[发明专利]改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法及其刀盘

权利要求书

1.一种改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据实际测定，确定外界对刀盘的激振频率，并确定外界对刀盘的激振频率范围；

确定刀盘面板厚度与刀盘面板固有振动频率之间的关系；

调整刀盘面板厚度，以使刀盘面板固有振动频率避开外界对刀盘的激振频率范围；

刀盘面板径向节线数为n，环向节线数为k的所述刀盘面板固有振动频率为：

式中，

刀盘面板固有振动频率材料系数K：其中，E为刀盘材料杨氏弹性模量，μ为刀盘材料波松比，ρ为刀盘密度；

δ为刀盘面板厚度；

由公式J_n(γR)I_n+1(γR)+J_n+1(γR)I_n(γR)＝0可求得γ值，其中，J_n(γR)为实宗量的、n阶的第一种贝塞尔函数，I_n(γR)为虚宗量的、n阶的第一种贝塞尔函数，R为刀盘面板半径；刀盘面板径向节线数为n，环向节线数为k对应的γ值记为γ_n,k；

k为大于等于0的整数；n为大于等于0的整数。

2.根据权利要求1所述的改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，其特征在于，

J_n(γR)的表示式：

I_n(γR)的表示式：

3.根据权利要求1所述的改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，其特征在于，全断面岩石掘进机刀盘面板自由振动方程为：

式中，

F为刀盘面板函数；

r为极坐标，表示刀盘面板中面上的点至坐标原点的距离；r的取值范围为0到R；

n为大于等于0的整数；

其中，为n阶贝塞尔方程，为n阶修正贝塞尔方程。

4.根据权利要求3所述的改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，其特征在于，全断面岩石掘进机刀盘面板自由振动方程的通解为：

F＝C₁J_n(γr)+C₂N_n(γr)+C₃I_n(γr)+C₄K_n(γr)；

刀盘面板振型函数W(r,θ)＝F(r)cosnθ，得：

W(r,θ)＝[C₁J_n(γr)+C₂N_n(γr)+C₃I_n(γr)+C₄K_n(γr)]cosnθ；

式中，

J_n(γr)和N_n(γr)分别是实宗量的、n阶的第一种和第二种贝塞尔函数；

I_n(γr)和K_n(γr)分别是虚宗量的、n阶的第一种和第二种贝塞尔函数；

C₁、C₂、C₃和C₄是由刀盘面板边界条件确定的常数；

以刀盘面板中面为坐标面，(r,θ)为该坐标面与刀盘旋转轴线的交点为坐标原点的极坐标。

5.根据权利要求4所述的改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，其特征在于，刀盘中心的γr＝0，则Nn(γr)和Kn(γr)为无穷大，因此C₂＝C₄＝0；

r＝R时，将刀盘面板振型函数代入并整理得：

进一步整理得：

因C₁、C₃不全为零，其系数行列式必为零，即：

亦即：

J_n(γR)I_n+1(γR)+J_n+1(γR)I_n(γR)＝0。