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北山1号TBM刀盘破岩振动影响参数分析
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作者 段志远 龚秋明 +4 位作者 王驹 马洪素 黄流 刘东鑫 彭治元 《世界核地质科学》 CAS 2024年第4期805-816,840,共13页
隧道掘进机在掘进过程中,刀盘破碎岩石会产生振动,刀盘振动对TBM机械与施工会造成负面影响。依托甘肃北山地下实验室斜坡道工程TBM施工段,在北山1号TBM上搭载振动监测系统,通过跟踪现场施工和开展掘进试验,收集研究区段的隧道设计工况... 隧道掘进机在掘进过程中,刀盘破碎岩石会产生振动,刀盘振动对TBM机械与施工会造成负面影响。依托甘肃北山地下实验室斜坡道工程TBM施工段,在北山1号TBM上搭载振动监测系统,通过跟踪现场施工和开展掘进试验,收集研究区段的隧道设计工况信息、围岩信息、掘进参数与刀盘振动信息。开展不同隧道设计工况、围岩类别、掘进参数对刀盘破岩振动的影响分析。研究结果表明:1)隧道转弯段与直线段的TBM刀盘振动强度、主振频率具有一定差异,转弯段TBM刀盘振动强度更大、主要频率更高;2)不同围岩类别下,转弯段刀盘振动主振频率差异较大,而直线段差异较小;3)随着推力、转速的提高,刀盘的振动强度增大,但刀盘三轴振动主振频率不发生改变。 展开更多
关键词 隧道掘进机(tbm) 北山地下实验室 北山1号tbm 刀盘 破岩振动
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TBM刀盘连接螺栓载荷工况及其连接可靠性技术
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作者 刘德乐 邓立营 +3 位作者 倪志华 赵向波 杜立杰 杨刚 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第4期56-64,共9页
针对TBM在掘进过程中存在刀盘连接螺栓易断裂问题,文中对TBM刀盘直径与主轴承选型,以及刀盘连接螺栓连接可靠性进行研究。以某隧道工程为依托,首先通过建立TBM刀盘受力模型,进一步分析了刀盘连接螺栓在4种复杂工况下所承受的载荷;其次... 针对TBM在掘进过程中存在刀盘连接螺栓易断裂问题,文中对TBM刀盘直径与主轴承选型,以及刀盘连接螺栓连接可靠性进行研究。以某隧道工程为依托,首先通过建立TBM刀盘受力模型,进一步分析了刀盘连接螺栓在4种复杂工况下所承受的载荷;其次对刀盘连接螺栓的疲劳强度进行校核,为主轴承选型提供理论原则与依据;最后通过ANSYS仿真软件分别分析了刀盘连接螺栓受力模型优化前与优化后螺栓的结构强度与刚性。结果表明:优化后螺栓受到的最大应力减小46.3%,总变形量减小8.6%。同时验证:在主轴承偏小的情况下,刀盘连接螺栓在脱困工况下最容易断裂。 展开更多
关键词 tbm刀盘连接螺栓 载荷工况 刀盘连接螺栓校核 有限元分析
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基于数值仿真技术的TBM刀盘系统强度可靠性分析
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作者 韩美东 王娜 黄昊 《南昌航空大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期85-92,112,共9页
刀盘作为全断面岩石隧道掘进机(Full Face Rock Tunnel Boring Machine,TBM)的直接开挖部件,承受刀具破岩的全部载荷,其强度可靠性是评价TBM刀盘性能的重要指标。受复杂地质条件及刀岩相互作用机制的影响,刀盘在掘进过程中承受的载荷具... 刀盘作为全断面岩石隧道掘进机(Full Face Rock Tunnel Boring Machine,TBM)的直接开挖部件,承受刀具破岩的全部载荷,其强度可靠性是评价TBM刀盘性能的重要指标。受复杂地质条件及刀岩相互作用机制的影响,刀盘在掘进过程中承受的载荷具有很强的随机性,故在单一特定工况下研究刀盘的强度性能已无法满足工程需求。鉴于此,本文建立一套随机载荷作用下TBM刀盘强度可靠性的分析方法。基于刀盘-岩石耦合计算模型获取掘进过程中刀具的破岩载荷;对破岩载荷进行统计分析,得到其分布特性及对应参数,并以此为依据构造刀具破岩的随机载荷,采用蒙特卡罗法对刀盘强度的可靠性进行分析。结果表明:安装半径最大的两把正滚刀的破岩载荷对刀盘强度失效的影响最为显著,其权重可达2/3;在常规岩层下高速施工或在硬岩地层维持正常开挖速度,都将显著降低刀盘的强度可靠性。研究结果可为刀盘的地质适应性设计及TBM施工参数控制提供参考。 展开更多
关键词 tbm刀盘 随机载荷 蒙特卡洛法 强度可靠性 数值仿真
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完整极硬岩条件下TBM连续高效破岩技术
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作者 林弟涛 《国防交通工程与技术》 2024年第3期77-81,42,共6页
以某项目螺旋斜坡道工程为背景,分析了影响TBM在完整极硬岩条件下连续高效掘进的因素,提出设计高效耐磨的刀盘系统,具体包括将刀间距优化至60 mm、刀具额定荷载提升至375 kN、提高刀座强度和耐疲劳性、设置两路冷却系统以控制刀盘刀具温... 以某项目螺旋斜坡道工程为背景,分析了影响TBM在完整极硬岩条件下连续高效掘进的因素,提出设计高效耐磨的刀盘系统,具体包括将刀间距优化至60 mm、刀具额定荷载提升至375 kN、提高刀座强度和耐疲劳性、设置两路冷却系统以控制刀盘刀具温度,并重点强化了刀盘的耐磨性;减小刃宽保证贯入度,将边刀刀圈允许磨损部分外侧加厚2.5 mm。在辅助破岩措施上,控制爆破实现人造裂隙;在连续转弯破岩技术环节上,提高TBM主轴承强度,并不断优化掘进参数进一步提高掘进效率。实践应用效果良好。 展开更多
关键词 tbm 硬岩 破岩效率 刀盘设计 刀间距 耐磨性 主轴承 小转弯半径
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基于BP神经网络的TBM刀盘关键位置应变重构 被引量:1
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作者 霍军周 葛利涵 +1 位作者 张占葛 李高瑞 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1455-1463,共9页
为解决恶劣工况下全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)关键主承力结构应变监测难、监测不准的难题,提出了一种基于BP神经网络和有限元分析的TBM刀盘关键位置应变重构方法.首先,通过静、动力学有限元分析确定了TBM刀盘关键... 为解决恶劣工况下全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)关键主承力结构应变监测难、监测不准的难题,提出了一种基于BP神经网络和有限元分析的TBM刀盘关键位置应变重构方法.首先,通过静、动力学有限元分析确定了TBM刀盘关键位置,并提取了刀盘典型易损特征子结构.其次,基于有限元技术和实验设计(design of experiments,DOE)方法,分别进行了标准件和特征子结构多载荷下静力学有限元分析,并构建了载荷-应变数据库.最后,运用BP神经网络建立了标准样件和刀盘特征子结构的应变重构模型,并进行了标准样件的实验验证.结果表明,重构应变的平均误差为10%,验证了方法的可行性,为TBM刀盘复杂结构的应变重构提供了一种可行的方法. 展开更多
关键词 tbm刀盘 特征子结构 应变重构 BP神经网络 实验设计
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瓦斯治理巷小直径TBM刀盘设计研究——以白龙山煤矿一井为例
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作者 王冰山 王大龙 +5 位作者 汪义龙 陈存强 李永元 李克相 马新根 肖运智 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期306-315,共10页
白龙山煤矿一井为煤与瓦斯双突矿井,采用全断面岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)施工能更好地满足煤矿安全、高效和环保的建设需要,刀盘是决定TBM掘进效率和施工安全的关键部件,其设计是否合理对保障TBM施工效率与煤矿高效生... 白龙山煤矿一井为煤与瓦斯双突矿井,采用全断面岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)施工能更好地满足煤矿安全、高效和环保的建设需要,刀盘是决定TBM掘进效率和施工安全的关键部件,其设计是否合理对保障TBM施工效率与煤矿高效生产至关重要。通过分析煤矿瓦斯治理巷道与非煤矿领域隧道工程要求和地质特点差异,总结了煤矿瓦斯治理巷TBM刀盘设计需求,阐述了瓦斯治理巷TBM刀盘的设计流程。针对白龙山煤矿一井瓦斯治理巷开展小直径TBM刀盘设计,从刀盘盘体结构、刀具布置、出渣结构等3个主要方面确定刀盘初始方案,结合倾覆力矩、不平衡力、强度及刚度校核形成刀盘最终设计方案。白龙山煤矿一井瓦斯治理巷TBM刀盘选取平面型二分块结构,采用单螺旋线刀具布置形式,滚刀刀间距设计根据离散元仿真分析确定,铲斗均布在刀盘外周,铲斗尺寸根据出渣量确定。刀盘最大倾覆力矩为946.53 kN·m,由刀具产生的倾覆力矩为523.28 kN·m,占比为55.3%,刀具产生的水平与竖直不平衡力最大值为78.12 kN,仅为刀盘重力产生的竖直不平衡力的17.2%,刀盘最大应力为99 MPa,最大变形为0.4 mm,相当于刀盘整体厚度应变量为0.027%,满足设计要求。面向白龙山煤矿一井瓦斯治理巷提出的刀盘设计流程能够为同类工程TBM刀盘设计提供借鉴。 展开更多
关键词 瓦斯治理巷 岩石隧道掘进机(tbm) 刀盘设计 滚刀布置 性能校核
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筋板厚度对TBM刀盘力学性能影响规律研究 被引量:1
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作者 李建芳 高程效 林赉贶 《机械工程与自动化》 2023年第1期22-25,共4页
刀盘是TBM的核心部件,其强度的分析校核是刀盘结构设计的必要环节。为对比分析不同刀盘肋板厚度对刀盘强度的影响,设计了三种不同肋板厚度的TBM刀盘。建立了三种刀盘的有限元分析模型,并在三种工况下,对三种TBM刀盘进行了位移与应力的... 刀盘是TBM的核心部件,其强度的分析校核是刀盘结构设计的必要环节。为对比分析不同刀盘肋板厚度对刀盘强度的影响,设计了三种不同肋板厚度的TBM刀盘。建立了三种刀盘的有限元分析模型,并在三种工况下,对三种TBM刀盘进行了位移与应力的对比分析。得到了不同工况下刀盘肋板厚度变化与刀盘最大位移和应力的关系,结果表明:刀盘肋板厚度越大,刀盘结构最大位移和最大应力越小;在偏载工况下刀盘的刚度与强度特性最差。 展开更多
关键词 tbm 筋板 刀盘结构 工况分析
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浅谈敞开式TBM整体式刀盘的选择与长距离大坡度路段运输技术
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作者 武朝欢 《中国科技纵横》 2023年第21期90-92,共3页
敞开式TBM掘进机具有施工快速高效、环保等优点,整体式刀盘优势明显,但其结构尺寸大、重量重,在地下洞室进行设备组装时,运输安全是一项难点工作,尤其在长距离大坡度下坡路段运输,对运输车辆刹车系统是一项重大考验。落地刹车装置的研... 敞开式TBM掘进机具有施工快速高效、环保等优点,整体式刀盘优势明显,但其结构尺寸大、重量重,在地下洞室进行设备组装时,运输安全是一项难点工作,尤其在长距离大坡度下坡路段运输,对运输车辆刹车系统是一项重大考验。落地刹车装置的研究应用,为运输车辆提供了刹车制动力,解决了重载运输车辆制动停车难题。 展开更多
关键词 tbm整体式刀盘 长距离大坡度路段 落地刹车装置 运输技术
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TBM刀盘滚刀布置对倾覆力矩的影响规律 被引量:5
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作者 暨智勇 夏毅敏 +2 位作者 兰浩 杨妹 林赉贶 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期327-339,共13页
综合考虑刀盘重力、刀具位置和倾角以及刀盘旋转角度因子,建立单把滚刀受载产生的力矩模型;基于单、双螺旋线刀具布置特征,建立不同刀具布置形式下的刀盘倾覆力矩模型,为刀具优化布置提供理论依据;分析3个直径为8 m级刀盘的刀具布置规律... 综合考虑刀盘重力、刀具位置和倾角以及刀盘旋转角度因子,建立单把滚刀受载产生的力矩模型;基于单、双螺旋线刀具布置特征,建立不同刀具布置形式下的刀盘倾覆力矩模型,为刀具优化布置提供理论依据;分析3个直径为8 m级刀盘的刀具布置规律,计算中心滚刀、正滚刀、边滚刀这3个布刀区域的倾覆力矩,对比3个刀区倾覆力矩产生差异的原因。研究结果表明:对称双螺旋线起始位置相差角度对滚刀布置引起的倾覆力矩有影响;调整8把边滚刀的安装角度,刀具布置引起的倾覆力矩相应减少0.64 MN∙m,总倾覆力矩减少21.4%,验证了TBM滚刀布置方法的正确性。 展开更多
关键词 tbm 刀盘 刀具布置 倾覆力矩 力学性能
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基于液压变压器的TBM刀盘混合驱动系统 被引量:6
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作者 刘统 龚国芳 +2 位作者 彭左 吴伟强 彭雄斌 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期419-427,共9页
针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)电机驱动系统脱困扭矩不足、欠负载工作效率低等问题,提出基于液压变压器(HT)的二次调节系统协同变频电机的刀盘混合驱动方案.通过分析液压变压器的工作原理并建立数学模型,基于直径为2.5m TBM实验台的性... 针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)电机驱动系统脱困扭矩不足、欠负载工作效率低等问题,提出基于液压变压器(HT)的二次调节系统协同变频电机的刀盘混合驱动方案.通过分析液压变压器的工作原理并建立数学模型,基于直径为2.5m TBM实验台的性能要求,在AMEsim软件平台上搭建液压变压器超级元件模型并进行二次调节系统的性能验证.采用插值查表法反算控制角度实时控制变压器在蓄能器充放时的输入输出压力稳定,引入变比例系数PID闭环控制提高压力控制精度.仿真结果表明:通过调节液压变压器的变压比能实现二次调节泵/马达对蓄能器的精确低压充能和高压释放,压力控制误差小于2%,典型工况下刀盘驱动系统效率可提高4.99%. 展开更多
关键词 隧道掘进机(tbm) 刀盘混合驱动 液压变压器 二次调节 AMESIM
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某供水工程TBM刀盘破岩过程动静态响应特性 被引量:6
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作者 夏毅敏 陈卓 +4 位作者 林赉贶 田彦朝 唐露 吴才章 杨妹 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期732-737,共6页
刀盘是硬岩掘进机(TBM)的关键部件,为了研究刀盘刀具与掘进面耦合作用下载荷分布与变化规律,建立了某供水工程TBM刀盘-岩石相互作用的三维分析模型,基于显式动力学方法模拟TBM刀盘掘进过程,研究掌子面岩体的损伤失效状态以及刀盘刀具的... 刀盘是硬岩掘进机(TBM)的关键部件,为了研究刀盘刀具与掘进面耦合作用下载荷分布与变化规律,建立了某供水工程TBM刀盘-岩石相互作用的三维分析模型,基于显式动力学方法模拟TBM刀盘掘进过程,研究掌子面岩体的损伤失效状态以及刀盘刀具的动态掘进载荷。研究得到了全盘刀具三向力载荷及刀盘总载荷(总推力、总扭矩),其中刀盘扭矩平均值1 560 k N·m,最大值5 880 k N·m,推力平均值3 444 k N,最大值7 296 k N;通过工程实例验证,得到实测载荷值稍大于仿真值,总推力误差为15.74%,总扭矩误差为15.38%,验证了仿真结果的有效性。在此基础上,对刀盘的动静态响应特性进行研究,得到刀盘在极限工况下最大应力100 MPa,最大变形0.695 mm,确定刀盘有足够的刚度强度。 展开更多
关键词 tbm刀盘 数值模拟 动态掘进特性 工程验证 静态力学特性
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TBM刀盘缩尺试验台设计及其静动态特性分析 被引量:3
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作者 霍军周 李广庆 +2 位作者 吴瀚洋 孙伟 孙晓龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期713-717,723,共6页
由于实际TBM刀盘的直径较大(直径6 m以上),采用等比例实物刀盘进行相关实验研究代价较大且难实现,因此进行TBM刀盘缩尺模型研究有助于刀盘结构优化和延寿设计等研究的开展。依据相似理论,建立了TBM刀盘的材料、几何、载荷和动力等特征... 由于实际TBM刀盘的直径较大(直径6 m以上),采用等比例实物刀盘进行相关实验研究代价较大且难实现,因此进行TBM刀盘缩尺模型研究有助于刀盘结构优化和延寿设计等研究的开展。依据相似理论,建立了TBM刀盘的材料、几何、载荷和动力等特征量相似参数集合,依据TBM刀盘实际掘进过程中的各项参数及多点冲击分布载荷特点,获取TBM刀盘缩尺试验平台的设计参数,构建了一套具有多种刀盘分体结构和刀具布置方式的TBM刀盘缩尺试验平台。运用Ansys Workbench和ADAMS软件对试验台进行静动力学仿真,得到缩尺刀盘刚度和阻尼与理论值相比误差小于5.3%,缩尺刀盘载荷曲线平均值误差小于4.2%,波动方差误差小于2.9%,验证了缩尺刀盘试验台静动态特性的相似性。 展开更多
关键词 tbm刀盘 试验台 相似理论 缩尺tbm刀盘 加载盘 刀盘刀具 静态特性 动态特性
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TBM刀盘系统多自由度耦合振动响应灵敏度研究 被引量:5
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作者 凌静秀 孙伟 +1 位作者 霍军周 邓立营 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期650-657,共8页
研究冲击载荷作用下TBM刀盘的振动特性。在已有TBM刀盘系统耦合动力学模型的基础上,运用直接导数法推导动态响应灵敏度的表达式,建立适用于TBM刀盘强迫振动响应的灵敏度分析方法。以辽西北引水工程项目的刀盘系统参数为例,采用协同数值... 研究冲击载荷作用下TBM刀盘的振动特性。在已有TBM刀盘系统耦合动力学模型的基础上,运用直接导数法推导动态响应灵敏度的表达式,建立适用于TBM刀盘强迫振动响应的灵敏度分析方法。以辽西北引水工程项目的刀盘系统参数为例,采用协同数值求解方法计算刀盘振动响应及其灵敏度,并分析刀盘质量分布对响应的影响。研究结果表明:刀盘振动响应对分体质量的灵敏度最大,且各方向灵敏度均不为0,说明质量参数的变化会影响刀盘各方向振动,而刀盘支撑刚度仅影响其相关联的振动,刀盘轴向振动响应对轴向支撑刚度的灵敏度约为倾覆方向的2倍;刀盘分体质量分数控制在13%~14%区间时,结构振动最小。 展开更多
关键词 tbm刀盘系统 多自由度耦合 直接导数法 响应灵敏度
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TBM试验台刀盘混合驱动系统设计与仿真分析 被引量:3
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作者 刘统 龚国芳 +2 位作者 张振 彭左 吴伟强 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期438-444,共7页
针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在施工时因驱动扭矩不足引发的刀盘卡死情况,提出了由变频电机和泵控马达混合驱动的方案.采集电机转矩跟随主从控制系统下的电机速度信号,叠加一个预设的常量来实时调节变量泵的排量,利用比例溢流阀溢流... 针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在施工时因驱动扭矩不足引发的刀盘卡死情况,提出了由变频电机和泵控马达混合驱动的方案.采集电机转矩跟随主从控制系统下的电机速度信号,叠加一个预设的常量来实时调节变量泵的排量,利用比例溢流阀溢流多余流量实现对马达工作压差的比例调节,从而实现泵马达系统对电机系统的转速跟随和扭矩可调,并基于○/2.5mTBM实验台的刀盘驱动系统指标要求完成了设计选型.在AMEsim仿真平台上搭建了负载敏感变量泵控系统(LSCS)、流量反馈比例变量泵控系统(FFPCS)和变量缸位移反馈比例变量泵控系统(DFPCS)的模型,分析对比了不同系统在同一电机系统速度信号下泵的压力和流量响应,并对比了不同比例控制策略下变量泵的效率.结果表明:LSCS无法响应电机系统转速跳变,且不适用于闭式系统,FFPCS和DFPCS均能较好地跟随电机系统的转速变化,尽管FFPCS有着更高的控制精度和效率,DFPCS的高可靠性、模块化和低成本优势更符合实际施工要求. 展开更多
关键词 tbm 刀盘混合驱动系统 刀盘卡死 比例变量泵 AMESIM仿真
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TBM刀盘驱动系统单神经元模糊同步控制 被引量:3
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作者 刘统 龚国芳 +2 位作者 石卓 彭左 吴伟强 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2207-2214,共8页
针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)刀盘多电机并联驱动由于载荷突变和传动系统磨耗所引起的电机偏载甚至过载,提出基于单神经元模糊自适应PI速度调节器的转矩主从控制策略.搭建电机闭环矢量控制模型,推导多齿轮齿圈并联系统的数学模型并使... 针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)刀盘多电机并联驱动由于载荷突变和传动系统磨耗所引起的电机偏载甚至过载,提出基于单神经元模糊自适应PI速度调节器的转矩主从控制策略.搭建电机闭环矢量控制模型,推导多齿轮齿圈并联系统的数学模型并使用S函数加以描述,在Simulink环境下将两者连接,对比分析转速并联和转矩主从控制策略下,电机对外在载荷和机械磨耗的黏性和刚性啮合响应及其机理,将单神经元模糊PI速度调节器应用于转矩主从策略消除扭矩超调.仿真结果表明,基于单神经元模糊PI速度调节器的转矩主从控制策略能够适应传动系统的参数变化,消除电机在负载变化时的扭矩超调和偏载,并能提高系统的精度和响应速度. 展开更多
关键词 tbm刀盘驱动系统 矢量控制 同步控制 转速并联控制 转矩主从控制 单神经元模糊PI控制
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基于ANSYS Workbench的TBM机头架有限元分析 被引量:4
16
作者 覃寿同 李荣鑫 +1 位作者 王栋 张银霞 《煤矿机械》 2015年第2期238-240,共3页
机头架是TBM(硬岩隧道掘进机)掘进时的主要受力部件之一。介绍了其工作原理,分析并计算了机头架在掘进时的受力。在ANSYS Workbench中对机头架进行了结构静力学有限元仿真,分析了其应力及变形情况。通过对机头架受力分析的研究,为后续... 机头架是TBM(硬岩隧道掘进机)掘进时的主要受力部件之一。介绍了其工作原理,分析并计算了机头架在掘进时的受力。在ANSYS Workbench中对机头架进行了结构静力学有限元仿真,分析了其应力及变形情况。通过对机头架受力分析的研究,为后续的结构优化设计、焊接制造工艺和加工工艺的制定提供参考。 展开更多
关键词 硬岩隧道掘进机 机头架 静力计算 有限元分析
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隧洞塌方引起的TBM刀盘被卡事故风险评估 被引量:4
17
作者 温森 孔庆梅 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2014年第4期59-62,共4页
隧道掘进机(TBM)在节理岩体中掘进,刀盘可能被困;为了减少损失,进行风险评估很有必要。通过刀盘被困理论分析可知,刀盘被卡与否取决于扭矩与阻力矩的关系;阻力矩大小由塌方高度决定,根据塌方高度的随机特性,结合概率理论建立了刀盘被卡... 隧道掘进机(TBM)在节理岩体中掘进,刀盘可能被困;为了减少损失,进行风险评估很有必要。通过刀盘被困理论分析可知,刀盘被卡与否取决于扭矩与阻力矩的关系;阻力矩大小由塌方高度决定,根据塌方高度的随机特性,结合概率理论建立了刀盘被卡概率计算公式。同时,根据塌方产生的阻力矩的大小和TBM刀盘参数,将刀盘被困的后果分为5个等级,并结合概率等级提出了刀盘的风险评价矩阵。通过工程实例计算,验证了研究结果的合理性。 展开更多
关键词 隧洞塌方 风险评估 tbm刀盘 阻力矩 风险评价矩阵
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A Closer Look at the Design of Cutterheads for Hard Rock Tunnel-Boring Machines 被引量:13
18
作者 Jamal Rostami Soo-Ho Chang 《Engineering》 SCIE EI 2017年第6期892-904,共13页
The success of a tunnel-boring machine (TBM) in a given project depends on the functionality of all components of the system, from the cutters to the backup system, and on the entire rolling stock. However, no part ... The success of a tunnel-boring machine (TBM) in a given project depends on the functionality of all components of the system, from the cutters to the backup system, and on the entire rolling stock. However, no part of the machine plays a more crucial role in the efficient operation of the machine than its cutterhead. The design of the cutterhead impacts the efficiency of cutting, the balance of the head, the life of the cutters, the maintenance of the main bearing/gearbox, and the effectiveness of the mucking along with its effects on the wear of the face and gage cutters/muck buckets. Overall, cutterhead design heavily impacts the rate of penetration (ROP), rate of machine utilization (U), and daffy advance rate (AR). Although there has been some discussion in commonly available publications regarding disk cutters, cutting forces, and some design features of the head, there is limited literature on this subject because the design of cutter- heads is mainly handled by machine manufacturers. Most of the design process involves proprietary algorithms by the manufacturers, and despite recent attention on the subject, the design of rock TBMs has been somewhat of a mystery to most end-users. This paper is an attempt to demystify the basic concepts in design. Although it may not be sufficient for a full-fledged design by the readers, this paper allows engineers and contractors to understand the thought process in the design steps, what to Look for in a proper design, and the implications of the head design on machine operation and life cycle. 展开更多
关键词 tbm cutterhead design cutterhead layout Disk cutters Cutting pattern tbm efficiency
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TBM刀盘自动装配系统开发 被引量:1
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作者 蔡宝 李震 +1 位作者 王亚杰 霍军周 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第12期179-182,186,共5页
全断面掘进机刀盘(TBM)是TBM的核心部件,TBM刀盘模型装配过程耗费设计人员大量的时间,不仅降低了刀盘整体设计的效率,还会由于操作人员对各类三维软件的不熟悉而降低刀盘装配的可靠性,因此对TBM刀盘自动装配进行系统开发很有必要。对工... 全断面掘进机刀盘(TBM)是TBM的核心部件,TBM刀盘模型装配过程耗费设计人员大量的时间,不仅降低了刀盘整体设计的效率,还会由于操作人员对各类三维软件的不熟悉而降低刀盘装配的可靠性,因此对TBM刀盘自动装配进行系统开发很有必要。对工程上常见的几类典型结构刀盘装配体模型进行Solid Works二次开发做了研究,运用C#语言在Visual Studio 2010环境下进行Windows界面开发,最终开发出TBM刀盘自动装配系统的Solid Works插件,该系统具有自动装配和干涉检查功能,保证了自动装配后的刀盘模型准确、可靠。 展开更多
关键词 tbm刀盘 二次开发 C# 干涉检查
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On the Loads for Strength Design of Cutterhead of Full Face Rock Tunnel Boring Machine 被引量:2
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作者 Meidong Han Zongxi Cai Chuanyong Qu 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第6期60-71,共12页
Cutterhead loads are the key mechanical parameters for the strength design of the full face hard rock tunnel boring machine(TBM).Due to the brittle rock-breaking mechanism,the excavation loads acting on cutters fluctu... Cutterhead loads are the key mechanical parameters for the strength design of the full face hard rock tunnel boring machine(TBM).Due to the brittle rock-breaking mechanism,the excavation loads acting on cutters fluctuate strongly and show some randomness.The conventional method that using combinations of some special static loads to perform the strength design of TBM cutterhead may lead to strength failure during working practice.In this paper,a three-dimensional finite element model for coupled Cutterhead–Rock is developed to determine the cutterhead loads.Then the distribution characteristics and the influence factors of cutterhead loads are analyzed based on the numerical results.It is found that,as time changes,the normal and tangential forces acting on cutters and the total torque acting on the cutterhead approximately distribute log normally,while the total thrusts acting on the cutterhead approximately show a normal distribution.Furthermore,the statistical average values of cutterhead loads are proportional to the uniaxial compressive strength(UCS)of cutting rocks.The values also change with the penetration and the diameter of cutterhead following a power function.Based on these findings,we propose a three-parameter model for the mean of cutterhead loads and a method of generating the random cutter forces.Then the strength properties of a typical cutterhead are analyzed in detail using loads generated by the new method.The optimized cutterhead has been successfully applied in engineering.The method in this paper may provide a useful reference for the strength design of TBM cutterhead. 展开更多
关键词 tbm cutterhead Strength design Numerical simulation Three-parameter model Random cutter forces
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