兰州地铁下穿黄河砂卵石地层中盾构刀具破岩的数值计算

针对兰州地铁首次盾构下穿黄河砂卵石地层,选用线弹性模型和扩展的线性Drucker-Prager塑性模型模拟卵石材料的本构关系,建立盾构刀具在砂卵石地层的破岩的数值计算模型,分析了刮刀切削速度为0.6 m/s、0.8 m/s、1.0 m/s、1.2 m/s;切削深度为6 mm、9 mm、12 mm、15 mm、18 mm;切刀间距为12 cm、16 cm、20 cm、24 cm;刀具前角为10°、15°、20°、25°的几种不同情况下对黄河砂卵石地层的破岩效果。根据计算结果得到刮刀前角为20°时卵石的等效应力发生突增提供破岩应力,破岩效果最好;另外还分析了滚刀间距分别为8 cm、12 cm、16 cm、20 cm、25 cm、30 cm、36 cm时的破岩效果,在滚刀间距取12～16 cm之间时破岩效果最佳。

泥水盾构刮刀刃型与安装角对刮刀切削性能的影响

基于在大直径泥水盾构机掘进过程中,刮刀起主要切削作用,为了获得刮刀刃型和安装角对其切削性能的影响,采用有限元方法,模拟刮刀切削土体过程,并以比能耗以及载荷波动系数作为评价刮刀切削性能的指标,研究大直径泥水盾构机中锯齿型、羊角型、平刃这3种刃型以及不同水平、垂直安装角对刮刀切削性能的影响规律。研究结果表明:刮刀刃型和安装角都会对刮刀切削性能产生重要影响;锯齿型刮刀与羊角型和平刃刮刀相比,比能耗分别减小52.2%和23.8%,水平载荷波动系数分别减小21.0%和13.4%,垂直载荷波动系数分别减小6.22%和2.63%;比能耗和载荷波动系数均随着刮刀水平安装角的增大而减小,随着垂直安装角的增大先减小后增大;当水平安装角为90°,垂直安装角为55°时,刮刀切削性能较优。

基于K?tter方程的盾构掘进面上被切削土体受力研究

为了计算不同土体性质与不同掘进参数下盾构刮刀与土体之间的作用力以及由此带来的切削扭矩,引入了修正后的Kotter方程作为补充方程,求解出开挖面上土体在被动切削至破坏时滑动面上的应力分布,建立了被切削土体受力模型,求解出刮刀刃面与土体之间的正压力P、摩擦力Q与侧向土体间抗剪阻力U,进而推导出刀盘切削扭矩T的计算公式。分析得到特定刀盘上刮刀的P, Q,U值随土体c,j值增大而增大,通过适当提高刮刀刃面粗糙度来增大摩擦可使土体更易被切至破坏;P, Q,U值随刀盘转速w增大而减小, P, Q随支护荷载p线性增大且p对于被切削土体受力的影响在砂性土中较大,最终给出特定刀盘掘进至部分种类土体中的切削扭矩值作为工程参考。

刮刀磨损实时监测系统研发及室内验证试验研究

为实现复合式TBM(全断面硬岩掘进机)和盾构刮刀磨损的实时监测,研发一种新型刮刀磨损实时监测系统。系统由磨损感知模块、数据读取及发送模块、无线接收网关、上位机软件4个部分组成。其中磨损感知模块由14个等阻值耐高温碳膜电阻并联组成,为该系统的核心。系统通过贴合于试验刀具表面的磨损感知模块实时感知刮刀的磨损量,并由数据读取及发送模块将信号发出,经无线网关接收数据后传送至上位机软件。根据理论推导提出刮刀磨损量监测计算公式,并进行室内验证试验,试验结果表明:刮刀磨损感知模块在磨损过程中信号稳定且不失真,磨损量误差控制在1 mm以内,室内环境下无线传输距离达30 m。监测系统能实现刮刀磨损的实时监测,具有较高的精度,对复合式TBM和盾构刮刀磨损实时监测工程难题的解决起到了推动作用。

成都地铁盾构刀具磨损分析研究

成都地铁隧道盾构法掘进中,刀具严重磨损成了制约工程顺利进行的一大难题。在对刀具切削原理的分析和盾构掘进中的刀具磨损情况进行了现场调查的基础上,对滚刀和刮刀的磨损特点及原因进行了分析和研究,指出了磨损的主要原因,最后提出了合理的建议和意见。

超大直径泥水盾构海域孤石地层掘进刮刀损坏成因分析研究

刮刀在盾构掘进时用来切削土体,并将土体刮入土仓或泥水仓中,是盾构在软土地层掘进时的主要刀具。针对超大直径泥水盾构在海域孤石地层掘进时出现螺栓损坏和刮刀掉落的问题,采用数值仿真的方法,研究了刮刀安装结构在不同工况下的受力情况,结合仿真计算结果及刮刀损坏分布情况,分析认为刀盘主梁上刮刀刀具保护块设计不合理容易导致螺栓损坏和刮刀掉落,并提出了相应的改造措施,为今后超大直径泥水盾构刀具设计提供了参考。

基于煤矿刮板输送机使用现状提高其耐磨度方法

分析介绍了当前同煤集团塔山矿使用刮板输送机现状,提出使用二氧化碳气体保护焊焊接方法对刮板输送机溜槽进行堆焊后,提高了溜槽的耐磨性和使用寿命。

基于大功率串联焊接提高刮板输送机中部槽焊接性能

刮板输送机目前推广使用了新型材料BTW耐磨板,需要开发高效的新型耐磨中板和槽帮的焊接工艺,因此,提出了大功率串联焊接工艺技术,从能源效率的角度评价了标准气体保护焊(GMAW)和大功率串联气体保护焊(TGMAW)工艺。测量电流、电压和设备总功率,确定能耗。结果表明,应用TGMAW工艺可显著提高能源效率和工艺经济性能。用标准GMAW和TGMAW将一块30 mm厚的结构钢金属板连接起来,以演示在实际焊接中所节省的总能源,使用大功率TGMAW工艺可降低20%以上的电力消耗。