使用新的道钻机实验室模拟器对TBM盘切割机磨损的实验和数值调查

科学领域:

• 机械工程 机械工程
• 地质技术工程 地质技术工程
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 磁盘切割机的磨损显著影响道钻机 (TBM) 的性能和挖掘效率,特别是在磨砂岩条件下.
• 了解岩石与机器的相互作用对于减轻磨损和延长切削工具的使用寿命至关重要.
• 现有的评估磨损的方法可能无法完全捕捉出挖掘过程中的复杂相互作用.

研究的目的:

• 开发和验证一种用于模拟TBM切割盘磨损的新型实验室设备.
• 为了研究操作参数,岩石特性和切割器磨损之间的关系.
• 将实验性磨损数据与数值建模结果进行比较,以进行增强分析.

主要方法:

• 在萨哈德理工大学设计和建造了一种新的实验室磨损测试设备.
• 切削工具对磨砂岩石样本进行试验性磨损测试.
• 使用PFC3D离散元件软件对磨损过程进行数值建模.
• 对实验和数值磨损数据 (磨损重量和百分比) 的比较分析.

主要成果:

• 实验室模拟器提供了有价值的见解,在不同的挖掘阶段,盘切割机磨损行为.
• 实验和数值建模在磨损评估中显示出密切一致,磨损重量的平均差异为0.202g (第一阶段) 和0.278g (第二阶段).
• 实验结果和数值结果之间的磨损百分比差异平均为10% (第一阶段) 和11% (第二阶段),验证了模拟的准确性.

结论:

• 开发的实验室设备有效地模拟了TBM光盘切割器的磨损.
• PFC3D离散元件建模提供了一种可靠的方法来预测切割器磨损,补充实验发现.
• 根据这些结果优化操作参数可以最大限度地减少切割器磨损并提高TBM的效率.