盾构刀盘设计和刀具配置分析.doc

盾构刀盘设计和刀具配置分析第31卷第O8期2010年O8月煤矿机械CoalMineMachineryVo1.31No.O8Aug.2010盾构分析(哈尔滨铁道职业技术学院,哈尔滨150081)摘要:盾构系统最重要的部分在于开挖面的开挖过程,从工程的角度而言,最重要的部分在于刀盘设计和刀具的布置,其是否适合工程地质条件,直接影响到盾构机的切削效果,出土状况和掘进速度.针对某盾构区间的地质情况.分析盾构刀盘结构设计和刀具配置.关键词:盾构;刀盘设计;刀具配置中图分类号:TG71文献标志码:B文章编号:10030794(2010)08007503AnalysisofStructureDesignofShieldCutterandLayOutofToolsZHENGXiao-yan(HarbinRailwayTechnicalCollege,Harbin150081,China)Abstract:Theshieldsystemmostimportantpartliesintheexcavatedsurfaeetoexcavatetheprocess.fromengineeringpointofviews,themostimportantpartliesinthecutterheadandcuttingtoolsarrangement,whetheritdoessuittheapplicationengineeringthegeologicalcondition,immediateinfluencetoshieldmachinecuttingeffect,uneaahedconditionandtunnelingexcavatespeed.Shieldcutterheadstructuralstyleandcuttingtooldispositionandgeologicalcompatibilitywereanalysed,basedongeologyofsomeintervalshield.Keywords:shield;cutterheaddesign;cuttingtoolsconfiguration率,以利于中心部位碴土的流动.刀盘的开口率约1刀具配石31%.刀盘面板上布置有8个泡沫注入孔,辅于注入1丁I舟开口部仆添加剂,可以从根本上杜绝泥饼的发生.(2)良好的碴土改良设计碴土改良系统是土刀盘上的刀具布置合理,滚刀高度高出面板达压平衡盾构十分重要的部分.其改良的效果直接影175mm,高出齿刀及刮刀35mm,有利于刀盘前面碴响着土压平衡盾构的成功与否盾构设计了完备的争?孛?夺?夺?牛?夺?孛?牵?夺?孛?夺?牵?孛?夺?串?夺?孛?牵?牵?夺?串?孛?夺?牵?审?孛?争?夺?夺?牵?孛?夺?-4>?牵?,?夺?夺?孛?,?牵?夺?各油缸的最大推力大于表1中4,5,6单元的铲斗油缸的3个构件的轴力.验证了各油缸选型的轴向力,其中小臂油缸和铲斗油缸的工作推力均小合理性和工作系统压力设定的准确性于式(1),式(2)的设计值,说明在铲斗扒碴时,各油参考文献:缸的选择和系统压力参数的设定是满足工作要求1孑L德文.液压挖掘机M.北京:化学工业出版社,2006.的.2王新敏.ANSYS工程结构数值分析M.北京:人民交通出版社,4结语2007.运用土壤切削理论,对挖装机工作机构在小臂3任重.ANSYS实用分析教程K_北京:北京大学出版社,2003.油缸和铲斗油缸分另0扒碴时的工作阻力进行了计4伏志和.三铰点连杆机构挖掘机构的设计计算方法与应用J.建算,并确定出铲斗扒碴时的阻力为工作机构计算的筑机械_2009(1):84-87.外载荷;建立了工作机构整体有限元计算的简化模E着酉面百_(1F两丽型,对工作臂的强度和刚度进行了计算.保证了大授,毕业于西北轻_T业学院机械设计及理论专业,现主要从事工程臂和小臂的强度和刚度满足工作要求:利用有限元机械的研究与设计工作,电子信箱:wxy35577sina.COla.模型的计算结果.提取出了大臂油缸,小臂油缸和责任编辑:王海英收稿日期:2009102675Vo1.31No.08盾构刀盘设计和刀具配置浅析郑晓燕第3l卷第O8期碴土改良系统.它由几部分组成:泡沫注入系统盘中心的4个泡沫注入孑L.可以完全避免泥饼的产通过向土仓内,螺旋输送机内和刀盘前面注入泡沫生.来改良碴土,其改良效果也已经证明是很好的;1.1.3硬,软岩中的刀具布置方案泡沫加强剂(polymer)注入系统注入泡沫加强剂刀具可以根据地质的软硬不同按2种不同方的作用是为了增强泡沫的强度,使注入的泡沫在水式来组合使用:用于硬岩掘进的刀具布置中心压达到0.2MPa以上时仍能够保持原有的物理性滚刀,3l把单刃滚刀,所有切刀和弧形刮刀;用于能,保持良好的改良效果;膨润土及泥浆注入系软岩开挖的刀具布置中心齿刀.近刀盘中心21统通过以上碴土改良系统,可以达到改善碴土流把齿刀.10把单刃边滚刀,所有切刀和弧形刮刀.动性,提高止水性,降低刀盘扭矩,减小刀盘刀具及在软土地段.齿刀和滚刀可以混装或全部安装齿螺旋输送机磨损.以及对工作面止水的良好效果.刀.但是考虑到膨润土容易对环境造成污染,一般情况1.2刀具,刀盘的布局特点对地质的适应性下可以注入泥浆,膨润土只是作为一种备用手段.(1)对硬岩的适应性刀盘上布置了4把中心(3)耐磨设计刀盘的周边焊有耐磨条,刀盘滚刀,31把单刃滚刀,每把滚刀可以承受25t的推的面板焊接有格栅状的Hardox耐磨材料,充分保证力.刀具设计的最大硬岩开挖强度为200MPa.硬岩刀盘在硬岩掘进时的耐磨性能.单轴抗压强度大部分在30MPa以下.所以刀盘刀(4)刀座设计刀盘上的滚刀刀座和齿刀刀座具对于硬岩是完全适应的.刀盘上焊接的耐磨条及相同,安装方式也相同.这样的设计可以满足滚刀耐磨焊层也是刀盘在硬岩中掘进时的重要保证措和齿刀的互换性要求.施.所有的刀具都可以在刀盘背后换装.从而保证(5)刀盘驱动及支撑形式刀盘驱动采用液压安全,高效地更换刀具.盾构在硬岩中的设计掘进驱动,由8个液压马达通过减速机来驱动刀盘.刀盘速度为2040mm/min.能够满足工期要求.驱动的配备功率为945kW,标称扭矩为4500(2)对软土和高黏性地层的适应性刀盘开13kNm,脱困扭矩为5300kN.m.刀盘的转速范围率大.特别是在更换中心齿刀后刀盘的中心部分开为06.1r/min,刀盘可以双向旋转.本工程中考虑13增加.刀盘开13内侧挡板向内斜向布置.当刀盘到可能会出现岩层硬度不均或者遇到孤石的情况,在软土中掘进时.这样的设计有利于碴土的流动并在盾构机的主轴承部分设计了一套刀盘调整机构.进入土仓.刀盘上设置有8个泡沫注入口.能够充通过这个机构可以沿掘进方向调整刀盘伸缩20分保证碴土的改良效果在通过软土及黏性土地em,这样既方便更换刀具,保护刀盘,同时在必要时段.还可以将刀盘上的部分或全部滚刀更换为齿可以对刀盘进行防卡,脱困处理.刀盘采用中间支刀.根据需要可以开启中心部分的4个泡沫注入撑方式.刀盘主轴承采用德国Hosche公司的产品,孔.可以有效地防止中心泥饼的产生.主轴承外径西2600mm,主轴承的外密封采用3道(3)对软硬交错地层的适应性刀盘的设计同注脂密封,主密封的设计寿命为5000h,主轴承的样能够适应软硬交错地层的盾构施工.当通过软硬设计寿命为10000h.交错的地层时.可以根据地层的实际情况将刀盘上1.1.2刀具形式的滚刀和齿刀混装或全部采用滚刀.配合碴土改良盾构刀具是根据硬岩,软岩的不同强度和地质系统.调整刀盘的推力和扭矩参数,在掘进的过程特点.以及刀具在软,硬岩中不同的破岩机理来进中注意随时调整盾构的姿态.行设计和选择的.刀盘上可以安装不同类型的刀具(4)对岩层软硬分布不均及可能存在孤石的适以适应不同地层的开挖,主要刀具类型为中心滚应性当盾构通过岩层软硬不均的地层时,一般情刀,单刃滚刀,齿刀,切刀,边刮刀和超挖刀,其中单况下能够通过调整刀盘转速,分别调整各组推进油刃滚刀和齿刀的刀座形式相同,根据不同的地质类缸的推力,加注泡沫添加剂等手段降低刀具的异常型2种刀具可以互换.在硬岩中掘进时刀盘需安装磨损和刀盘主轴承的偏载.保证掘进正常进行.当单刃滚刀,中心滚刀,在软岩中掘进时可以根据需遇到刀盘的扭矩比较大时,可以通过刀盘调整机构要把滚刀更换为对应形式的齿刀.将刀盘位置稍后移来降低刀盘的扭矩.以防止损坏更换中心齿刀后增加刀盘的中心部分开口有刀具及主轴承和刀盘卡住等现象的发生.利于开挖后的碴土顺利注入土仓,再加上设置在刀刀盘的调整机构油缸上安装有压力传感器.可一76第3l卷第O8期2010年O8月煤矿机械CoalMineMachineryVol_3lNo.O8Aug.2010试验?研究二=D采煤机滚筒的参数化建模吕铁亮.郭猛f1.北京化工大学北方学院,河北三河065201;2.煤炭科学研究院太原研究院,太原03OOO6)摘要:随着计算机技术的日臻成熟,以系统建模和仿真技术为核心的虚拟样机技术得到了广-.eo应用.建立虚拟样机首先要建立进行机械零,部件的三维实体模型,在充分理解采煤机滚筒机械结构中各个零,部件的相对位置和装配关系的基础上,利用三维造型软件Pm厄对采煤机滚筒进行了建模.关键词:采煤机;建模;Pro/E;虚拟样机中图分类号:TD421.6文献标志码:A文章编号:l0030794(2010)08007703ParametricModelingofShearerDrumLVTie-Hang一.GUOMeng(I.NoahCollegeofBeijingUniversityofChemicalTechnology,Sanhe065201,China;2.TaiyuanCoalScienceResearchInstitute,Taiyuan030006,China)Abstract:Withcomputertechnologybecomingmoremature,tosystemmodelingandsimulationtechnologyasthecoreofvirtualprototypingtechnologyhasbeenwidelyused,tocreateavirtualprototype,thefirstistoestablishthree-dimensionalsolidmodelofMechanicalPartsandComponents,thisarticlebasedonunderstandingofshearerdrummachinestructure,thevariouspartsandcomponentsandassemblyoftherelationshipbetweentherelativeposition,three-dimensionalmodelingsoftwarePro/Ewasusedontheshearerdrumformodeling.Keywords:shearer;modeling;Pro/E;virtualprototypingO前言采煤机用螺旋滚筒实现落煤和装煤2个任务.目前国内对滚筒的可靠性分析很少.本文主要对采煤机滚筒进行了参数化建模.为以后的动力仿真提供研究基础1建立滚筒的参数化模型在开始建立参数化滚筒模型之前.必须先确定需要控制的滚筒结构参数.理清滚筒各参数之间的以通过3个油缸不同的压力来初步判断刀盘的偏载情况.当出现较大偏载时可以人工到土仓进行检查.以便及时发现具有破坏性的孤石或其他异常情况.如果必要可以人工进主土仓进行处理.通过改变3个刀盘调整机构油缸的溢流阀压力可以调整刀盘能够承受的最大推力.从而对刀盘起到保护作用2结语(1)本盾构刀盘设计及刀具的配置合理.适应于本盾构区间的地质条件.盾构顺利掘进并贯通.(2)刀盘的结构与刀具的配置关系到盾构是否能顺利掘进,不同的工程地质需要选用不同的刀盘结构.配置不同的刀具换算关系.使滚筒参数化模型的建造过程中更加顺利利用Pro/E软件进行采煤机滚筒参数化模型的过程:提供需要控制的参数INPUTDNUMBER“输