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TBM滚刀刃型对破岩效率影响试验研究
1
作者 杨沐霖 耿麒 李志彪 《南方农机》 2025年第8期118-121,共4页
【目的】揭示刃型对滚刀破岩的影响规律。【方法】采用室内试验与有限元仿真相结合的方式,利用自制的多功能缩尺滚刀直线破岩试验台,对平刃、楔刃与复合刃3种不同刃型滚刀进行破岩效率研究,同时使用有限元软件ABAQUS对3种不同刃型滚刀... 【目的】揭示刃型对滚刀破岩的影响规律。【方法】采用室内试验与有限元仿真相结合的方式,利用自制的多功能缩尺滚刀直线破岩试验台,对平刃、楔刃与复合刃3种不同刃型滚刀进行破岩效率研究,同时使用有限元软件ABAQUS对3种不同刃型滚刀的破岩过程进行模拟,揭示破岩机理。【结果】1)楔刃滚刀的破岩载荷最小,平刃滚刀产生的岩碴质量最大,复合刃滚刀的破岩比能最小且破岩效率最高;2)试验过程中,楔刃滚刀出现了崩刃的现象,平刃与复合刃滚刀完整度较高;3)仿真分析进一步揭示了不同刃型滚刀在破岩过程中刀下裂缝的扩展规律,楔刃与复合刃滚刀由于接触面积小、压力集中,可以有效地降低破岩载荷。【结论】楔刃和复合刃滚刀因存在楔形结构,所以能有效降低破岩载荷,其中复合刃滚刀因产生的岩碴质量更大,表现出了更好的破岩效率。尽管楔刃滚刀在试验中出现了崩刃现象,但楔形结构对提高滚刀破岩效率具有重要作用,可以为未来的TBM滚刀设计与优化工作提供参考。 展开更多
关键词 TBM滚刀破岩 破岩比能 滚刀刃型 有限元仿真
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刃型参数对滚刀破岩影响的线性切割试验 被引量：10
2
作者 龚秋明 吴帆 +2 位作者 马帅 郑彦龙 殷丽君 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1098-1108,共11页
采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型... 采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型滚刀的适用性。研究结果表明:刃型参数会影响岩石内部裂纹扩展模式,改变滚刀破岩机理。圆刃滚刀的破岩曲线呈线性增长趋势,刀尖接触应力较高,滚刀力较小,刀刃下方径向裂纹扩展充分,岩片多为“两侧薄、中间厚”,滚刀更容易侵入岩石,但滚刀的受力状态不好;平刃滚刀的破岩曲线呈幂函数增长趋势,刀尖接触应力小,岩石损失范围更小,破岩裂纹平直扩展并产生扁平状岩片,破岩相对较难,但刀具受力状态较好;V刃滚刀破岩性能介于圆刃与平刃滚刀之间。无论何种刃型的滚刀,随着贯入度增加,岩石内部裂纹扩展范围加大,刀刃接触应力呈降低趋势。对于重庆青砂岩而言,圆刃滚刀比能最低,破岩效率最优。 展开更多
关键词 滚刀刃型 线性切割试验 破岩效率 刀刃应力 岩渣参数
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不同刃型TBM滚刀载荷与振动特性实验研究 被引量：1
3
作者 张皓诣 张蒙祺 +2 位作者 莫继良 段文军 周仲荣 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1340-1350,共11页
全断面隧道掘进机(TBM)地下工况复杂,破岩产生的振动冲击使得滚刀和刀盘异常失效,易造成重大经济损失。为探究在不同刀盘进给参数下滚刀截面形状(即刃型)对滚刀振动影响机理,开展滚刀破岩实验,获取滚刀载荷和振动信号。研究结果表明:随... 全断面隧道掘进机(TBM)地下工况复杂,破岩产生的振动冲击使得滚刀和刀盘异常失效,易造成重大经济损失。为探究在不同刀盘进给参数下滚刀截面形状(即刃型)对滚刀振动影响机理,开展滚刀破岩实验,获取滚刀载荷和振动信号。研究结果表明:随着刀盘总推力和转速增加,滚刀振动幅度增大,这是由于推力与转速以不同方式增加了单位时间内岩石破碎的体积,因此岩石应变能的储存—释放过程更为剧烈,滚刀振动加剧;不同刃型滚刀侵入岩石的能力不同,亦会改变单位时间内破岩体积,影响滚刀振动;冲击与载荷突变同时发生,这是因为岩石蓄积的弹性应变能在岩石破裂时集中释放。本文研究可为滚刀选型、研发低振动新型滚刀结构、减少滚刀及刀盘开裂提供参考。 展开更多
关键词 全断面隧道掘进机 滚刀刃型 破岩实验 振动特性 进给参数
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