TBM主機技術(shù)研究及重要部件有限元分析的綜述報告

TBM主機技術(shù)研究及重要部件有限元分析的綜述報告引言隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，TBM（隧道掘進機）作為一種高效、快速、安全的隧道掘進設備，在隧道建設中得到了廣泛的應用。TBM由眾多的機械、電氣、液壓以及控制自動化等技術(shù)所組成，其中包括了很多的重要部件，如刀盤、推進缸、剝離器等。因此，對TBM主機技術(shù)和關(guān)鍵重要部件的研究具有相當?shù)默F(xiàn)實意義和應用價值，本文主要針對這些問題進行綜述。一、TBM的主機技術(shù)研究（一）傳動技術(shù)TBM的主機傳動系統(tǒng)是推進機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和刀盤機構(gòu)三個部分的組合。傳動技術(shù)是TBM主機技術(shù)研究中的重要環(huán)節(jié)之一。傳動系統(tǒng)的傳動形式有鏈條傳動，液壓馬達傳動和齒輪傳動等多種形式，其中鏈條傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點，但是由于鏈條松緊度難以控制，容易發(fā)生故障，因此現(xiàn)代TBM主機中多采用液壓馬達傳動和齒輪傳動結(jié)合的方式來實現(xiàn)傳動系統(tǒng)。（二）刀盤機構(gòu)技術(shù)TBM主機刀盤機構(gòu)是掘進過程中的核心部件，其工作狀態(tài)對整個掘進工作效率和安全性能都有著重要的影響。刀盤機構(gòu)的主張是由推進液壓缸帶動的直線推動和旋轉(zhuǎn)刀盤的旋轉(zhuǎn)運動。刀盤機構(gòu)的結(jié)構(gòu)主要由盤架、刀具、密封系統(tǒng)、刀臂和驅(qū)動系統(tǒng)等組成。在刀盤機構(gòu)的設計中，滿足機械強度、適應切削質(zhì)量、優(yōu)化刀具布局和提高防塵等性能等是設計的重點和難點。（三）液壓技術(shù)液壓技術(shù)是TBM主機技術(shù)中最為廣泛應用的一種技術(shù)。液壓系統(tǒng)作為TBM掘進的源動力，主要是將低壓柴油機的動力轉(zhuǎn)化成高壓液壓能量。液壓控制系統(tǒng)可以管控各個部件的運動和工作過程，精確控制液壓缸的動作力度、速度等。同樣，液壓系統(tǒng)的合理設計對TBM主機的穩(wěn)定性能，安全性能和高效性能都具有積極的意義和作用。二、TBM主機技術(shù)研究的有限元分析TBM主機技術(shù)的研究不僅依賴于經(jīng)驗和極限條件下的簡化模型，而且更重要的是依賴于對TBM主機中各部件的力學特性及其他技術(shù)特性進行仿真計算和有限元分析。（一）刀盤機構(gòu)的力學分析TBM主機刀盤機構(gòu)承受著復雜的受力狀態(tài)，其受力特征主要是面內(nèi)的局部應力集中問題和面外的各向同性問題。為此，需要對刀盤機構(gòu)進行力學分析。在有限元分析中，可以先進行內(nèi)部力的靜力分析，然后結(jié)合材料強度計算出刀盤架和刀臂等關(guān)鍵部件應力的分布及部件的剛度。（二）推進液壓缸的優(yōu)化設計液壓缸是TBM掘進機的核心部件之一，其面臨著復雜的靜、動力學問題。通過有限元分析，可以對推進液壓缸的內(nèi)部受力機制進行仿真，優(yōu)化設計薄弱環(huán)節(jié)，提高其穩(wěn)定性、安全性和掘進效率。（三）剝離器的設計和優(yōu)化剝離器是TBM掘進過程中主要的輔助機械設備之一，其設計參數(shù)的優(yōu)化和精確度關(guān)系到石材和泥土的剝離效率，同時對于其他關(guān)鍵部件的安全性和穩(wěn)定性也具有重要的作用。因此，通過有限元分析，在現(xiàn)實工程中可以定量地分析和優(yōu)化設計剝離器。結(jié)論TBM主機技術(shù)的研究和關(guān)鍵部件的分析是保障TBM控制和應用的重要前提，其中液壓傳動、刀盤機構(gòu)和剝離器的優(yōu)化設計等，都是控制TBM掘進過程的關(guān)鍵點。有限元分析技術(shù)的應用在主機技術(shù)研究中具有重大的作用，特別是在解決結(jié)構(gòu)設計、材料應力分析