面向掘进性能的盾构刀盘设计及评价方法研究

面向掘进性能的盾构刀盘设计及评价方法研究盾构机刀盘是我国装备设计制造领域的研究热点,随着隧道及地下交通的发展,盾构施工技术的应用日渐普遍。目前,国内尚没有完整的刀盘系统设计理论及设计流程,设计没有标准

面向掘进性能的盾构刀盘设计及评价方法研究 盾构机刀盘是我国装备设计制造领域的研究热点,随着隧道及地下交通的发 展,盾构施工技术的应用日渐普遍。目前,国内尚没有完整的刀盘系统设计理论及 设计流程,设计没有标准可依。 同时,若采用不同的设计方法,设计出的盾构刀盘存在很大差异,面对服务于 同一种地质的不同形式的刀盘,如何进行评价与分析,也是研究的热点和难点问 题。本文在国家自然科学基金“盾构刀盘与岩土动态交互作用机理及刀盘系统设 计理论研究(51105048)”资助下,进行刀盘设计理论以及评价方法的研究,具体工 作如下:1.基于面向系统设计的产品7D设计规划法,对刀盘的设计及评价过程进 行总体规划。 从产品的设计思想、设计环境两方面进行外部规划;确立保证刀盘功能、满 足掘进性能的设计目标;制定满足“用户需求-功能-性能-评价检验”的设计步骤; 确定从刀盘功能角度以及刀盘设计流程角度制定的设计内容;选用适合的设计方 法;从设计质量评价与检验方面规划设计完成后刀盘的评价。2.根据影响刀盘各 结构参数与控制参数因子确定的先后顺序,确定刀盘设计步骤,采用理论分析方 法,对刀盘的结构、刀具布局、控制参数等进行定量化设计。 选取排土率、刀具寿命、挖掘面稳定性、刀盘扭矩、结构强度作为代表盾构 机掘进性能的性能指标,以满足性能指标要求为标准,建立面向盾构机掘进性能 的刀盘设计流程。以实际工程路段为例,利用该设计流程进行刀盘实例设计。 3.利用模糊综合评价法,建立刀盘系统的评价模型。选取作为评价依据的性 能指标,利用专家调查法确定各性能指标权重,得到模糊评价向量。 利用仿真软件进行分析模拟,依据模拟结果得到性能指标的评价矩阵。采用