全断面岩石掘进机滚刀间距优化的研究.pdfVIP

第３４卷第７期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３４ №．７ ２０１３年７月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｕｌ．２０１３ 全断面岩石掘进机滚刀间距优化研究 李刚，王宛山 （东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳１１０８１９） 摘　 要：为了获得全断面岩石掘进机滚刀的最佳切割参数，提高破岩效率，基于岩石断裂力学理论，分析了滚刀的破岩机 理，建立了岩石的损伤本构模型，采用三维数值模拟方法对破岩过程进行了仿真分析．采用推力和滚动力共同作用的破 碎机制，研究了最优刀间距的确定方法，给出了不同岩石模型的最优切割参数，最后采用线性切割实验方法对仿真结果 进行了验证．结果表明，该数值模拟方法不仅能够反映滚刀的破岩机理，而且可以确定滚刀的最优切割参数，并对全断面 岩石掘进机进行性能评价． 关键词：全断面岩石掘进机；盘形滚刀；破岩机理；滚刀间距优化；线性切割实验 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１２１１０５３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１４４６．００１．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＤ２６３　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１３）０７⁃０９１３⁃０５ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｏｐｔｉｍｕｍ ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ＴＢＭ ｄｉｓｃ ｃｕｔｔｅｒｓ ＬＩ Ｇａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｗａｎｓｈａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｏｂｔａｉｎｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒ ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ ｂｏｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ （ＴＢＭ）ｄｉｓｃ ｃｕｔｔｅｒｓａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇ，ｔｈｅ ｒｏｃｋｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｅ⁃ ｃｈａｎｉｃｓ ｏｆ ｒｏｃｋ， ａｎｄ ａ ｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ （３Ｄ） ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓｏｆ ｒｏｃｋｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｄｉｓｃ ｃｕｔｔｅｒｓ ｔａｋｅ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ｄｉｓｃ ｃｕｔｔｅｒｓｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏｃｋ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ，ａｎｄ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ （ＬＣＭ） ｔｅｓｔ ｗａｓ ｄｏｎｅ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｎｏｔｏｎｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｒｏｃｋｆｒａｇ⁃ ｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆ ｄｉｓｃｃｕｔｔｅｒｓ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆＴＢＭｄｉｓｃｃｕｔｔｅｒｓ，ａｓｗｅｌｌ ａｓａｓ⁃ ｓｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＴＢＭ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ ｂｏｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ （ＴＢＭ）；ｄｉｓｃ ｃｕｔｔｅｒ；ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｏｆ ｒｏｃｋ；ｏｐｔｉｍｕ