【摘要】：研究沖擊載荷作用下TBM刀盤的振動(dòng)特性。在已有TBM刀盤系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,運(yùn)用直接導(dǎo)數(shù)法推導(dǎo)動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏度的表達(dá)式,建立適用于TBM刀盤強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)的靈敏度分析方法。以遼西北引水工程項(xiàng)目的刀盤系統(tǒng)參數(shù)為例,采用協(xié)同數(shù)值求解方法計(jì)算刀盤振動(dòng)響應(yīng)及其靈敏度,并分析刀盤質(zhì)量分布對(duì)響應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明:刀盤振動(dòng)響應(yīng)對(duì)分體質(zhì)量的靈敏度最大,且各方向靈敏度均不為0,說明質(zhì)量參數(shù)的變化會(huì)影響刀盤各方向振動(dòng),而刀盤支撐剛度僅影響其相關(guān)聯(lián)的振動(dòng),刀盤軸向振動(dòng)響應(yīng)對(duì)軸向支撐剛度的靈敏度約為傾覆方向的2倍;刀盤分體質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在13%~14%區(qū)間時(shí),結(jié)構(gòu)振動(dòng)最小。
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圖片說明： 應(yīng)靈敏度分析的研究較少。本文作者在已建立的分體式TBM刀盤系統(tǒng)多自由度耦合動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上[16]，運(yùn)用直接導(dǎo)數(shù)法推導(dǎo)動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)物理參數(shù)的靈敏度表達(dá)式，并用數(shù)值方法求解了刀盤振動(dòng)響應(yīng)對(duì)質(zhì)量和支撐剛度參數(shù)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏度，為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。1TBM刀盤系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)模型在TBM刀盤系統(tǒng)中，變頻電機(jī)經(jīng)過行星齒輪減速器后，將扭矩傳至小齒輪，多個(gè)小齒輪采用冗余驅(qū)動(dòng)形式同時(shí)順時(shí)針方向驅(qū)動(dòng)大齒圈，大齒圈再通過螺栓把合傳力環(huán)及刀盤法蘭，進(jìn)而帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，分體式刀盤結(jié)構(gòu)分瓣形式如圖1所示[16]�；诩袇�(shù)質(zhì)量法建立TBM分體式刀盤系統(tǒng)等效力學(xué)模型，其中刀盤分體的彎扭耦合動(dòng)力學(xué)模型如圖2所示，，其余自由度詳見文獻(xiàn)[16]。采用牛頓第二定律建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程如式(1)所示，模型圖1刀盤分瓣結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1StructurediagramofTBMsplit-cutterhead圖2刀盤系統(tǒng)彎扭耦合動(dòng)力學(xué)模型Fig.2Bend-torsioncoupleddynamicmodelofcutterheadsystem
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