基于破岩比能的刀盘滚刀优化布置设计

来源期刊：东北大学学报(自然科学版)2018年第2期

论文作者：郭伟 刘小庆 刘建琴 孙红艳

文章页码：242 - 500

关键词：隧道掘进机(TBM);破岩比能;滚刀;刀盘布局;遗传算法;

摘    要：基于科罗拉多矿业学院(Colorado School of Mines)推导的CSM受力模型,采用刀盘破岩比能最低原则,以径向不平衡力和倾覆力矩最小为目标,使用标准遗传算法(GA),优化中心刀、正刀和边缘滚刀的刀间距,以及正刀和边缘滚刀的极角.以TB880E刀盘为实例计算,结果表明:优化中心刀和正刀区域的刀间距后,比能减少1.53%,优化边缘滚刀区域的刀间倾角后,比能减少了1.10%;优化正刀和边缘滚刀的极角后,径向不平衡力减少到0.126 5 N,倾覆力矩减少到0.759 1 N·m,从而减小了刀盘的变形量.该研究可用于刀盘的布刀优化设计和对破岩过程能耗的预测,可降低TBM破岩能耗,改善TBM掘进能力.