掘進機的案例
基于ANSYS的礦用掘進機回轉臺振動疲勞分析方法
摘 要：掘進機截割過程易受到強沖擊載荷而導致回轉臺產生振動疲勞現象，對作業的可靠性和穩定性影響較大。經分析掘進機回轉臺的作業原理，依據Palmgram-Miner疲勞判斷法則，利用ANSYS仿真軟件對回轉臺振動疲勞情況進行分析。結果表明：回轉臺X軸向的振動對回轉臺疲勞損傷影響較大，通過減振能夠較好的提升回轉臺的整體壽命；回轉臺與油缸連接的4個銷軸位置易產生疲勞損壞現象，最小循環載荷為38 965次；仿真結果與現實情況相一致，分析方法具備一定的合理性與可行性，能夠作為回轉臺結構優化和改進的參考依據。
關鍵詞：掘進機;回轉臺;ANSYS;振動疲勞;
0前言
掘進機是煤炭業機械化高效快速掘進的關鍵裝備之一，承擔著截割、裝載運輸以及操作等諸多任務，適用于多種復雜的工作環境。采掘技術及其裝備水平是保障礦企高產穩產的關鍵措施，也直接著煤礦開采的能力和安全。回轉臺作為掘進機截割臂運動的關鍵驅動與承載部件，受到截割力的強沖擊載荷作用，易引起結構產生不良振動，導致結構變形、開裂等失效現象，極大的影響著掘進作業的安全性和穩定性。因此，通過分析掘進機回轉臺作業原理，結合疲勞分析理論和可靠性理論，運用ANSYS系統對回轉臺振動疲勞進行仿真分析，從而對回轉臺的使用壽命進行合理化預估，以期進一步提升掘進作業安全性。同時，也為回轉臺及相關結構的優化改進提供了新的技術支持。
1 回轉臺作業原理與疲勞分析方法
礦用掘進機是當前煤礦機械化智能掘進的關鍵裝備，主要由截割部、行走機構、回轉臺以及冷卻機構等部分所構成，能夠滿足井下復雜環境的煤礦開采要求。通過各油缸的伸縮驅使回轉臺動作，進而帶動截割臂旋轉和抬高，使截割頭針對工作面不同方位進行截割。回轉臺是驅使截割臂動作的基礎裝置，對作業回轉角以及采掘面積的影響較大。掘進機回轉臺動作示意圖如圖1所示。
展開 掘進機截齒截割巖石
模擬掘進機截齒橫切巖石，給截齒施加轉動和進給速度，截齒和齒座定義面面接觸，截齒可以在齒座內轉動，研究截齒安裝倒角對截齒自旋的影響
鐵建重工首獲國家高端裝備制造業標準化試點
國產首臺大直徑敞開式巖石隧道掘進機
據了解，鐵建重工此次承擔的高端裝備制造業（工程機械）標準化試點將重點圍繞以下幾個方面的任務來進行推進：一是建立地下工程機械先進技術標準體系；二是開展高端地下工程裝備關鍵技術標準研制；三是強化標準實施監督，開展標準實施效果評價，建立標準實施信息反饋機制；四是建立標準化信息服務平臺。項目的實施對推動地下工程裝備產業加速發展，提升高端裝備制造業水平具有重要作用。
國產首臺常壓換刀超大直徑泥水平衡盾構機
作為國家高端裝備產業基地和地下工程裝備領軍企業，鐵建重工積極推進標準化試點工作，建立了覆蓋設計、工藝、制造、檢驗、售后服務等全過程企業標準體系。同時積極參與國際標準、國家標準和行業標準的編制工作，鐵建重工牽頭主編的國家標準《敞開式巖石隧道掘進機》、《單護盾巖石隧道掘進機》和參編的3項全斷面掘進機國標2017年獲得國家首批發布，是首批用于規范隧道掘進機制造全流程的國家標準，填補了國內空白，達到國際先進水平，有效促進了我國掘進機產業核心競爭力的提升。
2017年10月27日，全斷面隧道掘進機國家標準隆重發布
鐵建重工主動對標歐盟、美國、日本等工業發達國家標準，加強與國際標準化ISO組織的溝通交流，積極探索中國標準走出去助力“一帶一路”。截止目前，鐵建重工已累計參與起草國家和行業標準60余項，承擔標準化專項5項，共8位專家擔任各專業標準化技術委員會委員，以中國標準引領行業技術進步和創新發展。
展開 廣州軌道交通盾構技術研究所所長鐘長平應邀出席“2021粵港澳大灣區地鐵產業大會”并做專家報告
擔任全國多個城市地鐵線路盾構工程的總監和春風隧道超大直徑盾構項目總監，參編國家標準《全斷面隧道掘進機 土壓平衡-泥水平衡雙模式掘進機》、行業標準《全斷面隧道掘進機再制造 通用技術要求》和《盾構法開倉及氣壓作業技術規范》，所負責的項目獲國家科技進步獎、國家優質工程銀質獎、中國土木工程詹天佑獎。
報告題目：《三模盾構機/TBM關鍵技術研究》
報告摘要：本文敘述了三模盾構/TBM的研發歷程，介紹了三模盾構/TBM的工作原理，并以廣州地鐵七號線二期蘿崗站～水西站區間左右線區間隧道工程為例，分析了土壓平衡、泥水平衡和TBM的模式設計和適用地層，對三模盾構/TBM施工關鍵技術進行了創新研究。該案例工程擬用土壓-泥水-硬巖單護盾三模掘進機進行施工，該掘進機集成了土壓平衡盾構機、泥水盾構機、硬巖單護盾掘進機的設計理念與功能，三種模式采用同一形式刀盤，具備兩種出渣方式：螺旋機出渣和泥漿管道攜渣。主機同時增加了氣墊倉，有效減小土倉壓力波動。
為推進我國地鐵產業綠色、安全、高效發展，“2021粵港澳大灣區地鐵產業大會”將于2021年7月8日-9日在深圳隆重舉辦，擬邀請全國各地發改委、各鐵路局、各城市軌道交通公司、地鐵規劃、勘察、設計、監理、施工、運營等單位，軌道交通新設備、新材料、新技術及配套企業；行業協會、學會、聯盟等國內外權威專家蒞臨。期待地鐵領域專家學者，以及地鐵施工單位代表等積極參會，共同探討城市地鐵建設在新時代背景下的創新技術和科研成果。大會將通過主題發言、技術交流、產品展示等方式展開。
展開 
盤點我國亟待攻克的核心制造技術, 扎心了...
自家的掘進機卻不得不用別人的主軸承
主軸承，有全斷面隧道掘進機（簡稱掘進機）的“心臟”之稱，承擔著掘進機運轉過程的主要載荷，是刀盤驅動系統的關鍵部件，工作所處狀況十分惡劣，是集掘進、出渣、運輸、支護于一體的成套設備，長度由幾十米到200多米，總重量可達幾百噸至5000多噸，是當前地下空間施工最先進的裝備。每臺價值從數千萬元至兩三億元不等?！熬驼麢C制造能力而言，國產掘進機已接近世界最先進水平，但最關鍵的主軸承全部依賴進口。”
當前，世界上能研制掘進機主軸承的企業僅四家，分別是德國的羅特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF，其中，羅特艾德占有全球全斷面隧道掘進機領域絕大部分市場份額。據悉，羅特艾德公司制造的主軸承技術和工藝水平最高，其生產的主軸承直徑已突破7米多，裝配于多臺14米直徑的掘進機，掘進隧道長度累計已超過50公里。
作為國內唯一的滾動軸承綜合性研究機構，覆蓋基礎及應用研究，擁有盾構及掘進技術（軸承）國家重點實驗室，洛陽軸承研究所正加速實現技術研發步伐，目前已掌握直徑3米的主軸承核心技術，實驗壽命等同國外同類產品，力爭2018年裝機試用。
技術難點：
1、尺寸巨大結構最復雜，制造需要上百道工序
2、承受巨大載荷和強烈溫升
高端軸承鋼，難以補齊的中國制造業短板
作為機械設備中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機械旋轉體，降低其摩擦系數，并保證其回轉精度。在他看來，無論飛機、汽車、高鐵，還是高精密機床、儀器儀表，“凡是旋轉的部分，都需要軸承”。
遺憾的是，雖然我國的制軸工藝已經接近世界頂尖水平，但材質——也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。
展開 橋梁防腐材料相關國際橋梁與隧道工程裝備展覽會
■ TBM/盾構掘進機裝備及零部件專題展示區
- 機械設備類：TBM、盾構隧道掘進設備、鑿巖機、風鉆、探水鉆、發爆機、污水泵、砼噴射機、調度絞車、錨索機、除塵風機、噴漿機、錨桿機、張拉機具、液壓支架、拉撥工具、風動扳手等。
- 掘進盾構機零部件：刀盤、刀具、盾體鋼結構、減速器、輸送機、拖車等。
- 運輸設備類：單軌吊車、齒軌車、帶式輸送機、傾斜井巷串車等。
- 安全設備類：漏電保護裝置、電動機保溫保護裝置、瓦斯閉鎖保護裝置、門閉鎖保護裝置等。
收費標準
展區
國內
國外
標準展位
13800 元/9 平米
USD400/平米
特裝展位
1280 元/平米（36 平米起租）
USD350/平米（36 平米起租）
附加費：兩邊開口展臺 +5％，三邊開口展臺 +7.5％，獨立展臺 +10％，附加費用適用于標準展臺及光場地
標準展位（配置）：提供三面圍板、洽談桌一張、椅子兩把、中英文楣板,二盞射燈、220V/5A 電源插座一個、地毯
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展開 2017中國國際橋梁與隧道工程技術裝備展覽會期待您的蒞臨！
TBM/盾構掘進機裝備及零部件專題展示區
（1）機械設備類：TBM、盾構隧道掘進設備、鑿巖機、風鉆、探水鉆、發爆機、污水泵、砼噴射機、調度絞車、錨索機、除塵風機、噴漿機、錨桿機、張拉機具、液壓支架、拉撥工具、風動扳手等。
（2）掘進盾構機零部件：刀盤、刀具、盾體鋼結構、減速器、輸送機、拖車等。
（3）運輸設備類：單軌吊車、齒軌車、帶式輸送機、傾斜井巷串車等。
（4）安全設備類：漏電保護裝置、電動機保溫保護裝置、瓦斯閉鎖保護裝置、門閉鎖保護裝置等。
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- 機械設備類：TBM、盾構隧道掘進設備、鑿巖機、風鉆、探水鉆、發爆機、污水泵、砼噴射機、調度絞車、錨索機、除塵風機、噴漿機、錨桿機、張拉機具、液壓支架、拉撥工具、風動扳手等。
- 運輸設備類：單軌吊車、齒軌車、帶式輸送機、傾斜井巷串車等。
- 安全設備類：漏電保護裝置、電動機保溫保護裝置、瓦斯閉鎖保護裝置、門閉鎖保護裝置等。
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展 區
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標準展位
13800元/9平米
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特裝展位
1280元/平米（36平米起租）
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展開 LS-DYNA采煤機掘進（DEM) ￥800
<p>采用LS-DYNA軟件，巖石采用DEM構建，可輸出破碎巖體塊度分布，采煤機磨損分布，截割力等</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202605/attachment/ba32668a8eb84034b9566be595d0d2f4.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/ba32668a8eb84034b9566be595d0d2f4.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/ba32668a8eb84034b9566be595d0d2f4.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202605/attachment/ba32668a8eb84034b9566be595d0d2f4.png?
展開 基建重器須有“中國芯”——記國產超大直徑盾構機研發團隊
在盾構機家族，人們一般把用于地鐵施工的叫盾構機，山嶺隧道的叫隧道掘進機，海底的叫泥水盾構機。不同型號的盾構機，其掘進、出渣等都有所不同，特別是其刀具更不一樣。
“就好比不能用切肉的刀去劈柴，同樣，也不能用劈柴的刀去切肉，地層結構不一樣，就要用不一樣的刀具。”中鐵裝備原董事長李建斌說。
2010年，李建斌帶領團隊根據重慶的泥巖地質情況，提出“硬巖盾構”的全新理念：配置個性化渣土改良系統，防止泥巖掘進過程中泥餅的產生；針對硬巖掘進中產生的高溫現象，設計配置噴水降溫系統；針對敞開式掘進情況下螺旋輸送機的排渣情況，對螺旋輸送機結構采取特殊設計，有效保證出碴效率……
“量身定做，非常實用！”李建斌說，最終驗收順利通過。
成都平原，沃土之下，砂石遍布，是地下隧道施工中難度最大的地區之一。2012年以前，在四川成都施工的都是國外品牌的盾構機。
王杜娟偏不服氣，她認為國產盾構機一樣可以。為此，她和她的團隊對成都地鐵施工條件進行了深入的專業分析和數據調研，并根據成都無水砂卵石的地質條件，在刀盤中心加了高壓噴水，徹底解決了堵倉的問題。最終國產盾構機在掘進速度、穩定性、實用性，以及材料的消耗、故障率等方面，不僅比國外產品出色，還提前一個月完成了任務。
“解決‘卡脖子’技術問題，人才的培養與建設非常重要。”王杜娟表示，只要沉下心來，抱著堅定的信念，實現從“追趕”到“并跑”甚至“領跑”，并非沒有可能。
“把核心技術牢牢掌握在自己手中?！?/span>
展開 
掘進機破巖過程模擬
掘進機破巖過程模擬
dyna_focus案例集錦一————切削案例二（abaqus）
復合材料切割
盾構機刀盤自轉加公轉滾動切割巖石
金屬鉆削模擬
二維金屬車削模擬
三維切削模擬
剪刀模擬
工件側壁銑削模擬
掘進機截割頭破碎巖石
負載敏感控制技術在TBM液壓系統中的應用
并以WIRTH TB880E隧道掘進機中液壓系統作為應用實例，加以說明。
1負載敏感技術的原理
負載敏感技術，簡言之，就是將負載需要的壓力、流量與泵的壓力、流量相匹配以最大限度地提高系統效率的技術。要提高系統效率，一方面，需要將負載的壓力與泵的輸出壓力相適應；另一方面，泵的輸出流量正好滿足負載運動速度的需要。此外，還需要實現待機狀態的低功耗。
如圖1所示，實現負載敏感控制的系統由下列元件組成：負載敏感變量柱塞泵1，速度調節元件（節流閥）2，壓力傳感元件（梭閥）3。
在柱塞泵1上有壓差控制閥4和壓力控制閥5。壓力控制閥用來限定泵的最高工作壓力Pmax。負載的驅動壓力Pl，通過梭閥3反饋到泵的控制口X，壓差控制閥4用來設定泵的出口與執行元件（油缸）進油口之間的壓差△P。從而，執行元件的運動速度取決于節流閥2的開度(節流閥的流量關系式確定Q=f（A, △P）)。即在此系統中，節流閥和壓差控制閥共同組成了一個調速閥。
只要Pl≤Pmax-△P,無論負載怎么變化，泵提供的流量能始終與負載的要求相適應，而泵的輸出壓力為Pl+△P。
這樣液壓系統的效率（不計入泵的效率及執行元件的效率）為Pl/(Pl+△P)。
當系統未工作，處于待機狀態時，負載壓力Pl=0，系統的待機功率損耗為△PQp 。其中Qp為泵的泄露和控制流量損失。
采用負載敏感技術的優點是：系統的輸出壓力及流量直接取決于負載，可以大大提高系統的功率利用率。
2 應用舉例
負載敏感技術在WIRTH TB880E型隧道掘進機中液壓系統中的應用舉例。
2.1 仰拱吊機
仰拱吊機在TBM隧道施工中擔負著仰拱塊鋪設的功能。該液壓系統主要由變量柱塞泵，比例溢流閥，單向節流閥，多路比例閥等組成。系統液壓原理圖見圖2。
展開 2019粵港澳大灣區地鐵產業大會既展覽會邀請函
2、地鐵域地下空間及隧道建設：工地設備、電纜/配件、起錨機、壓縮機與氣動工具；傳送帶/系統；吊車/起重機、壓碎機、鉆井架、鉆探平臺、支護與配件、鉆鋼和鑿巖鉆頭；移除挖出物設備；泥溝挖掘機、全斷面隧道掘進機、巖土工程儀器、灌漿/澆注/注塑機、沖擊鉆、液壓挖掘機/碎石機；注塑裝置及配件、隔封器/配件、噴射軟管系統、腳手架；軌道施工機械與系統、微型隧道與非開挖、除濕器；打樁設備、電站、探針/金剛石刀具、泵、軌端設備/鉆臂；碎石設備、鉆井設備、軌道運輸/運載裝置、加料運輸系統、隧道掘進機；管道/管道連接、板材、電力系統、加固/伸展裝置、重襯、錨桿/巖栓、井壁、鑿井、泥漿墻、盾構與溝槽、支撐裝置、鋼支架/桁架梁、維修工藝、隧道涂料、膜/水密裝置、隧道支護；道碴、瀝青、水泥及添加劑、粘土、混凝土、炸藥、泡沫與聚合物、砂礫、灌漿材料、石膏、注塑制品、石灰、灰漿/砂漿、沙、噴漿混凝土/混凝土添加劑等。
七、參會、參展專家投稿、企業演講、產品展示、資料袋廣告、會刊彩頁廣告、易拉寶廣告等參與詳情請聯系組委會秘書處。
聯系人： 王杰
手 機：131 6370 1614
郵 箱：843250026@qq.com
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