前倾安装盘形滚刀作用效果的理论分析

盘形滚刀是全断面隧道掘进机的破岩刀具,因其对全断面隧道掘进机施工工程工期和工程造价有较大影响,一直以来就是领域学者研究的热点和难题.通过对全断面隧道掘进机刀盘上传统安装的盘形滚刀的破岩受力分析,发现其破岩刃域存在严重侧滑和破岩刃侧向力(包括摩擦力)不平衡,而盘形滚刀的前倾安装可有效减缓甚至消除这一力学现象.因此,提出了盘形滚刀前倾安装的概念,分析了前倾安装的盘形滚刀破岩工作中摩擦力的分布特点,研究了盘形滚刀破岩刃域不平衡侧向力自相平衡的盘形滚刀前倾安装角及侵深变化对自相平衡的影响,从而为提高盘形滚刀作业寿命、降低盘形滚刀更换次数、提高全断面隧道掘进机作业效率提供了理论依据.     

楔形刃压头作用下岩石力学性能研究

楔形刃压头与岩石作用规律的研究是全断面岩石掘进机研制的基础理论.通过对楔形刃压头贯入岩石产生的现象及其与岩石相互作用规律的研究,发现在楔形刃作用下,岩石破坏的宏观表现是“跃进破碎”.岩石在跃进破碎前经历弹性变形和塑性变形,弹性变形较小,塑性变形在跃进破碎前及两相邻跃进破碎间是岩石变形的主要形式,并且作用在楔形刃上的力与...     

盘形滚刀破岩效能理论分析

盘形滚刀破岩的一维模型是研究盘形滚刀破岩的基础.已有理论研究成果给出了盘形滚刀推力预测公式,已有压痕试验成果不仅给出了盘形滚刀推力预测公式还证明了存在破岩比能最小的刀间距.这些研究成果都是在正安装盘形滚刀条件下做出的.通过对比外倾安装和正安装盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型,应用塑性理论证明了外倾安装盘形滚刀比正安装盘形滚刀的破岩比能低.以某实际TBM工程为例,发现,就单把盘形滚刀而言,外倾安装的盘形滚刀比正安装盘形滚刀破岩比能最高可降低11%以上,最低也可降低2.3%;还发现盘形滚刀轨迹圆半径越小,采用外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量越大;盘形滚刀半径越大,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大;盘形滚刀切深越小,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大.此结论将为盘形滚刀的设计和应用提供有价值的参考.     

全断面岩石掘进机施工前的地质勘测及风险分析

全断面岩石掘进机施工对地质地层状况非常敏感．对施工洞线穿过的地质地层进行科学勘测在很大程度上是选用全断面岩石掘进机施工成败的可靠保证．通过对全断面岩石掘进机作业特点的详细分析，提出了施工地质勘测点应选在支撑油缸换步支撑点处；根据不良地质地层（文中以断层破碎带为例）出现的概率，以勘测出的不良地质地层的出现与否为随机变量构造随机变量函数ξ=（ηn-np）/√[np（1-p）]，当勘测点数量足够大时，此随机变量函数近似服从标准正态分布．据此估计出了在一定不良地质地层出现概率的条件下，为尽可能（概率值）多地勘测出不良地质地层，至少应钻探的勘测孔数量．通过某实际工程段的应用。证明此理论具有一定准确性．     

全断面岩石掘进机盘形滚刀刃破岩点弧长的解析解及应用研究

我国秦岭隧道出口TBM施工工程实践表明,TBM刀具的检查、更换和刀盘维修时间约占施工时间的1/3,TBM刀具费用约占工程建设费用的1/3,其中刀刃磨损数量约占刀具消耗量的80%,因此,进行全断面岩石掘进机平面刀盘上刀具磨损研究具有非常重要的意义.文中在分析TBM刀具位移的基础上,给出了其刀盘上盘形滚刀破岩点弧长的解析表达式、弧长磨损系数的概念及计算方法,并用弧长磨损系数预测了秦岭隧道出口TBM掘进5621m的刀具磨损量并与实际磨损量进行了对比分析.从而为盘形滚刀在刀盘上的布置规律、盘形滚刀的理论研究、设计制造和正确使用,减小盘形滚刀磨损量,提高盘形滚刀寿命,提出了有价值的参考.     

曲面零件外表面磨削加工全过程模拟与误差分析

基于MATLAB软件具体模拟了曲面工件外表面磨削加工的全过程并进行了加工误差的分析.通过建立两套坐标系,以最短加工时间为原则建立数学模型,分析工件外母线方程为抛物线的曲面加工过程,合理预留磨削进刀量并选取了加工基准,采用圆柱体砂轮,利用插补原理中的逐点比较法,把所要加工的工件外表面等分为19285个微元环,利用坐标变换原理,求出外母线上每一个微元点运动之后的坐标位置,依次模拟出了实际加工轮廓线;并模拟出了每Δt=0.15 s时刻在x轴方向上的进给量和在y轴上的进给量的曲线,以及绕转轴的旋转角度,计算出了在每个Δt伺服周期内的单个微元的位移量,由步进电机的脉冲当量得到每个微元所需的步进电机的脉冲个数.自主划分时间段,并计算了三组步进电机各自应发出的脉冲数和脉冲数在该时段的分布.最后分析了此加工工序选取微元时的舍入误差、插补误差和脉冲当量分配不均引起的累计误差.     

基于小波变换的风电机组传动系统故障诊断与分析

随着人类对能源的大量需求,电力行业飞速发展,风力发电以其投资成本低,机组结构简单,绿色环保,已经逐渐成为清洁能源的发展趋势,而风电场建成后的运行维护成本直接决定着风电场的效益,因此,对风电机组的典型故障进行分析,建好机组健康管理档案就显得非常重要.在对风电机组传动系统的组成和各部分的功能及风电机组的主要传动部件的故障机理及故障类型分析的基础上,以某风电场实际发生的弹性支承螺栓断裂及联轴器损坏故障为研究对象,应用小波变换进行故障的诊断和定位,分析故障产生的成因、发展过程及趋势.以新西兰况得实公司的风电机组振动检测仪器及自带分析软件对小波变换分析结果进行了验证,结果与实际状况非常吻合.据此提出了今后避免此类故障发生的预防措施和改进方法,以期为今后风电场的运营维护提供可靠的技术支持.     

前倾安装和传统安装盘形滚刀破岩前锋点位移量和弧长的对比分析

全断面岩石掘进机盘形滚刀与岩石的相互作用一直是领域学者研究的热点和难题.代表性研究成果是Ozdemir等学者通过盘形滚刀线性滚压破碎岩石的试验建立的盘形滚刀破岩力——推压力和滚动力计算公式,这与实际破岩过程中盘形滚刀和岩石的相互作用有较大差异,为此,本文通过建立盘形滚刀实际破岩运动模型,应用微位移矢量分析方法,导出了前倾安装盘形滚刀、传统安装盘形滚刀实际破岩运动中破岩点的位移,尤其是侧向位移和破岩点弧长的解析式.通过某实际工程用全断面岩石掘进机盘形滚刀算例发现:在盘形滚刀贯入度相同的条件下,前倾安装盘形滚刀破岩点侧向位移和破岩点弧长均小于传统安装盘形滚刀破岩点侧向位移和破岩点弧长,从而揭示了前倾安装盘形滚刀破岩力对岩石的作用效果明显好于传统安装盘形滚刀破岩力对岩石的作用效果.     

盘形滚刀破岩模型及其侧向力的计算

滚动破岩刀具是在刀盘的推压力作用下滚动破碎岩石的刀具，广泛用于全断面岩石掘进机上．本通过对盘形滚刀破岩工作运动特点、刀具磨损特性和破碎出的岩碴的分析，认为盘形滚刀的破岩存在着一定的剪切作用，它缘于盘形滚刀的侧向不平衡力．为了定量描述盘形滚刀侧向不平衡力的大小，建立了滚动破岩刀具运动的力学模型，给出了其计算公式，并进行了相应的试验验证．