全斷面掘進機刀具切削機理仿真與磨損的研究.pdf

1、全斷面掘進機是一種集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體的專用隧道掘進機械。刀盤和刀具是全斷面掘進機最關鍵的工作部件。在全斷面掘進機掘進過程中，刀盤刀具直接與巖土接觸并構成一個完整的切削系統(tǒng)，主要起到開挖巖土的作用。全斷面掘進機在復雜的地質條件下施工時，工況極其復雜，刀盤刀具磨損嚴重，開艙換刀頻繁，加大了施工風險和工程費用。因此，對盾構機刀具的切削機理及其磨損情況進行研究，并根據(jù)工程實際提出適當?shù)牡毒吣p模型，對預測復雜地質條件下刀具的

2、壽命是十分必要的。
　　本文首先利用ABAQUS軟件分別對切刀切削粘土和軟巖進行了有限元仿真，得出了切深和安裝前角對切削力的影響。從粘土和巖石的第一主應力和塑性變形的分布以及變化情況出發(fā)，分析了粘土和軟巖兩種材料失效機理的異同。
　　文章在線切割實驗的基礎上，對盤形滾刀破巖進行了仿真研究。分別對一定刀間距時和單刀破巖時的仿真結果進行分析，得出了切深與滾刀受力之間的關系、滾刀刃形對受力的影響以及磨損對受力的影響。從巖石破碎面的

3、等效應力以及剪切應力的分布特點出發(fā)，對巖石的破碎機理進行了分析。對于滾刀的表面力學性能，主要分析了滾刀破巖過程中，破巖點的應力變化以及接觸區(qū)域接觸壓強與切削參數(shù)的關系，為研究滾刀磨損奠定了一定的基礎。
　　針對刀具的磨損問題，本文對刀具的磨粒磨損進行了有限元仿真，分析了磨損過程中刀具表面金屬的應力分布和塑性變形情況?；跐L刀的破巖弧長，對滾刀磨損與刀具參數(shù)及破巖參數(shù)之間的關系進行了一系列的研究，得出了切深、滾刀直徑以及刀間距與磨損