[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 | ||
本发明涉及全断面岩石掘进机技术领域，尤其涉及一种改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法及其刀盘。该改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，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。该TBM刀盘采用改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法制成。本发明的目的在于提供改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法及其刀盘，以降低或改变全断面岩石掘进机刀盘的固有振动频率，使其避开外界的激振频率。
技术领域
本发明涉及全断面岩石掘进机技术领域，尤其涉及一种改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法及其刀盘。
背景技术
全断面岩石掘进机(简称TBM)是技术密集程度较高的机、电、液一体的大型地下施工设备，主要用于岩石地质结构的铁路、公路、水利水电引水导洞、地铁及地下工程隧道掘进建筑施工。全断面岩石掘进机可交替完成掘进、步进工作，并可实现掘进、出碴连续作业，将挖掘的碴石通过刀盘头部送达皮带输送机，运出隧道。
目前，全断面岩石掘进机施工过程中，设备振动已成为严重影响施工进度、工程成本甚至威胁设备安全的实际难题。全断面岩石掘进机已施工的隧道工程中，刀盘断裂、大轴承过度点蚀等关键部件失效时有发生。
通过实际工程测量和理论研究分析发现，一般全断面岩石掘进机施工中，刀盘面板固有振动频率与外界对刀盘的激振频率较接近，是造成上述现象的主要原因。
如何降低或改变全断面岩石掘进机刀盘的固有振动频率，使其避开外界的激振频率，这是目前全断面岩石掘进机施工中亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，以降低或改变全断面岩石掘进机刀盘的固有振动频率，使其避开外界的激振频率。
本发明的目的还在于提供TBM刀盘，以降低或改变全断面岩石掘进机刀盘的固有振动频率，使其避开外界的激振频率。
基于上述第一目的，本发明提供的改变刀盘面板厚度降低TBM施工振动的方法，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。
本发明的可选技术方案为，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。
本发明的可选技术方案为，
Jn(γR)的表示式：
In(γR)的表示式：
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