新型平面螺旋齿线圆柱齿轮及其加工方法

为提升圆柱齿轮的加工效率与齿轮副承载能力,提出了一种新型的平面螺旋齿线圆柱齿轮与该齿轮的快速成形方法,即采用旋转大刀盘快速铣削齿轮,刀盘上按平面螺旋线(阿基米德螺旋线)布置多个刀杆与刀具连续切削齿轮齿槽,平面螺旋线螺距与被加工齿轮齿距相等,刀盘旋转一圈,被加工齿轮旋转一个齿,实现对齿轮的连续快速加工,通过VERICUT加工仿真验证了该方法的可行性;并研制专用加工机床,实施新型齿轮的加工;阐明了加工出的平面螺旋齿线圆柱齿轮的主要参数,其凹齿面齿线半径略大于凸齿面齿线半径,轮齿呈微鼓形,可以减弱齿轮副啮合偏载。通过对平面螺旋齿线圆柱齿轮副进行三维模拟啮合分析,得出平面螺旋齿线圆柱齿轮副接触区间主要分布于接触齿面中间的部分区域,且轮齿两端受力逐渐变小,有效减少了轮齿两端齿根处的弯曲应力,提升了齿轮副承载能力。

顶管机用盘形滚刀断裂原因分析

顶管机盘形滚刀在施工过程中出现断裂,严重影响施工效率且增加施工成本。对断裂和偏磨的盘形滚刀进行统计和分析,发现其断裂位置、形式有相似性,对滚刀质量的提高具有重要意义。对故障件进行外观观察、成分测试、硬度分布测试及金相组织测试,结果表明:盘形滚刀密封性较差,在施工过程中有砂石和泥浆进入滚刀内部,造成内部轴承失效,导致盘形滚刀不能自转且出现偏磨,滚柱相互挤压产生外推力,导致轴承外圈和刀圈均出现断裂,最终导致盘形滚刀断裂。建议改善盘形滚刀密封性,防止影响轴承运转的外部异物进入轴承,可有效避免滚刀早期失效。

大连极硬岩地层复合盾构刀具磨损的分析与预测

刀具磨损是盾构在极硬岩地层中施工遇到的难题之一,因此对刀具磨损的分析与预测对盾构施工意义重大。通过对大连地铁一号线101标段港湾广场站~中山广场站区间隧道盾构刀具进行磨损监测,利用偏最小二乘回归法,对在不同盾构掘进情况下刀具磨损的多组数据进行分析。根据自变量载荷因子情况,分别选取刀具磨损量为因变量,盾构机的贯入度p、推进速度v、刀盘转速n、盾构推力F、盾构扭矩T、土仓压力Ps、刀具半径L等掘进参数为自变量,选用部分自变量和全部自变量组合用于建模,并建立了偏最小二乘回归模型。筛选样本数据和全部样本数据,分别对建立的刀具磨损模型进行验证,并通过已有数据对刀具磨损进行分析与预测。研究结论表明在极硬岩地层中采用偏最小二乘法可以比较合理地选择自变量,同时建立的数学模型也能较好地对不同盾构掘进情况下的刀具磨损进行计算。

正、偏楔形盘形滚刀破岩作业载荷对比研究

盘形滚刀是全断面岩石掘进机(TBM)上的关键核心部件,其与岩石的相互作用直接影响TBM的掘进效率和工程成本。研究发现盘形滚刀外形对其与岩石的相互作用有较大影响。论文首先建立了正楔形盘形滚刀作业对象岩石的Drucker-Prager弹塑性模型和正楔形盘形滚刀与其相互作用模型,并用罗科斯巴勒盘形滚刀破岩力预测理论对所建模型进行了验证;以此为基础,论文还建立了偏楔形盘形滚刀与其作业对象岩石的相互作用模型,并分别模拟研究了正楔形盘形滚刀和偏楔形盘形滚刀与岩石的相互作用,从而发现正楔形盘形滚刀在不同安装半径和切深条件下的垂直力、侧向力和滚动力都大于偏楔形盘形滚刀,且偏楔形盘形滚刀在小安装半径和大切深条件下,其破岩载荷较正楔形盘形滚刀减小量较大。论文研究结论为偏楔形盘形滚刀设计理论的工程应用提供了重要参考。

盾构隧道盘形滚刀损坏的原因分析与对策

通过对盾构及TBM盘形滚刀的损坏情况的调查分析,研究了盘形滚刀损坏的主要形式,分析了滚刀损坏的主要原因,提出了减少滚刀损坏的主要措施。研究结果表明:刀圈偏磨、轴承损坏是硬岩中滚刀最常见的损坏形式,滚刀过载是滚刀损坏的主要原因。导致滚刀损坏的主要环节有三个:设计制造、维修装配、现场使用等。减少滚刀损坏的主要措施有:控制刀具装配质量,根据地层情况合理选用刀具,合理确定掘进参数,及时识别判断滚刀损坏状况以及勤检查、勤更换、勤维护等。

盾构盘形滚刀损坏机理的力学分析与应用

文章对盾构盘形滚刀损坏的力学机理进行了研究,应用CSM模型对滚刀破岩荷载进行求解,得到了滚刀损坏的临界最大贯入度和滚刀不能转动(偏磨)的临界最小贯入度计算公式,并对影响滚刀破岩荷载和影响临界贯入度的各种因素进行了分析。为便于现场应用,绘制了便于查阅的曲线图,并给出了应用示例。研究结果表明:掘进过程应根据岩石强度和刀具磨损情况的变化调整贯入度范围,其值应控制在临界最小和最大贯入度之间。研究结果对盾构机的现场施工具有指导作用。

基于偏最小二乘回归的疏浚产量预测方法

针对绞吸式挖泥船产量预测困难的问题,对挖泥船作业实时反馈的数据进行研究。利用Relief权重算法提取出影响挖泥船产量的主要工艺参量,并在此基础上采用偏最小二乘回归,建立主要工艺参量与产量之间的数学模型,实现对挖泥船产量的预测。结果表明,利用偏最小二乘回归建立的数学模型能够很好地对挖泥船的产量进行预测,可为预测挖泥船的产量提供一种有效的方法。

偏最小二乘回归在绞吸挖泥船能耗预测中的应用

挖泥船的能耗是疏浚工程经济效益的重要体现,能耗的预测对于其作业优化意义重大。挖泥船工作时工况变化不一,能耗影响因素众多,难以对能耗进行预测。因此,首先根据挖泥船结构特点筛选影响作业的主要工艺参量,然后基于偏最小二乘回归建立能耗与调控参量的数学模型,实现绞吸挖泥船能耗的预测。结果表明,利用此方法建立的数学模型的预测结果较为精准,为挖泥船作业优化做铺垫。