【摘 要】
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刀盘是顶管机施工过程中的关键部件,位于顶管机最前端,在掘进过程中直接与切削断面相接触。刀盘具有掘进施工、维护掘进工作面稳定、搅拌和排渣四大功能。由于顶管机的掘进效率在很大程度上受到其刀盘结构的影响,因此进行顶管机刀盘结构设计与尺寸优化的研究对提高刀盘的施工效率与使用寿命方面很有意义。本文以泥水平衡顶管机的刀盘结构作为研究对象,确定了刀盘上各类刀具的布置方式;确定了刀盘开口率、刀盘外径、刀盘转速、土
【基金项目】
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安徽省第十一批“115”产业创新团队-安徽唐兴机械装备有限公司非开挖技术产业创新团队的泥水平衡顶管机研发项目
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刀盘是顶管机施工过程中的关键部件,位于顶管机最前端,在掘进过程中直接与切削断面相接触。刀盘具有掘进施工、维护掘进工作面稳定、搅拌和排渣四大功能。由于顶管机的掘进效率在很大程度上受到其刀盘结构的影响,因此进行顶管机刀盘结构设计与尺寸优化的研究对提高刀盘的施工效率与使用寿命方面很有意义。本文以泥水平衡顶管机的刀盘结构作为研究对象,确定了刀盘上各类刀具的布置方式;确定了刀盘开口率、刀盘外径、刀盘转速、土压力、刀具切深等参数;在正常工况下对刀盘进行受力分析的基础上,进行具体的载荷计算。依据材料力学和弹性力学理论,推导出刀盘外圈的厚度和宽度、环状筋板的厚度和宽度的计算公式,并进行了刀盘外圈的厚度和宽度、环状筋板的厚度和宽度、刀盘面板厚度、刀盘背板厚度、牛腿夹角、牛腿厚度等刀盘设计中相关尺寸参数的计算。根据材料力学理论对刀盘结构进行强度和刚度校核。根据确定的尺寸参数,建立刀盘的三维实体模型,使用Workbench对刀盘进行有限元分析,分析结果与强度、刚度校核结果基本—致,并根据得到的刀盘等效应力云图、位移量云图,进而确定刀盘上强度与刚度最薄弱的位置。针对刀盘的薄弱环节,对刀盘外圈以及辐条的尺寸进行调整并对调整后的刀盘结构进行有限元分析,通过分析结果选择刀盘外圈的厚度以及辐条的厚度,进而对刀盘尺寸进行优化,达到提升刀盘强度和刚度的目的。图[60]表[10]参[65]
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