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一种全断面岩石掘进机Y型支撑靴结构设计方法，其特征在于，该方法首先对不稳定地质特点进行分析，根据地质特点初选Y型支撑靴右半部分第一斜支撑靴(9)与第二斜支撑靴(14)之间的夹角θ°，再采用ANSYS软件分析右半部分的稳定性，判断是否稳定，如不稳定则继续调整直至稳定，最后确定左半部分结构，形成Y型支撑靴(4)结构，设计方法的具体步骤是：1)分析不稳定地质的特点若为不稳定地质，由于岩体胶结性能差、围岩破碎、开挖面自稳时间短，围岩不能为撑靴提供足够的支撑反力来推进机器掘进，采用Y型支撑靴(4)，Y型支撑靴(4)右半部分采用两点支撑，即用第一斜支撑靴(9)和第二斜支撑靴(14)支撑：2)将第一斜支撑靴(9)和第一斜支撑油缸(8)一端相连，第一斜支撑油缸(8)另一端与主梁(3)相连；第二斜支撑油缸(13)的一端与第二斜支撑靴(14)相连，第二斜支撑油缸(13)的另一端与主梁(3)相连；3)设定Y型支撑靴右半部分第一斜支撑靴(9)与第二斜支撑靴(14)之间的夹角为θ°；4)采用LS‑DYNA分析右半部分的稳定性①支撑结构‑围岩三维建模根据具体工程情况，围岩选取不同的直径；Y型支撑靴(4)右半部分的第一斜支撑撑靴(9)和第二斜支撑撑靴(14)呈θ°角紧贴在围岩壁上，此过程在三维软件中通过装配完成；②支撑结构‑围岩有限元建模通过分析具体隧道围岩的特点，确定岩石的物理参数，确定岩石材料的动态损伤模型；对围岩和Y型支撑靴(4)进行网格划分，划分完网格之后，为围岩和Y型支撑靴(4)设定接触条件；在设定好接触条件后，根据具体工况为Y型支撑靴(4)和围岩设定约束条件；③支撑结构‑围岩边界载荷的确定确定全断面岩石掘进机Y型支撑靴(4)的支撑力a.总推动力的计算安装在刀盘上所有盘形滚刀所能承受的总载荷F<sub>S1</sub>＝P<sub>d</sub>n (1)式中，P<sub>d</sub>一每把盘形滚刀所受的最大轴向载荷；n一刀盘上所安装的滚刀总数；TBM前进时受到的摩擦总力F<sub>S2</sub>＝0.98μ(W+0.8F<sub>F</sub>)/2 (2)式中，W一TBM主机的质量；F<sub>F</sub>一总支撑力；μ一TBM的摩擦系数，一般取0.3；后配套系统的拖动力F<sub>S3</sub>＝μW<sub>b</sub> (3)式中，W<sub>b</sub>一TBM后配套系统的总质量，μ一后配套系统的摩擦系数，一般取0.2；综上.TBM向前掘进时所需要的总推进力F<sub>S</sub>＝F<sub>S1</sub>+F<sub>S2</sub>+F<sub>S3</sub> (4)b.刀盘的驱动转矩计算TBM刀盘所需的驱动转矩T＝P<sub>t</sub>nr＝f<sub>r</sub>P<sub>d</sub>nr (5)式中，f<sub>r</sub>一滑动摩擦系数，硬岩掘进时取0.1；r一刀盘上盘形滚刀的平均回转半径；P<sub>d</sub>一每把盘形滚刀所受的最大轴向载荷；c.撑紧力的计算F<sub>C</sub>＝mF<sub>S</sub> (6)式中m一根据工程实践取值，来确定最大撑紧力；通过到刀盘转速确定额定扭矩、脱困扭矩值，确定围岩的水平围压和竖直围压，在所建单元组添加围压；④根据结果分析稳定性通过分析仿真得来的岩石质量表和Y型支撑靴(4)各方向受力图，判断Y型支撑靴(4)受力的稳定性；(5 )Y型支撑靴(4)左侧结构的确定在两个支撑点稳定支持的情况下，Y型支撑靴(4)左侧采用水平支撑(10)，将水平撑靴(10)与水平油缸(6)相连，第一扭矩油缸(5)和第二扭矩油缸(11)与水平油缸(6)相连，水平油缸(6)与主梁(3)相连。 |
