螺杆或双螺旋输送机3个方面进行改造,以增加保压效果。

盾构螺旋输送机驱动密封故障处理与防护技术

为解决盾构螺旋机驱动密封故障问题,以重庆地区盾构施工情况为依托,结合多台盾构螺旋输送机驱动密封的修复经验,重点分析螺旋输送机驱动密封产生故障的原因:螺旋机设计不合理、螺旋机螺杆倾斜、筒体连接面磨损、螺杆向前蹿动、油脂注入量不足。总结出新的故障处理(螺旋机结构优化、渣土改良、合理选择螺旋机转速、防止空仓掘进、严控加工工艺等)与预防措施(螺旋机叶片修复、改善油脂注入量、更换损坏部件)。为今后盾构施工中处理螺旋输送机驱动密封故障处理与防护技术提供依据。

盾构螺旋输送机液压系统设计

简要介绍了盾构掘进机螺旋输送机的工作原理、结构和功能;以此为基础,依据某地铁施工现场对盾构掘进机提出的技术性能要求,对其螺旋输送机液压系统进行了设计;设计方案经过实际应用验证,具有优良的实用性能,能够很好地满足这一类工程用户的要求。

盾构螺旋输送机的螺旋轴疲劳断裂问题研究

针对盾构机长期工作造成的螺旋输送机的螺旋轴疲劳断裂,基于Fe-safe疲劳分析软件提出了一种预估螺旋轴疲劳寿命的方法。首先建立螺旋轴的静应力的有限元分析模型,根据分析结果确定了应力集中区域。其次,将不同重力方向对应的静应力分析结果代入Fe-safe疲劳分析软件,然后设置螺旋轴的疲劳材料参数,并采用BrownMiller算法计算疲劳寿命。疲劳分析结果表明螺旋轴的疲劳寿命大于107次旋转。最后,通过螺旋输送机的实际运行数据证明了疲劳分析结果的正确性。

土压平衡盾构穿越富水砂层双螺旋输送机控制喷涌技术探讨

对于富水砂层地段,通常选择泥水盾构,但由于整个标段的地质变化、施工场地限制等原因,有时也不得不采用土压平衡盾构,在设计制造时可采取一些措施,如采用双螺旋输送机或对螺旋输送机进行改造等。本文分析了土压平衡盾构穿越富水砂层的风险,介绍了喷涌形成条件及防治方法,并结合广州地铁六号线某区间工程探讨采用双螺旋输送机控制喷涌的施工技术。

基于机器学习的盾构螺旋输送机转速预测研究

盾构机作为地铁施工最重要的工具,目前基本由受过专业培训的盾构司机根据历史经验和人工判断进行控制,盾构机的历史作业数据没有得到充分利用和挖掘。当今社会的数字化进程也要求盾构机能实现智能化与自动化等方面的改变。受自动驾驶技术的启发,文中利用盾构机的历史掘进数据和掘进时传感器检测到的实时数据,针对盾构螺旋输送机的转速控制问题,提出运用树模型、神经网络等机器学习和人工智能方法,对螺旋输送机转速进行预测的研究对于盾构机的智能化和数字化进程具有重要意义。研究结果表明,盾构螺旋输送机的转速预测结果可以接受,为提高控制的稳定性,需要进一步研究以提高控制精度。

基于Herschel-Bulkley流变模型的盾构螺旋输送机保压性能

为准确预测土压平衡式盾构螺旋输送机的保压性能,假定渣土为黏塑性流体材料,对螺旋输送机的进出口压差进行了理论分析,从能量转化的角度解释了保压能力的来源.采用计算流体力学模拟方法对螺旋输送机内渣土的运输进行了定常流计算,其中Herschel-Bulkley模型用于描述渣土材料的流变行为,且运用多重参考系法充分考虑了螺旋叶片的旋转作用,得到了渣土流变参数及螺旋输送机工作参数对保压性能的影响规律,并将模拟结果与室内模型试验结果进行了对比.研究表明:渣土的屈服应力、黏度指数及幂律指数越大,螺旋输送机保压性能越优异,其中黏度指数及幂律指数的影响较为明显;螺旋输送机机械能损失量与螺旋转速和出渣效率基本成正比,转速越快,出渣效率越高,则保压性能越优异,可用二元线性回归模型估测机械能损失量与螺旋转速和出渣效率之间的关系;模拟结果与试验结果的趋势基本一致,Herschel-Bulkley流变模型用于计算螺旋输送机保压性能基本可靠,但模拟结果对保压性能的预估偏保守.基于数值计算结果,提出了螺旋输送机保压性能的优化流程.

盾构螺旋输送机适应性设计智能决策

螺旋输送机作为土压平衡式盾构的重要功能部件之一,常常需要进行设计调整以满足新的工程需求。但是,设计调整容易导致产品指标发生过量变动,进而对产品的可靠性、安全性和可维护性等产生负面影响。为最大化重用已有的、经过工程验证的设计方案,降低设计调整的负面影响,提出了一种盾构螺旋输送机适应性设计智能决策方法。首先,收集盾构螺旋输送机的产品指标和设计参数以构建产品数据集,并通过依赖性分析和相关性分析分别建立其产品指标与设计参数间的依赖性矩阵和相关性矩阵;然后,基于产品指标与设计参数之间的相关性进行层次聚类,得到不同的产品元素集群,进而标定设计调整过程中产品指标变动的影响范围;接着,结合依赖性矩阵和层次聚类结果,识别不同集群中各产品指标所对应的关键设计参数;最后,利用神经网络构建产品指标-设计参数回归预测模型,并通过搜寻得到对新的产品指标需求具有较好适应性的设计参数调整方案。通过对盾构螺旋输送机产品指标的需求值与预测值进行对比分析后发现,其平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为3.9647%,且达成度为96.04%,基本满足设计要求。结果表明,所提出的方法能够准确标定盾构螺旋输送机产品指标变动的潜在影响范围,可有效识别产品指标所依赖的关键设计参数,并实现关键设计参数的智能求解,其不仅可为盾构螺旋输送机的适应性设计提供决策支持,还可为满足个性化、差异化需求的产品适应性设计提供技术借鉴。

土压平衡盾构机螺旋输送机液压系统功能分析

盾构机是具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械。本文就北京地铁施工中所使用的一种直径10.22 m土压平衡盾构机的螺旋机液压系统,对其功能、原理、设计进行分析。

基于宾汉姆流体的土压平衡盾构螺旋输送机排土量研究

为确保土压平衡盾构掘进过程中有效控制排土量,须考虑螺旋输送机构造特征和渣土性质对其影响。将改良后流塑性状态的渣土假设为宾汉姆流体,并基于螺旋输送机构造沿其螺旋排土方向展开成一长条形的长方体排土模型的基础上推导盾构螺旋输送机的理论排土量计算公式。通过对排土量影响因素进行分析表明:1)排土量受开挖面支护压力、渣土的初始剪切屈服应力影响较大,而受渣土的塑性黏度影响较小;2)随着隧道埋深和开挖面支护压力的增加,改良渣土的流塑性降低。将该理论成果应用于指导广州地铁21号线浅覆土全断面砂土地层某区间隧道盾构掘进中的渣土改良,开挖面支护压力保持了稳定,地表沉降控制为5 mm。

浅谈对土压平衡盾构机螺旋输送机系统的改造

螺旋输送机系统在土压平衡盾构机施工中扮演着重要角色,其性能好坏直接影响着盾构机的安全可靠及整机掘进作业效率。本文就盾构机螺旋输送机在施工中常见的几种安全隐患、使用不便等情况进行分析,研究相应的改造方案与措施,对螺旋输送机进行进行了优化改造,供业内同行参考。

浅谈盾构螺旋输送机螺旋轴的加工制造

螺旋输送机作为土压平衡盾构机实现渣土输送及土压平衡功能的关键零部件之一,为了减少其在多变且恶劣地质工况下因过度磨损和断裂而引起故障发生,通过选择焊接性能优良的材料、采用先进的焊接工艺技术保证同心度以及不同的耐磨措施,改善螺旋输送机的性能,达到了延长螺旋输送机使用寿命的效果。

φ6.28m土压平衡盾构螺旋输送机参数确定及控制

文章通过对广州市轨道交通六号线东黄标段使用的φ6.28m土压平衡盾构机用螺旋输送机主参数的分析,阐述了螺旋输送机出土能力的理论计算、螺旋输送机长度及螺旋输送机转速等主要设计参数的确定依据和方法,并阐述了如何运用螺旋输送机的控制系统调节土压力和排土量的大小,维持开挖面压力平衡,有效控制地表变形,保证掘进施工正常进行。

土压平衡盾构螺旋输送机配置选型研究

螺旋输送机是土压平衡盾构的排土装置,是土压平衡盾构的重要组成之一。它具有排渣、形成土塞保持土仓内土压稳定、通过控制排土速度实现动态土压平衡稳定开挖面三大功能。根据不同的施工水文地质条件,对螺旋输送机进行正确地配置选型,是盾构方案设计过程中的关键环节之一。若配置不当,将会造成喷涌、磨损、无法在掘进中途维修等严重后果,导致盾构施工无法正常进行。在介绍螺旋输送机工作原理、受力特征的基础上,结合不同的盾构施工水文地质条件对螺旋输送机配置选型进行分析研究,提出了土压平衡盾构螺旋输送机配置选型标准,并重点讨论针对复合地层的螺旋轴耐磨块结构设计。最后以成都为代表的砂卵石地层为例对该地区地铁隧道盾构施工的螺旋输送机进行配置选型。