基于ADAMS的全断面硬岩隧道掘进机主机耦合振动分析

摘要

为明确不同工况下TBM主机振动耦合规律,基于Adams软件,依据其结构装配关系和力传递关系,对TBM主机节点进行重新划分,引入非线性弹簧元件对油缸、轴承和齿轮啮合进行非线性等效,建立TBM主机非线性耦合动力学模型,并详细计算结构本身的刚度和结构间的非线性连接刚度.根据掘进地质条件,定义了全推力、上软下硬和转弯3种典型刀盘载荷,并对3种载荷下的振动进行分析.结果 表明:1)在全推力工况下,主机关键部件的振动最大,为低频的受迫振动;机头架的振动横向和纵向受到齿轮的耦合作用,在150 Hz左右的频率上存在耦合振动.2)刀盘轴向最大加速度幅值为2.5g,从刀盘到主梁,机头架的振动衰减了约25％,主梁前段振动衰减了约55％,与已有全推力工况下实测结果相接近,证实了仿真计算的正确性.3)根据对上软下硬和转弯纠偏2种典型工况的振动规律分析,刀盘的轴向力和速度分别减少约40％和80％.