基于机器操作的TBM一体化刀具系统设计及试验研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2020.08.018

中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国核心学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (8): 1236-1242.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2020.08.018

基于机器操作的TBM一体化刀具系统设计及试验研究

杨冬建¹，卓普周²，郭正刚^1, *，孟智超¹，白亮³，霍军周¹

(1. 大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116024； 2. 中铁工程装备集团有限公司，河南郑州 450000； 3. 中铁隧道股份有限公司，河南郑州 450000）

出版日期:2020-08-20 发布日期:2020-09-03
作者简介:杨冬建（1995—），男，河南漯河人，大连理工大学机械设计及理论专业在读硕士，研究方向为基于机器人技术的重大装备智能化设计。E-mail： yangdongjian@mail.dlut.edu.cn。*通信作者：郭正刚， E-mail： gzg@dlut.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划(2018YFC0808205，2018YFB1306701)；国家自然科学基金（51875076）；辽宁省自然基金(2019-KF-04-05)

Design and Experimental Research of TBM Integrated Cutter System Based on Robot Operation

YANG Dongjian¹, ZHUO Puzhou², GUO Zhenggang^{1, *}, MENG Zhichao¹, BAI Liang³, HUO Junzhou¹

(1. School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China; 2. China Railway Engineering Equipment Group Co., Ltd., Zhengzhou 450000, Henan, China; 3. China Railway Tunnel Stock Co., Ltd., Zhengzhou 450000, Henan, China)

Online:2020-08-20 Published:2020-09-03

摘要/Abstract

摘要： 为实现TBM换刀机器人对刀具系统的快速拆卸，提出一种基于机器操作的TBM一体化刀具系统。针对其应用场景及对象，提出6项性能评价指标，并进行分析。最后按照1∶4的缩尺比例对传统刀具系统及一体式刀具系统进行振动紧固性试验。试验结果显示：经过20 h加速度为3g、振动频率为30 Hz的振动试验后,传统刀具残余预紧力百分比下降幅度是一体化刀具系统的2.31倍，一体式刀具系统的防松性能优于传统刀具系统，所提出的新型一体式刀具系统能够满足TBM换刀机器人的要求。

关键词: TBM, 一体化刀具系统, 机器人换刀, 防松性能

Abstract: In order to realize rapid disassembly of TBM cutter system by robot, a TBM integrated cutter system based on robot operation is proposed. According to the applicable scenarios and objects of the integrated cutter system, six performance evaluation indices are proposed and analyzed. According to the scale of 1∶4, the vibration tightening experiment is carried out on traditional cutter system and integrated cutter system. The experimental results show that the percentage of residual preload of traditional cutter decreases 2.31 times as much as that of integrated cutter system after 20 h vibration experiment with acceleration of 3g and vibration frequency of 30 Hz, which indicates that the antiloose performance of integrated cutter system is better than that of the traditional one, and the new integrated cutter system recommended can meet the TBM requirement of cutter replacement by robot.

Key words: TBM, integrated cutter system, cutter replacement by robots, antiloose performance

中图分类号:

U 455.3

杨冬建, 卓普周, 郭正刚, 孟智超, 白亮, 霍军周. 基于机器操作的TBM一体化刀具系统设计及试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(8): 1236-1242.

YANG Dongjian, ZHUO Puzhou, GUO Zhenggang, MENG Zhichao, BAI Liang, HUO Junzhou.

Design and Experimental Research of TBM Integrated Cutter System Based on Robot Operation [J]. Tunnel Construction, 2020, 40(8): 1236-1242.

[1]	赵海雷, 孙振川, 张兵, 王亚锋, 杨延栋, 秦银平, 李宏波. 基于CSM改进模型的TBM刀盘关键参数相关性研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(S1): 169-178.
[2]	孙振川, 杨延栋, 李凤远, 张兵. 基于隧道工程实例的TBM破岩特征参数研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(S1): 25-30.
[3]	姜礼杰, 文勇亮, 贾连辉, 陈宝宗, 贺飞. 一种新型小转弯半径TBM推进系统设计与分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1081-1087.
[4]	刘泽, 王勇, 李小锋, 吴志昊. 海域复杂地质双模式TBM设备选型与应用关键技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 868-872.
[5]	孙海波. 再制造TBM主驱动装配关键工艺及齿轮副啮合质量检验技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 890-897.
[6]	张斌荣, 管会生, 谭孝锋, 廖江, 杨骁, 李霞. 基于MATLAB/Simulink的TBM边滚刀动力学模型及振动分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 833-839.
[7]	王明友, 侯少康, 刘耀儒, 金峰. TBM 豆砾石回填灌浆密实度对支护效果的影响研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 326-336.
[8]	段志伟, 杜立杰, 吕海明, 王家海, 刘海东, 富勇明. 基于主成分分析与BP神经网络的TBM围岩可掘性分级实时识别方法研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 379-388.
[9]	朱朋金, 赵康林, 肖利星. TBM侧向平移、空推新设备的研发及应用[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 417-425.
[10]	杨延栋, 孙振川, 李凤远, 张兵, 许华国. TBM掘进模态综合实验平台升级改造研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(11): 1570-1577.
[11]	徐剑安, 李建斌, 荆留杰, 徐受天, 游宇嵩. TBM关键参数智能掘进系统的设计与实践[J]. 隧道建设, 2020, 40(11): 1673-1681.
[12]	韩小亮. 敞开式TBM 主轴承外密封挡圈断裂脱落解决案例分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 393-397.
[13]	汪旭，孟露，程德胜，卢松. TBM施工隧道管片衬砌段回填注浆质量检测综合物探方法研究及应用[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 166-175.
[14]	张斌荣，管会生，赵昌盛，王默. 双模式TBM刀具破岩试验台有限元仿真分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 290-295.
[15]	司玉迪. 城市轨道交通隧道双护盾TBM过站施工技术[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 411-419.

基于机器操作的TBM一体化刀具系统设计及试验研究

Design and Experimental Research of TBM Integrated Cutter System Based on Robot Operation

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价