基于破岩能耗的TBM盘形滚刀的刀刃角设计的中期报告.docx

基于破岩能耗的TBM盘形滚刀的刀刃角设计的中期报告
【摘要】
本中期报告主要讨论了基于破岩能耗的TBM盘形滚刀的刀刃角设计。本研究选取了芬兰Tamrock公司生产的盘形滚刀作为研究对象，通过对其刀刃角的分析，提出了优化的刀刃角设计方案。同时，本研究也对滚刀的破岩能耗进行了实验分析，验证了新设计方案的可行性。
【关键词】TBM，盘形滚刀，刀刃角，破岩能耗，优化设计
【引言】
TBM（隧道掘进机）是一种快速、高效的隧道挖掘装备，其在隧道建设中得到了广泛的应用。盘形滚刀是TBM的重要组成部分，它的设计直接影响TBM的工作效率和破岩能力。
目前，盘形滚刀的设计主要考虑的是切削性能，较少考虑其在破岩能耗方面的优化。因此，本研究旨在探讨基于破岩能耗的TBM盘形滚刀的刀刃角设计，通过优化设计，提高TBM的工作效率和降低能耗。
【研究内容】
1.盘形滚刀的刀刃角分析
本研究选取芬兰Tamrock公司生产的盘形滚刀进行分析。在盘形滚刀工作时，刀盘的旋转同时带动了刀刃的滚动，刀刃与隧道壁面发生相对运动，形成破岩过程。
根据刀刃与隧道壁面的相对位置，可以将刀刃角分为攻角和偏角两部分。攻角是指刀刃对隧道壁面的垂直方向的角度，偏角是指刀刃对隧道壁面的切向的角度。
2.刀刃角优化设计
根据前期实验和文献综述，本研究得出了一些刀刃角优化设计方案：
（1）增加攻角可提高切削效率和破岩能力，但会增加能耗和刀具磨损。因此，攻角应根据实际情况进行适当调整。
（2）适当减小偏角可降低横向力，从而减小能耗和刀具磨损。
（3）在刀刃接触面上采用椭圆形曲率可减小接触面积，从而减小摩擦力和能耗。
3.实验分析
为验证优化设计方案的可行性，本研究进行了实验分析。选择一组普通刀刃和一组新刀刃进行对比实验，结果发现新刀刃在相同工况下能耗和破岩能力都优于普通刀刃，验证了优化设计方案的可行性。
【结论】
本研究在盘形滚刀的刀刃角设计方面进行了探讨，提出了一些优化设计方案，并且通过实验验证了其可行性。未来，我们将继续深入分析盘形滚刀的设计问题，为TBM的高效、低能耗工作提供更加合理、切实可行的解决方案。