超大直径常压复合刀盘结构设计与分析

基于某过江隧道工程穿越的地质水文情况,并结合拟建工程区间大断面、长距离、高水压等特点,探讨了软硬不均等复合地层中盾构施工重难点,同时在借鉴国内外相应的理论研究成果和典型应用案例的基础上,着重对拟选超大直径盾构机的刀盘结构、刀具配置、中心冲刷等进行针对性设计分析,旨在设计出匹配拟建隧道工程施工的盾构刀盘,解决拟建区间面临的施工重难点、规避施工风险,并为后续类似工程盾构刀盘设计提供一定参考。

相似理论在盾构刀盘拓扑结构设计中的应用

在基于知识的盾构刀盘设计理论中,针对刀盘拓扑结构设计阶段所采用的基于实例推理设计,提出了用相似理论的基本原理对相似案例进行调整以获得新设计方案的方法。通过量纲分析,得到了刀盘拓扑结构设计的相似准则,并根据相似第二定律提出了连续时间点内刀盘掘进性能预测模型的建立方法,同时,应用第三定律推导出了相似判断条件和相似设计的实现方法。最后,通过实际施工案例,验证了所提方法的可行性和有效性。

盾构刀盘数字化集成设计研究

传统方式对复杂的盾构刀盘参数化模型进行结构分析与优化时,需要大量的手动干预,整个分析过程冗繁且效率低下。针对这一缺陷,提出刀盘结构参数化设计和自动分析与优化的方法。基于参数化盾构刀盘建模系统,通过建立简化规则和评判标准,自动实现盾构刀盘参数化模型简化;应用二次开发原理与数据库技术,开发SolidWorks与ANSYS之间的通用化信息接口,实现参数化设计和有限元分析一体化的功能。算例运行表明:通过输入关键参数,所开发的试验系统不仅可完成整个盾构刀盘的结构设计,而且还能实现其模型的结构分析与结构优化,极大地减少了产品设计和优化的工作量,缩短了其研发周期。

全自动钢管专用锯床设计及结构优化分析

钢管专用锯床加工自动化,能够有效提高生产效率,减少生产成本。因此,设计了一种全自动钢管专用锯床。首先,通过分析钢管加工特点,对钢管专用锯床进行总体结构设计,并进行了三维建模及虚拟装配;然后,对切削头进行设计计算,分析了切削头工作过程受力情况;最后,利用ANSYS对机床的关键部件切削头支架进行了静力分析,并通过拓扑优化方法实现了结构优化构型。仿真结果表明,经优化的支架零件满足工作强度强求,并实现结构减重51.9%。

Φ6.28m复合式土压平衡盾构刀盘选型及结构设计研究

以Φ6.28 m复合式土压平衡盾构为研究对象,基于对地铁建设项目基本情况及施工地质情况的分析,重点研究刀盘的选型及结构设计,为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

关于盾构机刀盘结构设计的几个问题

刀盘的结构及刀具的配置直接关系到盾构掘进的效果和效率,通过对比辐条式刀盘和面板式刀盘的结构形式和刀具布置等因素,阐述上述因素在掘进过程中的主要作用,确定刀盘的设计是决定整个设备掘进效果的关键,因此针对不同的地层情况进行有针对性的设计和调整,通过合理优化,将有效延长刀盘、刀具的使用寿命,降低施工成本,为长距离盾构施工提供可靠保障。

整体叶盘磨抛机床叶片型面磨头结构拓扑优化设计

针对航空发动机整体叶盘磨抛机床叶片型面砂带磨头结构的轻量化设计目标对磨头支撑板开展变密度法拓扑优化设计.在完成磨头静动态分析的基础上进行了变密度法拓扑优化理论分析.以磨头支撑板最优材料分布为基础对磨头结构开展轻量化布局以及尺寸优化获得了最终的磨头结构设计参数.结果表明优化后磨头质量总体来说相比原始结构减轻了8.74%并在动静力学性能方面获得了较为理想的提升较好地实现了磨头结构减重优化设计目标.

土压平衡顶管机刀盘的力学分析及优化设计

刀盘作为土压平衡顶管机的重要组件,是土压平衡顶管机的支撑与切削机构。当刀盘处于不同的地质环境中,其受到的载荷是复杂且多变的,再加上刀盘的配置和掘进参数的不合理性,最终就导致了刀盘结构的变化较大。为了使刀盘的强度和刚度有所提高,使用Ansys Workbench对刀盘进行静力结构分析,得到了刀盘的等效应力云图与位移量云图,发现顶管机刀盘最大应力集中在法兰与牛腿连接的地方。对刀盘外圈、环状筋板、牛腿的尺寸进行优化设计,将优化前后刀盘的整体力学性能进行对比发现,优化后的刀盘性能有了很大的改善,达到了对顶管机刀盘性能优化的目的。

单刀头采煤机系统设计研究

由于国家对煤层资源的大量需求,需要不断加大对煤矿的开采力度。为了提高采煤机的工作效率和安全性,对特殊煤层地质条件下的采煤机进行了设计,提出了单刀头采煤机开采煤炭的设计思路。以采煤机单刀头开采过程为研究工况,分析了单刀头设计的合理化以及对开采煤炭产量的影响,并进行了仿真分析。通过工程实践得出,单刀头开采与原开采方式相比,在煤层开采成本方面更具有优势,研究为矿井机械装备升级提供了重要参考。

TBM刀盘支撑筋布置优化

综合考虑刀盘支撑筋支撑和出碴的功能,建立了以刀盘强度和刚度为优化目标的刀盘支撑筋布置优化设计模型,基于Workbench平台采用神经网络拟合方法建立了刀盘强度和刚度与刀盘支撑筋位置之间的映射关系,进而采用NSGA多目标优化方法进行了有效求解。结果表明:在3种岩石边界和极限工况下,优化求解的方案在刀盘强度和刚度方面均优于原始方案,为TBM刀盘支撑筋结构设计提供了一种新的思路。