隨著環(huán)境、資源問(wèn)題的日益突出,廢舊產(chǎn)品的再制造逐步受到國(guó)家、社會(huì)的高度重視。對(duì)于機(jī)電產(chǎn)品,尤其是硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)這種國(guó)之重器,再制造不僅可以節(jié)約資源,減少對(duì)環(huán)境的破壞,同時(shí)也具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益,符合國(guó)家所倡導(dǎo)的綠色發(fā)展模式。因此,開(kāi)展再制造研究已經(jīng)顯得非常重要。刀盤(pán)是掘進(jìn)機(jī)的重要組成部分,再制造的價(jià)值更為顯著。由于刀盤(pán)系統(tǒng)位于TBM的最前端,直接與巖土相互作用,因此刀盤(pán)的設(shè)計(jì)制造與地質(zhì)條件息息相關(guān)。本論文在分析國(guó)內(nèi)外學(xué)者相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,建立了刀盤(pán)滾刀孔區(qū)域危險(xiǎn)點(diǎn)裂紋萌生壽命的計(jì)算模型,基于此模型,提出了評(píng)價(jià)TBM刀盤(pán)再制造性的地質(zhì)軟硬性指標(biāo)模型和失效區(qū)域性指標(biāo)模型;開(kāi)展了單一地質(zhì)和復(fù)合地質(zhì)條件下刀盤(pán)剩余壽命研究;研究了滾刀損壞與刀盤(pán)裂紋萌生壽命的耦合關(guān)系;建立了刀盤(pán)再制造性評(píng)估模型。本論文研究的主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)缺少TBM刀盤(pán)再制造性評(píng)估模型這一問(wèn)題,綜合運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和有限元的方法,建立了刀盤(pán)滾刀孔區(qū)域危險(xiǎn)點(diǎn)裂紋萌生壽命的計(jì)算模型。基于此模型,研究了地質(zhì)軟硬性因素對(duì)危險(xiǎn)點(diǎn)裂紋萌生壽命的影響和失效區(qū)域性因素對(duì)危險(xiǎn)點(diǎn)剩余裂紋萌生壽命的影響。建立了評(píng)價(jià)TBM刀盤(pán)再制造性的地質(zhì)軟硬性指標(biāo)模型和失效區(qū)域性指標(biāo)模型。(2)研究了TBM刀盤(pán)滾刀的損壞對(duì)刀盤(pán)危險(xiǎn)點(diǎn)裂紋萌生壽命的影響。研究發(fā)現(xiàn),滾刀的損壞對(duì)其周邊其它滾刀孔區(qū)域危險(xiǎn)點(diǎn)的裂紋萌生壽命的影響較大,其裂紋萌生壽命可縮短原壽命的21.1%。(3)針對(duì)TBM刀盤(pán)掘進(jìn)時(shí)處于復(fù)合地質(zhì)條件下的情況,建立了掘進(jìn)方向上地質(zhì)分層模型,并對(duì)掘進(jìn)截面上的截面圓分層模型進(jìn)行了分析。研究了TBM掘進(jìn)方向上地質(zhì)復(fù)合以及掘進(jìn)截面上地質(zhì)復(fù)合兩種情況下,復(fù)合地質(zhì)對(duì)滾刀孔區(qū)域危險(xiǎn)點(diǎn)裂紋萌生壽命的影響。研究發(fā)現(xiàn):在石灰?guī)r地質(zhì)向花崗巖地質(zhì)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中,危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力的增加是裂紋萌生壽命降低的主要原因,同時(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)的裂紋萌生壽命受到刀盤(pán)掘進(jìn)截面地質(zhì)組合情況的影響較大。(4)建立了刀盤(pán)再制造性評(píng)價(jià)模型,模型涵蓋刀盤(pán)再制造的通用性評(píng)價(jià)和特殊性評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。兩個(gè)方面包括的再制造性評(píng)價(jià)指標(biāo)由技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、失效區(qū)域和地質(zhì)匹配五種因素構(gòu)成。基于層次分析法建立了含有地質(zhì)軟硬性指數(shù)、巖石耐磨性指數(shù)、結(jié)構(gòu)面與隧道軸線(xiàn)的夾角和巖體滲水量四種因素的地質(zhì)匹配性評(píng)價(jià)模型。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TH136
【部分圖文】：

、環(huán)保、可持續(xù)的使用資源是社會(huì)發(fā)展過(guò)程中必須要解決的問(wèn)圍繞再制造的產(chǎn)業(yè)的崛起，使再制造行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。車(chē)等機(jī)械制造行業(yè)上，有效的緩解了社會(huì)發(fā)展道路上一直被資與此同時(shí)，我們也不得不承認(rèn)現(xiàn)今在我國(guó)實(shí)施再制造的行業(yè)還還不夠等事實(shí)。隧道掘進(jìn)機(jī)作為國(guó)之重器，涉及了液壓、電、等多種學(xué)科，具有切削巖體、輸送巖渣、支護(hù)等多種特殊功能高、復(fù)雜、大型的綜合隧道施工設(shè)備，如圖 1-1 所示。但是，造，消耗資源重大亦是其顯著的特點(diǎn)。目前在建的隧道工程中，全部為新設(shè)備，隧道工程建設(shè)完成后，掘進(jìn)消耗的壽命與其設(shè)0%。鑒于掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)、配置、功能、尺寸都和特定的工程有后，如果沒(méi)有后續(xù)適用的工程，與之相關(guān)的隧道掘進(jìn)機(jī)就會(huì)閑明：2 臺(tái)閑置 5 年的硬巖掘進(jìn)機(jī)需花費(fèi) 8000 多萬(wàn)用作修復(fù)，勢(shì)必會(huì)造成極大地?fù)p失。而通過(guò)再制造技術(shù)可以拓寬這些設(shè)備再度進(jìn)行服役[1]。

圖 1-2 掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)Figure 1-2 Cutter-head of Tunnel Boring Machine(a) 刀盤(pán)上的裂紋 (b) 刀盤(pán)面板嚴(yán)重磨(c) 主軸承損壞

3(c) 主軸承損壞圖 1-3 刀盤(pán)損壞形式d (b) Serious wear on the cutter-head (c) TFigure 1-3 Cutter damage form實(shí)施再制造困難重重，但是總體上的。開(kāi)展掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)再制造理論及用率及降低施工成本的重要途徑，術(shù)的發(fā)展，新設(shè)計(jì)出的掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)些比較苛刻的地質(zhì)條件要求新制的
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853141