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不同岩石特性下TBM滚刀刀圈磨损性能 被引量：11
1
作者 夏毅敏 周明 +2 位作者 毛晴松 朱宗铭 张旭辉 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1456-1460,共5页
为了研究岩石特性对TBM滚刀刀圈磨损的影响,本文基于TBM滚刀性能测试试验台,利用与实际TBM滚刀刀圈性能相同的滚刀刀圈试样,开展了滚刀刀圈试样与5种TBM工程典型岩石的对摩实验。结果表明:随着对摩岩石抗压强度的升高,刀圈试样的磨损量... 为了研究岩石特性对TBM滚刀刀圈磨损的影响,本文基于TBM滚刀性能测试试验台,利用与实际TBM滚刀刀圈性能相同的滚刀刀圈试样,开展了滚刀刀圈试样与5种TBM工程典型岩石的对摩实验。结果表明:随着对摩岩石抗压强度的升高,刀圈试样的磨损量呈递增趋势,与红砂岩对摩时刀圈试样的磨损量最小,为0.2 g;与片麻岩对摩时刀圈试样的磨损量最大,为35.18 g;与红砂岩、锈石、花岗岩、汨罗麻岩四种岩石对摩时,刀圈试样的磨损去除机制均以微观切削去除为主,只是微观切削去除的程度不同;与片麻岩对摩时,刀圈试样所受载荷和振动较大,刀磨损机制转变为以微观切削和脆性断裂去除机制为主,导致刀圈试样磨损量剧增。本研究成果可为不同岩石特性下TBM滚刀刀圈性能选型提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 岩石特性 滚刀刀圈 磨损量 磨损去除机制 对摩实验 磨损性能 微观切削 脆性断裂
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TBM滚刀刀圈磨损量在线监测系统 被引量：9
2
作者 郑伟 赵海鸣 +3 位作者 兰浩 谭青 舒标 夏毅敏 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第2期46-50,共5页
为了在TBM(Tunnel Boring Machine)破岩过程中实时监测盘形滚刀的磨损量,设计了一种基于电涡流传感器的TBM滚刀刀圈磨损量在线监测系统,利用电涡流传感器将磨损前后滚刀刀圈与传感器之间的距离转换为电压信号,经调理后送入K60MCU经A/D... 为了在TBM(Tunnel Boring Machine)破岩过程中实时监测盘形滚刀的磨损量,设计了一种基于电涡流传感器的TBM滚刀刀圈磨损量在线监测系统,利用电涡流传感器将磨损前后滚刀刀圈与传感器之间的距离转换为电压信号,经调理后送入K60MCU经A/D转换与计算处理后得到刀圈的磨损量数据;在信号传输中使用能够依据链路质量与节点电量选择链路的ZigBee双链路无线通信系统,将测试数据从密闭的刀盘掘进面中传输到后方,避免数据通信的中断。通过对不同磨损量的17英寸1∶2相似滚刀在刀具性能检测试验台的在线监测试验,证明该监测系统能准确检测出滚刀刀圈的磨损量,可实现滚刀刀圈磨损的在线监测。 展开更多
关键词 滚刀刀圈 磨损量在线监测 电涡流传感器 K60MCU ZIGBEE
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TBM滚刀刀圈轧制成形特性及其变化规律 被引量：5
3
作者 夏毅敏 张小云 +2 位作者 曾桂英 傅杰 周明 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期374-379,共6页
为了研究盘形滚刀刀圈在轧制过程中的变形特点,提高盘形滚刀刀圈的综合性能,本文通过建立刀圈轧制成形的有限元分析模型,研究刀圈在轧制成形过程中等效应力场、等效应变场的演变规律和流线分布特点,并研究刀圈初始轧制温度、主辊摩擦因... 为了研究盘形滚刀刀圈在轧制过程中的变形特点,提高盘形滚刀刀圈的综合性能,本文通过建立刀圈轧制成形的有限元分析模型,研究刀圈在轧制成形过程中等效应力场、等效应变场的演变规律和流线分布特点,并研究刀圈初始轧制温度、主辊摩擦因子和主辊转速对刀圈成形件质量的影响规律。利用D53K-800立式轧环机对刀圈进行轧制试验研究,并对轧制后的刀圈进行金属流线分析。刀圈轧制后金属流线沿其截面几何形状分布,流线光滑且封闭。结果表明:刀圈等效应变随温度变化不大,其值在1. 93左右;主辊摩擦因子过大或过小,刀圈等效应变和应力的平均值和标准差均会增加;主辊转速为2. 632 rad/s时等效应力的标准差最大。 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 滚刀刀圈 轧制成形 数值模拟 试验研究 金属流线 有限元分析
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盘形滚刀刀圈热处理工艺及其性能预测 被引量：5
4
作者 夏毅敏 张睿 +2 位作者 丛国强 毛晴松 曾桂英 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第22期160-162,共3页
为了研究热处理工艺参数中温度和冷却速率对盘形滚刀刀圈力学性能的影响,借助材料性能模拟软件进行了热力学和相转变计算,研究了其平衡相组成、等温转变曲线(TTT)和连续冷却转变曲线(CCT)等的变化特征,并利用回火参数和微分法预测了回... 为了研究热处理工艺参数中温度和冷却速率对盘形滚刀刀圈力学性能的影响,借助材料性能模拟软件进行了热力学和相转变计算,研究了其平衡相组成、等温转变曲线(TTT)和连续冷却转变曲线(CCT)等的变化特征,并利用回火参数和微分法预测了回火后刀圈的硬度。针对抗压强度105 MPa的花岗斑岩地层对刀圈力学性能的要求,确定了相应的热处理工艺。计算实例表明:1080℃油淬使刀圈硬度达到57.1 HRC,屈服强度达到1725.0 MPa,抗拉强度达到2030.4 MPa;540℃×2 h两次回火使刀圈硬度达到56.2 HRC。对热处理后刀圈的力学性能进行了测试。结果表明实测值与计算值基本吻合。 展开更多
关键词 滚刀刀圈 力学性能 CCT曲线 热处理
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盘形滚刀刀圈轧制过程的数值模拟和试验验证 被引量：4
5
作者 谭青 黎子兵 +1 位作者 夏毅敏 丛国强 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第15期129-133,136,共6页
为了研究盘形滚刀刀圈轧制成形规律,利用塑性成形软件建立了盘形滚刀刀圈轧制成形有限元模型。利用仿真模型对滚刀刀圈轧制过程进行了模拟,得到了刀圈轧制过程中几何形状、温度、等效应力参数,并将模拟结果与试验数据相对比。结果表明:... 为了研究盘形滚刀刀圈轧制成形规律,利用塑性成形软件建立了盘形滚刀刀圈轧制成形有限元模型。利用仿真模型对滚刀刀圈轧制过程进行了模拟,得到了刀圈轧制过程中几何形状、温度、等效应力参数,并将模拟结果与试验数据相对比。结果表明:本文建立的盘形滚刀刀圈轧制模型是可行的,数值模拟结果与试验结果吻合较好。 展开更多
关键词 滚刀刀圈 轧制成形 DEFORM软件 温度 应力
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TBM滚刀刀圈材料合金成分对组织和耐磨性能的影响 被引量：14
6
作者 贾连辉 尚勇 +2 位作者 龙伟民 夏毅敏 薛广记 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2730-2738,共9页
为提高TBM滚刀刀圈在高磨蚀地层的使用寿命,研究刀圈合金成分和组织中耐磨相种类及状态对耐磨性的影响规律,调配新型TBM刀圈材料进行微观组织观察,并通过磨粒磨损试验、缩尺滚刀破岩试验及掘进破岩试验进行磨损性能对比。研究结果表明:C... 为提高TBM滚刀刀圈在高磨蚀地层的使用寿命,研究刀圈合金成分和组织中耐磨相种类及状态对耐磨性的影响规律,调配新型TBM刀圈材料进行微观组织观察,并通过磨粒磨损试验、缩尺滚刀破岩试验及掘进破岩试验进行磨损性能对比。研究结果表明:C,Cr和Mo等合金元素的增多有助于共晶碳化物耐磨相的形成,对材料的耐磨性有一定的提升作用,而对材料的抗冲击性却是不利的;耐磨相的尺寸和形貌对材料耐磨性能及硬度的影响各不相同,大块的共晶碳化物对耐磨性的贡献比粒状的共晶碳化物的高,大块的共晶碳化物对硬度的贡献比粒状的共晶碳化物的略小。在掘进高磨蚀、完整性较好的弱冲击岩层时,相比于常规的高韧性C-1材料,C-2新材料的刀圈寿命可提升30%以上,C-3新材料的刀圈寿命可提升70%以上。3种材料的综合性能能够满足不同岩层的掘进要求,可为刀圈地质适应性选型提供参考。 展开更多
关键词 滚刀刀圈 合金成分 共晶碳化物 耐磨性能
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盾构/TBM滚刀刀圈性能强化研究现状 被引量：10
7
作者 王好平 张蒙祺 莫继良 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期43-51,共9页
盘形滚刀是盾构/TBM执行破岩掘进的主要部件,被视为TBM的“牙齿”。滚刀的工作环境极其恶劣,在服役过程中极易发生刀圈磨损,甚至崩刃等异常失效,致使刀圈成为施工过程中主要的易耗零件,进而缩短盾构/TBM的运行寿命,并大幅提高了隧道施... 盘形滚刀是盾构/TBM执行破岩掘进的主要部件,被视为TBM的“牙齿”。滚刀的工作环境极其恶劣,在服役过程中极易发生刀圈磨损,甚至崩刃等异常失效,致使刀圈成为施工过程中主要的易耗零件,进而缩短盾构/TBM的运行寿命,并大幅提高了隧道施工成本。因此,如何减少表面损伤,延长滚刀的服役寿命,是一个亟待解决的关键工程问题。本文基于刀圈的成形、加工、服役、损伤、失效等全寿命周期阶段,分别概述了刀圈在服役损伤分析、材料成分改良、成形工艺改善、热处理工艺改进及涂层强化工艺优化中性能强化机理,分析了各方法存在的不足及解决方法,最后对滚刀刀圈性能强化方法进行了讨论和展望,以期为滚刀强化技术路径及产业化实现提供参考。 展开更多
关键词 滚刀刀圈 磨损失效 性能强化 评价体系
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滚刀刀圈轧制工艺参数的家族遗传算法优化 被引量：2
8
作者 李奕晓 杨善国 王旭荣 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第3期82-87,共6页
为了提高滚刀刀圈的轧制产品质量,提出了基于家族遗传算法的轧制工艺参数优化方法。介绍了滚刀刀圈的轧制成形方法和原理,减小滚刀刀圈的等效应力和等效应变为目标建立了优化模型。使用随机抽样法和Deform-3D有限元仿真得到了样本数据,... 为了提高滚刀刀圈的轧制产品质量,提出了基于家族遗传算法的轧制工艺参数优化方法。介绍了滚刀刀圈的轧制成形方法和原理,减小滚刀刀圈的等效应力和等效应变为目标建立了优化模型。使用随机抽样法和Deform-3D有限元仿真得到了样本数据,使用自适应学习神经网络对工艺参数和质量参数进行了模型回归。经验证,自适应学习神经网络的拟合效率与预测精度高于传统神经网络。在遗传算法中引入家族并行进化和族间交叉策略,提高算法优化能力。经验证,家族遗传算法优化的适应度函数值小于传统神经网络,且获得最优值的迭代次数更少。经仿真和实验验证可知,优化后的轧制件外观合格,且硬度整体高于优化前,验证了刀圈轧制优化方法的有效性。 展开更多
关键词 滚刀刀圈 轧制优化 家族遗传算法 自适应学习神经网络 族间交叉
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隧道掘进机滚刀刀圈模锻成形工艺的模拟与实验研究 被引量：1
9
作者 王锴 王琴 +3 位作者 温璐 尚勇 王明佳 孙朝阳 《精密成形工程》 北大核心 2023年第2期114-124,共11页
目的提出锤上模锻的成形工艺,进行滚刀刀圈的制造,以改善和提高隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀刀圈的模锻成形质量。方法基于TMB滚刀刀圈的结构及特征,制定滚刀刀圈的模锻成形工艺,建立锤上模锻和液压机模锻成形的数值模拟... 目的提出锤上模锻的成形工艺,进行滚刀刀圈的制造,以改善和提高隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀刀圈的模锻成形质量。方法基于TMB滚刀刀圈的结构及特征,制定滚刀刀圈的模锻成形工艺,建立锤上模锻和液压机模锻成形的数值模拟模型,通过数值模拟分析对比2种工艺下滚刀刀圈的成形质量和温度场、模具应力等各场变量。基于数值模拟结果,采用锤上模锻的工艺进行刀圈成形实验研究,对比分析实验和数值模拟过程中的打击次数、锻件外观及尺寸、截面流线、飞边长度等特征。结果数值模拟结果表明,采用液压机模锻成形的刀圈内部及刃部流线易出现折叠缺陷,模锻结束后锻件温降严重且模具应力较大;而采用锤上模锻成形的刀圈刃部流线分布合理,内部成形均匀性较好,模锻结束后锻件温度为992~1170℃,成形模具应力为1348 MPa,小于液压机模锻的模具应力,满足模具强度要求。锤上模锻成形实验结果表明,成形实验和数值模拟的打击次数较为吻合,成形外观一致,刀圈截面流线分布相似,没有明显的尺寸误差和飞边长度误差。结论采用锤上模锻成形工艺成形滚刀刀圈具有较高的工艺可行性和较好的成形质量。 展开更多
关键词 滚刀刀圈 锤上模锻 液压机模锻 数值模拟 模锻成形实验
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具有不同硬度梯度的热处理工艺对盾构刀圈组织和力学性能的影响 被引量：10
10
作者 于庆增 龙伟漾 +1 位作者 杨兴亚 赵云冲 《热加工工艺》 北大核心 2020年第12期150-152,156,共4页
采用两种不同的热处理工艺对DC53材料盾构刀圈进行热处理试验,获得具有硬度梯度的盾构刀圈。分析了不同工艺对其组织和力学性能的影响。通过对热处理后刀圈金相组织、晶粒度、硬度、回火后的冲击韧度进行对比和两种不同热处理工艺性优... 采用两种不同的热处理工艺对DC53材料盾构刀圈进行热处理试验,获得具有硬度梯度的盾构刀圈。分析了不同工艺对其组织和力学性能的影响。通过对热处理后刀圈金相组织、晶粒度、硬度、回火后的冲击韧度进行对比和两种不同热处理工艺性优劣的分析,获得DC53材料刀圈较优的热处理工艺。 展开更多
关键词 DC53 滚刀刀圈 硬度梯度 力学性能
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