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1、ACaaem I C 学术 具的磨损 还会将所有的力都集中到其他的刀具 上 从而造成所有的刀具都发生破坏 还会造成 与整个切削有关的机械部件的损坏 除了以上的 情况外 由于操作人员的操作不当 以及盾构机 的一些使用参数的不当选取 也可能造成刀圈的 损坏 这样就会容易发生比较严重的事故和造成 财产的损失 1 2 刀圈断裂和崩角 当盾构机在切削比较容易切削的地质层时 刀盘的转矩也不是很高的 但是这时突然进入比 较硬的地质层时 阻力突然变大 现有的转矩不 能进行该切削 这就会对刀盘造成一定的冲击 就可能使刀圈发生损坏 这样就会容易发生比较 严重的事故和造成财产的损失 1 3 刀圈移位 同时要防止刀圈
2、产生轴向移动 因为移动的 刀盘在切削的过程中更容易受到较大的冲击 更 容易造成刀圈的损坏 这就要在刀盘的两侧加上 固定挡圈 从而将刀盘固定在转动轴上 但是在 实际的工况中 盾构机还是经常会因为轴向移动 发刀圈的断裂的 主要的原因是盾构机在出厂的 时候没有达到其工况所需要的质量 还有盾构机 的工况太恶劣了 还有很多其他的因素影响刀盘 挡圈的断裂 这样就会造成刀盘的轴向移动 从 而造成刀圈的损坏 进而造成 比较严重的事故和 造成财产的损失 2 刀宽及贯入度对切刀磨损的影响 盾构机对地质层的切削类似于车刀对机械零 件的切削 都是利用刀具对材料的挤压达到切削 的目的的 盾构机 的刀具也是分为前刀面和后
3、刀 面的 盾构机的前刀面与切削的碎渣想摩擦 盾 构机的后刀面与切削过的地质层相摩擦 通过这 样的摩擦就会造成刀具的损坏 盾构机的刀具的 材料一般都是采用比较硬的合金钢 但是由于长 时间的摩擦 也会对刀具造成损坏的 切削的深 度和切削的速度都会对刀具的损坏产生不同的影 响 要根据不同的地质层和不同的进刀速度以及 刀具的大小优化设计刀具和刀盘的形状 并选用 适合的材料 这样才能使刀具的寿命延长 3 提高刀具耐用度的对策 3 1 与地质相匹配的刀具配置 为了提高刀盘和刀具的寿命和耐用性 我们 在选择盾构机的结构时 要因地制宜 对于不同 性质的土层或岩石层 我们要选择合适的刀盘 刀具和盾构结构 在实际
4、的工况中 并不像我们 想想的这么简单 因为所要开挖的地质层基本上 都是多层介质的 这也为刀具 刀盘和盾构结构 的选择造成了困难 在遇到这种情况时 我们要 综合考虑每种性质的地质层介质对刀具 刀盘和 盾构结构的影响比重 避强趋弱 尽量在设计和 制造刀具时先注重考虑重要影响因素 这样才能 起到保护盾构机构和刀盘 刀具的作用 3 2 提高刀具使用寿命的方法 为了加大转矩 尽量使用双面滚刀 尽快的将切削下的土渣清理出去 这样就 能减少土渣对刀具前刀面的破损 刀具的形状越大 破损的越严重 这时就 要对大型的刀具进行特殊的处理 要采用高质量的焊接对刀盘挡 圈进行焊 接 这样能够防止刀盘的轴向移动 对盾构机
5、操作人员进行定期的培训 保证在 施工中对盾构机正确使用 4 结论 随着技术的进步和劳动力的短缺 盾构机越 来越多的应用到隧道开挖 它的刀具和刀盘等一 系列的机械结构部分的使用寿命问题也越来越受 重视 本文介绍了盾构机刀具和刀盘的一些常见 的失效形式 并研究和分析了一些影响刀具磨损 的因素 并提出了提高刀具寿命的一些方法 希 望通过本文的介绍能够为盾构机的设计和制造单 位以及盾构机的使用单位提供一些帮助 从而提 高盾构机刀具的使用寿命和降低使用成本 参考文献 1 蒲毅 刘建琴 郭伟 裴瑞英 土压平 衡盾构机刀盘刀具布置方法研究 J 机械工程 学报 2 0 1 1 1 5 1 6 1 1 6 8
6、2 杜志国 全断面掘进机刀具切削机理仿 真与磨损的研究 D 东北大学 2 0 1 1 3 杨 明 熊计 郭智兴 万维财 国内 外盾构机刀盘和刀具研究现状概况 J 工具技 术 2 0 1 3 0 4 8 1 i 基于有 限元 的船舶导热油锅炉底座支 撑平台模态计算分析 上海海事大学商船学院 一 刘海峰 摘 要 本文针对船舶导热油锅炉底座支撑平台这种钢结构 运用 A U T O C AD与 A N S Y S 相结合的方法 建立了精确地钢架整体有限元模型 使 用有限元软件 A N S Y S对导热 由 锅炉底座支撑平台整体钢架进行模态计算分析 计算结果表明 所设计的船舶导热油锅炉底座支撑平台钢架满
7、 足设计要求 研究结果可为大型特种钢架的模态分析提供依据和参考 随着科学技术的发展 现在国内外大多数 机械产 品的设计 分析都离不开有限元软件的 支持 有限元软件起到了越来越重要的作用 i 一 2 有限元软件能够详细直观 的反映出所设计 产品的力学特性 能够尽早的发现产品的缺陷 提高设计效率 保证设计质量 设计者 只需建 立准确 的产品仿真模型 就 能够直观的分析 出 产品的力学特性和设计缺陷 大大的缩短设计 周期 降低生产成本 使设计产品更加完善 为了响应 国家节能减排 的号召 决定 对上海海事大学 自动化机舱实验室中柴油机的 余热进行利用 在 自动化机舱 中加装导热油锅 炉 加装之前需要设
8、计一个锅炉底座支撑平 台 2 8 6 M a c h i n e C h in a 中国机械 钢架 所设计钢架的最小 固有频率应该大于外 界的激励频率 避免共振 的发生 满足设计要求 1 锅炉底座支撑平台钢架的有限元建模 上海海事大学 自动化机舱实验室是由三层 钢架平台搭建而成 分别位于主机 两侧贴靠机 舱墙体建造与主机固定钢架平台在两层桥接相 连 现对机舱进行导热油加热系统改装 需要 添加燃油废气组合型导热油锅炉及其相关设备 相应增加锅炉底座钢结构平台 此锅炉连接主 机 的排气 口 利用柴油机 的废气余热加热舱油 油柜来达到余热利用和节能的需要 经过现场 和图纸 的匹配计算 决定在锅炉安装位
9、置主机 排气管侧的两层半搭建一个 6 4 8 米的锅炉支 撑平台钢架 由于平 台钢架节点均为刚性连接 所以整 个 平 台钢 架选 用结 构单元 s o l i d 4 5 A N S Y S中 s o l i d 4 5 用于建立三维实体结构模型 单元通过 8个节点来定义 每个节点有 3个分别沿着 X Y Z 方 向平移 的自由度 此单元具有塑性 蠕 变 膨胀 应力刚化 大变形和大应变等功能 可 以很好地模拟平台钢架 卜2 排气管道钢架材料为 Q 2 3 5 一 A 材料在常温 下的屈服极限为 2 3 5 M P a 强度极 限为 3 8 0 M P a 按照弹性模量为 2 1 E I I M
10、 P a 材料的泊松比 取为 0 3 密度为 7 8 0 0 k g m 3 进行材料属性定义 5 如 图 1 所示对整个锅炉底座支撑平 台钢架 按照按设计要求进行建模 然后对钢架模型进 行自由网格划分 为 了满足计算精度和减少运 算时间 网格尺寸控制为 0 2 m 2 如 图2所示对整个锅炉底座支撑平 台钢架 按照实际安装要求进行约束 与墙体和地面连 接的钢架采用全约束 图 l 锅炉平台钢架模型图 图 2锅炉平台钢架约束图 2 锅炉底座支撑平台钢架的模态分析 锅炉支撑平 台钢架 由于和整个柴油机平 台 相连接 整个钢架不可避免的会受到柴油机启 动 运行 停车时产生的振动冲击 而当这些 冲击的
11、振动频率与平台钢架的固有频率相接近 时 就会产生共振 尤其是要避免柴油机在常 用转速下的低阶共振问题 因为在低频振动时 阻尼很小而动力放大系数很大 即使激励力幅 值很小 在共振时也会产生很大的振幅 甚至 造成破坏 模态分析是从原始参数 结构特性 材料 特性等 开始计算 运用有 限元法形成整个系 统 的质量矩阵 刚度矩阵的离散数学模型 再 求解特征值 确定模态参数 3 4 公式 1 是任意一个系统振动模态分析基本 方程 畔 c 肆 J r r 1 其中 M 是质量矩阵 C 是阻尼矩阵 K 是系统的刚度矩阵 璋 衅 分别 是系 统的 加速 度 速度 位移矢量 公式 2 为无阻尼系统 自由振动方程
12、璋 t Kl x 0 z 对于任何一阶 固有频率 必有相应 的特征 向量 与之对应 即公式3 卜 o 3 w 为第 i 阶 自由振动的圆频率 这就是典 型的特征值 问题方程 可以求解 n个 w 2的值 以及 n个 i j 的特征值 在对锅 炉底 座支撑 平台钢架 进行模态 计 算 时 要 忽 略其所受 到 的外 部载荷 而在 实 际操作过程中 影响结构机械性能的主要是其 低 阶模态 高阶模态 的影 响较小 所 以采 用 s u b s p a c e 方法对排气管道钢架提取前 2 0阶模态 进行分析 s u b s p a c e方法比较适合于提取 中型 到大型模型的较少的阵型 4 0 内部使
13、用 广义的 J a c o b i 迭代算法 在用于实体单元时 具有内存要求低 精度较高的特点 3 4 Ac a d e m i c 学术 为 6 5 0 3 3 H z 可以发现排气管道钢架 的最小固 有频率大于柴油机的激励频率 2 3 H z 所以共振 不会发生 而且振型基本上是单一 H型钢的表 位移 整体的位移变化量不大 所 以满足设计 要求 不需改变结构 3 结论 本文运用 A U T O C A D对船舶导热油锅炉底座 支撑平台钢架进行 了精确 的建模 然后导入有 限元计算软件 A N S Y S对其进行模态计算分析 从理论上验证 了此船舶导热油锅炉底座支撑平 台钢架的固有频率能够避
14、开激励频率 避免共 振的发生 从而满足设计要求 不需改变结构 研 究结果可为大型特种钢架的模态分析提供依 据和参考 参考文献 1 杨荣柏 机械结构分析的有限元法 M 武汉 华中理工大学出版社 1 9 8 9 2 丁毓峰 A N S Y S I 2 0 有 限元分析完全手 册 M 北京 电子工业出版社 2 0 1 1 3 初诗农 王若松 徐淑梅 等 A N S Y S 在架空索道塔架模态分析 中的作用 J 机械工 程与自动化 2 0 0 8 1 4 8 3 9 4 9 6 4 祁 玉 荣 金 咸 定 吴 荣 宝 等 舰 船 尾 轴 架 模 态 分 析 J 船 舶 工 程 2 0 0 4 2 6
15、3 3 2 3 6 5 中华人民共和国国家标准 钢结构设计 规范 G B 5 0 0 1 7 2 0 1 2 i 北京 中国建筑 工 业 出版 社 2 0 1 2 作者简介 表 1 锅炉支撑平台钢架的前 2 O阶固有频率 刘海 峰 1 9 8 1 3 一 男 汉族 籍 贯 阶 频率 阶 频率 阶 频率 阶 频率 阶 频率 数 数 数 数 数 1 6 5 0 3 3 5 2 5 3 0 3 9 3 2 1 6 1 3 4 2 5 2 7 1 7 5 2 7 3l 2 9 9 0 2 2 6 2 7 1 0 2 1 0 3 2 2 6 4 1 4 4 4 7 3 1 8 5 9 6 51 3 1
16、2 3 2 2 7 2 8 4 4 1 l 3 4 3 3 9 1 5 5 O 1 3 6 1 9 6 4 3 8 5 4 2 2 1 4 2 8 3 0 4 2 5 1 2 41 0 6 5 1 6 5 0 8 8 5 2 0 6 8 2 51 表 1 是锅炉支撑平台钢架前 2 O 阶固有频率 河南商丘 上海海事大学 商船学院 职称 助 从表中可见锅炉支撑平台钢架的最小固有频率 教学士学历 研究方向 主要从事轮机工程 利用 T QC原理解决摩托车发动机凸轮 轴磨损 公司 一 张伟成 摘 要 本文针对市场反馈发动机凸轮轴磨损现象 利用 T QC原理 验证 证明了磨损的主要原因为凸轮材质的选用欠 前言 凸轮轴是发动机配气机构 中的主要零件 它的主要作用是保证进排气阀按照一定的时 间 开启和关闭 凸轮在工作过程 中除受到一定 的 良导致 弯曲和扭转载荷外 主要是凸轮的型线表面承 受交变的挤压应力和配偶 的摇臂的相互运动摩 擦 凸轮轴的主要失效型式是凸轮表面因交变 挤压应力作用产生的麻点或表面剥落现象 所 动机凸轮轴早期磨损的原因 对分析因素做实际 以要求凸轮轴具有较好 的强度和刚度意外 更
