全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)滾刀破巖實(shí)驗(yàn)研究

　　《全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)滾刀破巖實(shí)驗(yàn)研究》具體研究內(nèi)容如下：（1）以工程應(yīng)用為背景，以獲取高精度和高可信度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為目標(biāo)，聯(lián)合企業(yè)開展了集成化雙滾刀硬巖掘進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研制；完成了綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；基于有限元分析了實(shí)驗(yàn)臺(tái)框架、工作臺(tái)和刀架的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，并對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體進(jìn)行了模態(tài)分析，完成了實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體框架、工作臺(tái)和滾刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為開展硬巖掘進(jìn)機(jī)刀具系統(tǒng)的巖石適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。（2）完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，給出了工作臺(tái)和刀具兩大液壓系統(tǒng)的仿真分析方法，并據(jù)此完成了實(shí)際液壓系統(tǒng)的調(diào)試。開發(fā)了由實(shí)驗(yàn)分析模塊、控制策略分析模塊、仿真實(shí)驗(yàn)分析模塊、參數(shù)性能檢測(cè)模塊組成的雙刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能控制平臺(tái)，將基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的智能控制方法引入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制系統(tǒng)，提高了實(shí)驗(yàn)臺(tái)抗干擾能力，使其具有良好的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)精度。（3）基于滾刀破巖機(jī)理和破巖過程，建立了單滾刀破巖力學(xué)模型和模態(tài)分析模型，分析了單滾刀在破巖過程中的應(yīng)力應(yīng)變分布和應(yīng)力集中規(guī)律以及振動(dòng)性能，獲得了巖石內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律。研究了壓力和貫入度等參數(shù)對(duì)巖石內(nèi)應(yīng)力分布的影響，重點(diǎn)分析單滾刀對(duì)不同材質(zhì)巖石的適應(yīng)性。并利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究滾刀振動(dòng)特性以及不同巖石對(duì)破巖的影響，分析掘進(jìn)過程中振動(dòng)性能對(duì)滾刀壽命的影響規(guī)律，得到了不同巖石在滾刀破巖過程中的臨界貫入度，即巖石貫入度的臨界值。（4）根據(jù)刀盤結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了刀盤應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律和振動(dòng)特性，考察了結(jié)構(gòu)參數(shù)和外部工作參數(shù)對(duì)刀盤受力和振動(dòng)的影響。建立了雙滾刀破巖力學(xué)模型，模擬分析了雙滾刀位置、巖石特性和工作參數(shù)對(duì)雙滾刀受力和破巖效率的影響。利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究了不同材質(zhì)的巖石特性、滾刀間距對(duì)破巖面積和效率的影響。研究發(fā)現(xiàn)滾刀破巖時(shí)，雙滾刀間距存在優(yōu)值，此時(shí)相鄰滾刀的破巖區(qū)域剛好相連，破巖區(qū)域大，破巖效果優(yōu)。（5）通過仿真模擬和實(shí)驗(yàn)研究，建立了滾刀破巖過程中的臨界貫入度、滾刀間距、巖石特征等因素的耦合關(guān)系，分析了刀間距、滾壓速度和貫入度等因素對(duì)滾刀破巖效果的影響以及滾刀間距與破巖效率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，研究表明：可以基于研制的雙滾刀硬巖掘進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展?jié)L刀和刀盤部分工作性能實(shí)驗(yàn)研究，并獲得高精度和可信的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，集成化綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以為理論研究提供重要的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證手段。

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