基于现场测试的硬岩掘进机振动特性

摘要

硬岩掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)在滚刀破岩力的强冲击激励下振动剧烈.从激励、结构和边界条件等方面分析TBM的振动机理,指出TBM动力学理论建模的难点,提出基于现场振动测试研究TBM振动特性和指导理论建模.根据施工环境,确定TBM现场振动测试方案,包括测试系统组成、测点布置和数据采集,应用于实际工程中TBM掘进振动加速度测试,基于现场测试数据分析TBM的振动特性.结果表明,主轴承附近电机测点的振动加速度有效值达20～30 m/s2,主梁、撑靴测点的振动加速度达到3～6 m/s2,刀盘驱动系统的振动频率较高,支撑-推进系统的振动频率较低,TBM子结构表现为多模态耦合振动.现场测试揭示了振动机理,为TBM动力学建模分析和减振设计提供了技术依据.