[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
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 | ||
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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