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申请/专利权人：郑州轻工业大学
摘要：本发明涉及一种偏楔形盘式盾构机滚刀刀圈及其设计方法；该一种偏楔形盘式盾构机滚刀刀圈包括以下步骤：S1建立正楔形的滚刀刀圈和偏楔形的滚刀刀圈的模型、S2通过PFC3D软件进行岩土颗粒流模型的建立、S3得到最佳偏楔形盘形滚刀刀圈的设计方案；本发明通过对滚刀刀圈进行偏楔形的设计，优化刀圈的设计，从刀刃角以及刀圈宽度入手，去选取最优设计方案；根据该最优设计方案设计的偏楔形盘式盾构机滚刀刀圈，耐磨性和破岩性能均得以提升。
主权项：1.一种偏楔形盘式盾构机滚刀刀圈的设计方法，包括以下步骤：S1.建立正楔形的滚刀刀圈和偏楔形的滚刀刀圈的模型建立正楔形的滚刀刀圈和偏楔形的滚刀刀圈的理论模型；接着，根据正楔形滚刀刀圈的理论模型、偏楔形滚刀刀圈的理论模型以及盘形滚刀的特点，建立正楔形的滚刀刀圈的动力学模型、偏楔形的滚刀刀圈的动力学模型；S2.通过PFC3D软件进行岩土颗粒流模型的建立，并对岩土颗粒流模型进行参数标定，使岩石颗粒流模型和实验用岩石具有相同的力学性能；S3.在PFC3D中对岩土颗粒流模型进行预压并且加胶结；将S1步骤中建立的正楔形滚刀刀圈动力学模型和偏楔形滚刀刀圈动力学模型导入PFC3D中；对正楔形滚刀刀圈动力学模型和偏楔形滚刀刀圈动力学模型施加滚动指令，结合步骤S2得到的岩石颗粒流模型进行数值仿真，使刀圈模型滚动切割岩石颗粒流模型；通过改变偏楔形刀圈宽度a和偏楔形刀刃角θ，得到不同的岩石破岩比能耗Es和刀具磨损量W；对不同的所述岩石破岩比能耗Es和刀具磨损量W采用无量纲化得到Esi＇和Wi＇；通过权重系数变换法优化判定后，得到最佳偏楔形盘形滚刀刀圈的设计方案；所述的偏楔形盘式盾构机滚刀刀圈的结构数据包括偏楔形盘形滚刀的内外侧的偏刃角α、刀圈刀刃角θ、刀圈宽度a：偏楔形盘形滚刀的内外侧的偏刃角α由盘形滚刀三维设计理论计算得出；该刀圈刀刃角θ按照正楔形盘形滚刀的刀圈刀刃角的计算方法计算；刀圈宽度a根据盘形滚刀的滚刀结构确定。
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