关键词:
破岩参数
小型竖井掘进机
刀盘驱动系统
动态特性研究
摘要:
输电线路通常要跨越地形复杂的山区,输电线路杆塔基坑作业方式会受到限制。由于山区交通不便,大型挖掘设备难以到达现场,只能采用人工钻爆法和小型岩石破碎设备辅助挖掘,机械化程度低,施工人员劳动强度大,容易发生安全事故,导致输电线路建设进度缓慢。川渝地区地质条件复杂多变,线路施工作业装备的工作环境恶劣,容易出现设备故障,甚至发生损坏。为解决上述问题,课题组将竖井掘进机施工技术引入输电线路的杆塔基坑作业,研发一款用于输电线路杆塔基坑掘进的山地小型全断面竖井掘进机,并进行动态特性研究。
论文通过理论分析、数值模拟、虚拟样机技术和实验分析,研究山地小型全断面竖井掘进机的破岩参数、结构及工作原理、动力学模型和动态特性。主要研究内容如下:
首先对镶齿滚刀的破岩机理及参数进行分析,主要分析镶齿滚刀的选型、滚刀破岩的运动轨迹;从微观层面进行刀齿破岩的受力分析,再以宏观层面进行镶齿滚刀及其在刀盘上的受力分析;基于岩石力学阐述镶齿滚刀破岩机理;分析镶齿滚刀的破岩参数,并推导参数求解公式,计算所设计竖井掘进机所需的参数;建立所选镶齿滚刀及岩石的有限元仿真模型,进行岩石应力分析和滚刀受力分析。
其次对竖井掘进机的结构设计和受力进行分析,根据镶齿滚刀破岩参数和工程条件说明竖井掘进机的设计参数和总体方案,完成竖井掘进机整体结构设计;分析竖井掘进机的现场布置和工作原理,验证结构的合理性;对竖井掘进机的工作受力和强度进行分析,完成零部件选型。
再对竖井掘进机刀盘驱动系统进行动力学分析与仿真,根据刀盘驱动系统的结构进行理论分析,基于集中参数法建立刀盘驱动系统各个自由度的力学模型,得到模型的参数;根据虚拟样机技术和多体动力学建立刀盘驱动系统的多体动力学模型,进行动力学分析与仿真分析。
最后对竖井掘进机刀盘驱动系统动态特性进行研究,根据竖井掘进机的工作特点分析刀盘驱动系统动态特性的影响因素;在不同影响因素条件下进行动力学仿真,分析单因素对刀盘驱动系统动态特性的影响;结合单因素分析设计多因素试验,分析多因素对刀盘驱动系统动态特性的影响;确定影响因素对刀盘驱动系统的动态特性进行仿真分析,搭建竖井掘进机平台进行实验分析。