[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有效

专利信息
申请号: 201711160972.7 申请日: 2017-11-20
公开(公告)号: CN107762525B 公开(公告)日: 2019-09-03
发明(设计)人: 张照煌 申请(专利权)人: 华北电力大学
主分类号: E21D9/087 分类号: E21D9/087;E21D9/093
代理公司: 北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙) 11371 代理人: 赵志远
地址: 102200*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 改变 盘面 厚度 降低 tbm 施工 振动 方法 及其
【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Jn(γR)In+1(γR)+Jn+1(γR)In(γR)=0可求得γ值,其中,Jn(γR)为实宗量的、n阶的第一种贝塞尔函数,In(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γn,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,

Jn(γR)的表示式:

In(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=C1Jn(γr)+C2Nn(γr)+C3In(γr)+C4Kn(γr);

刀盘面板振型函数W(r,θ)=F(r)cosnθ,得:

W(r,θ)=[C1Jn(γr)+C2Nn(γr)+C3In(γr)+C4Kn(γr)]cosnθ;

式中,

Jn(γr)和Nn(γr)分别是实宗量的、n阶的第一种和第二种贝塞尔函数;

In(γr)和Kn(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:

Jn(γR)In+1(γR)+Jn+1(γR)In(γR)=0。

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