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铁路软岩隧道臂式掘进机主机架力学特性分析

杜以昌  
【摘要】: 臂式掘进机是一种集开挖、装碴和自动行走于一体的部分断面隧道掘进机,它非常适用于软岩隧道的掘进。如果以臂式掘进机为中心,结合其它配套设备,就可以形成一套新的铁路软岩隧道机械化施工模式。本文作为铁道部科技发展计划项目“软岩隧道悬臂掘进机施工技术与应用”的一部分,较系统地研究了JSBZ132型铁路软岩隧道臂式掘进机的主机架,主要内容包括: (1)针对铁路软岩隧道的特点和施工方法,根据JSBZ132型掘进机的总体设计,对掘进机各机构的布置及其与主机架的连接进行分析,设计主机架的总体结构。 (2)通过对掘进机工作原理和作业过程分析,研究在截割作业时截割头的受力情况,为确定工作机构受力提供依据。 (3)对研究设计的JSBZ132型臂式掘进机工作机构的工作特性进行分析。 (4)模拟六种危险工况下的截割头受力,并将其转化到主机架,推导出主机架在这些工况下的受力计算公式。 (5)利用ANSYS软件对主机架进行建模,根据实际情况对各种工况施加荷载和约束条件,利用该软件的后处理程序,分析主机架上各点在各工况下的应力与变形,找出最危险点,从而对主机架结构进行改进。 (6)采用集中质量法建立简化模型,利用ANSYS软件对主机架进行动力模态分析。求出其5阶固有频率和振型,将固有频率与振源频率比较,并对各阶振型进行动态观察与分析,得出了其在正常工作时不会发生共振的结论。 主机架是臂式掘进机的关键部件,本文通过理论分析和有限元工程计算对其主要力学特性进行研究,获得了有实用价值的成果,为铁路软岩隧道臂式掘进机总体结构特别是主机架的设计和制造提供了理论依据和设计计算方法。


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