一种基于TMD减振原理的TBM减振系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116006624A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211555876.3(22)申请日2022.12.06(71)申请人苏州元仪达智能装备科技有限公司地址215200江苏省苏州市吴江区江陵街道云创路227号生物医药启动区4号楼512-7(72)发明人杨博文(74)专利代理机构辽宁鸿文知识产权代理有限公司21102专利代理师王海波(51)Int.Cl.F16F15/02(2006.01)E21D9/06(2006.01)E21D9/087(2006.01)F16F15/067(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于TMD减振原理的TBM减振系统(57)摘要本发明公开了一种基于MR‑TMD减振原理的TBM减振系统，针对TBM护盾支撑系统的工作特点，设计了TMD‑TBM减振系统，根据TMD系统的弹簧力、阻尼力和TMD系统的刚度、阻尼、主振动系统与制振系统之间的位移差、速度差有关，对减振机构中传导块位移和速度进行优化，确定了减振机构的最优尺寸，通过对传导块位移和速度与机头架转角和转角速度关系的探讨，简化了传导块的位移、速度方程；设计TMD‑TBM连杆滑块减振机构，应用TMD减振原理来对TBM主机系统进行减振。基于TMD减振原理，可以极大程度减小掘进机主驱动系统在掘进过程中所产生的振动，提高了掘进机的使用寿命。CN116006624ACN116006624A权利要求书1/2页1.一种基于TMD减振原理的TBM主机减振系统，其特征在于，具体如下：由于左上护盾和右上护盾本身不具备支撑围岩的功能，在掘进方向又可自由移动，故将左上护盾和右上护盾作为TMD‑TBM减振系统的制振系统，将机头架(13)作为主振动系统，为尽可能地让主振动系统振动最小，需要让制振系统吸收消耗最多的能量；其中，TMD‑TBM减振系统吸收消耗的能量与制振系统的刚度、制振系统的阻尼、主振动系统和制振系统之间的位移差和速度差有关；设计连杆滑块减振机构，应用TMD减振原理来对TBM主机系统进行减振，TMD‑TBM减振系统由护盾支撑结构和连杆滑块减振机构组成；连杆滑块减振机构主要由连杆(7)、滑块(11)、传导块(9)、连接销(8)、弹簧阻尼系统(10)组成，其中连杆(7)两端通过连接销(8)分别与滑块(11)和机头架(13)连接，滑块(11)和传导块(9)通过T型槽连接，传导块(9)和左、右上护盾通过弹簧阻尼系统(10)连接，左上护盾、右上护盾和顶护盾通过连接轴连接，连杆滑块减振机构将左上护盾和右上护盾的轴向倾覆运动、横向倾覆运动、纵向倾覆运动梳理为统一的轴向平移振动，当机头架(13)在做纵向倾覆运动时，连杆滑块减振机构将机头架(13)倾覆运动转化为左上护盾、右上护盾的轴向运动，TMD‑TBM减振系统使得机头架(13)在轴向倾覆、横向倾覆和纵向倾覆进行振动能量耗散；机头架(13)做轴向倾覆运动和横向倾覆运动时，传导块(9)和左上护盾(1)、右上护盾(1)的振动位移差、速度差和减振结构无关；机头架(13)做纵向倾覆运动时，传导块(9)与左上护盾(1)、右上护盾(2)的位移差和速度差是和TMD‑TBM减振系统尺寸密切相关，为了让传导块(9)轴向的速度和位移达到最大，需要对TMD‑TBM减振机构的尺寸进行优化；机头架(13)水平方向为X轴方向、垂直方向为Z轴方向、机头架(13)前进方向为Y轴方向建立坐标系；由于机头架(13)存在X方向振动，同时机头架(13)在横向倾覆运动转化时，左上护盾、右上护盾朝X方向移动，故在设计连杆滑块减振机构时，滑块和传导块之间应留有间隙，防止传导块和滑块之间产生干涉现象，其左传导块(12)满足以下关系式：其中，L2、L4为连杆(7)的长度，L3为滑块(11)的长度，Ld为机头架(13)的长度，θdy为机头架(13)绕Y方向的转角，为机头架(13)旋转后L2与X方向的夹角，为机头架(13)旋转后L4与X方向的夹角；左传导块(12)在Z方向位移方程为：其中，zyl为滑块(11)在Z方向的位移，L1为连杆与机头架(13)铰接处到机头架(13)质心的距离，为L1与X方向的原始夹角，为L2与X方向的原始夹角；左传导块(12)在Z方向速度方程为：由式(3)得:2CN116006624A权利要求书2/2页对于右传导块(9)，在运动过程中满足以下关系式：其中，为L2与X方向的夹角，为L4与X方向的夹角；右传导块(9)在Z向位移方程：右传导块(9)在Z方向速度方程为：由式(5)得：当机头架(13)在做横向倾覆运动时，左传导块(12)、右传导块(9)在Z方向的位移和速度方程为：其中，r1为左传导块(12)、右传导块(9)在Y方向到机头架(13)质心的距离