部分断面掘进机截割头截割性能研究.pdf

第5 3 卷第2 4 期 2 0 1 7 年1 2 月 机械工程学报 J O U R N A LO FM E C H A N I C A LE N G I N E E R I N G V b l ．5 3 D e c ． N O ．2 4 2 017 D O I 1 0 ．3 9 0 1 ／J M [ E ．2 0 1 7 ．2 4 ．1 9 3 部分断面掘进机截割头截割性能研究木 袁晓明1 ’2 ，3 邹易达1 , 2 躞雪梅1 , 2 , 3阎鹏1 , 2张立杰1 , 2 1 ．燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室秦皇岛0 6 6 0 0 4 ； 2 ．燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛0 6 6 0 0 4 3 ．江苏徐州工程机械研究院徐州2 2 1 0 0 4 摘要截割头是掘进机直接实现截割功能的关键部件，其设计在一定程度上直接决定了整机的性能。采用混凝土制作煤岩， 对自制煤岩进行单轴压缩试验，确定其抗压强度和弹性模量。针对掘进机截割煤岩过程的复杂性，以部分断面掘进机截割头 为研究对象，基于单轴压缩试验所确定的物理参数，利用动力学有限元软件L S ．D Y N A 建立截割头截割煤岩过程仿真模型， 探讨了截齿切削角和旋转角对截割载荷、载荷波动和截割比能耗的影响规律。由仿真结果可知，当截齿的切削角在4 8 0 ～5 0 。 范围，旋转角在1 2 。～1 6 。范围时，截割头的截割能力较佳；将由试验确定的自制煤岩截割力矩时域曲线与仿真结果进行对比， 验证了所建立的仿真模型的正确性。上述研究为部分断面掘进机截割头截割性能的改善提供了理论基础，同时为其他类型截 割或切削问题的研究提供了理论借鉴。 关键词掘进机；截割头；截割性能；切削角；旋转角 中图分类号T D 4 2 1 R e s e a r c ho nC u t t i n gP e r f o r m a n c eo fC u t t i n gH e a d e r o nP a r t ．．f a c eR o a d h e a d e r Y U A N X i a o m i n g 1 ，2 ，3 Z O UY i d a 1 ，2 Z O N GX u e m e i 1 ，2 ，3 Y A N P e n g 1 ，2 Z H A N GL i j i e 1 ，2 1 ．H e b e iK e yL a b o r a t o r yo fH e a v yM a c h i n e r yF l u i dP o w e rT r a n s m i s s i o na n dC o n t r o l ， Y a n s h a nU n i v e r s i t y , Q i n h u a n g d a o0 6 6 0 0 4 ； 2 ．K e yL a b o r a t o r yo f A d v a n c e dF o r g i n g ＆S t a m p i n gT e c h n o l o g ya n dS c i e n c e ，M i n i s t r yo fE d u c a t i o n o fC h i n a ， Y a n s h a nU n i v e r s i t y , Q i n h u a n g d a o0 6 6 0 0 4 ； 3 ．J i a n g s uX u z h o uC o n s t r u c t i o nM a c h i n e r yR e s e a r c hI n s t i t u t e ，X u z h o u2 210 0 4 A b s t r a c t T h ec u t t i n gh e a di st h em a i np a r te m p l o y e db yar o a d h e a d e rf o rc u t t i n g ，a n di t sd e s i g nd i r e c t l yd e t e r m i n e st h ep e r f o r m a n c e o far o a d h e a d e rt os o m ee x t e n t ．T h eu n i a x i a lc o m p r e s s i o ne x p e r i m e n ti sc a r r i e do u to nt h eh o m o g e n e o u sc o a lr o c km a d eb yt h e c o n c r e t e ，a n dt h e nt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t ha n de l a s t i cm o d u l u so f t h ec o a lr o c ka r eo b t a i n e d ．A i m e da tt h ec o m p l e x i t yo f t h ep r o c e s s o fc u t t i n gc o a lr o c ki nar o a d h e a d e r , t h ec u t t i n gh e a do fap a r t f a c et u n n e lm a c h i n ei ss t u d i e d ．B a s e do nt h ep h y s i c a lp a r a m e t e r s d e t e r m i n e db yt h eu n i a x i a lc o m p r e s s i o ne x p e r i m e n t ，t h ed y n a m i cf m i t ee l e m e n ts o f t w a r eL S D Y N Ai su s e dt om o d e lt h ec u t t i n g h e a do ft h ec u t t i n gm a c h i n e ，a n dt h e nt h ee f f e c t so fc u t t i n ga n g l ea n dr o t a t i o na n g l eo nt h ec u t t i n gl o a d ，l o a df l u c t u a t i o na n ds p e c i f i c e n e r g ya r ei n v e s t i g a t e d ．B yt h ec o m p a r i s o nb e t w e e nt h et i m e - d o m a i nC u r v eo ft h ec u t t i n gm o m e n to b t a i n e df r o mt h eh o m o g e n e o u s c o a lr o c kb ye x p e r i m e n ta n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t s ，a n dt h es i m u l a t i o nm o d e li sv e r i f i e d ．T h ea b o v er e s e a r c hp r o v i d e sat h e o r e t i c a l b a s i sf o r t h ei m p r o v e m e n to ft h ec u t t i n gp e r f o r m a n c eo ft h ec u t t i n gh e a do fp a r to ft h er o a d h e a d e r , a n dp r o v i d e sat h e o r e t i c a l r e f e r e n c ef o rt h er e s e a r c ho fo t h e rt y p e so fc u t t i n go rc u t t i n g ． K e yw o r d s r o a d h e a d e r ；c u t t i n gh e a d e r ；c u t t i n gp e r f o r m a n c e ；c u t t i n ga n g l e ；r o t a t i o n a la n g l e 0 前言 伴随着我国经济的快速发展，煤炭的需求量逐 国家重点研发计划课题资助项目 2 0 1 6 Y F C 0 8 0 2 9 0 1 。2 0 1 7 0 7 1 9 收到 初稿，2 0 1 7 1 0 2 8 收到修改稿 步提高，对掘进机的性能也提出了更高要求。掘进 机主要分为全断面掘进机和部分断面掘进机。前者 主要利用千斤顶推动圆形刀盘旋转前进，适用于岩 石地质结构，用于道路、隧道和水利等工程建设； 后者主要用于煤矿采掘，分为纵轴式掘进机和横轴 式掘进机。近十年以来，三一重工和徐工重工等大 万方数据 机械工程学报 第5 3 卷第2 4 期 型装备制造企业的规模不断扩大，掘进机的生产数 量不断增加，但其性能与国外同型号产品相比仍存 在一定的差距，主要表现为大功率机型的截割效率 低、可截割岩石硬度低、截齿磨损量大等。因此， 亟需掌握掘进机设计的核心理论与技术，提高我国 掘进机产品的设计水平和截割能力u 也J 。 国内外学者对截割头截割性能的进行了大量 研究。E Y Y U B O G L U 等I j J 对比了截齿等圆周差角和 等截线间距分布的截割头的截割性能，与前者相比， 后者的制造难度较小，且性能无明显差异。 H E K I M O G L U 等[ 4 - 5 j 通过物理试验研究了截割头螺 旋线包角对横向切应力的影响，量化了该包角与截 割头体切削性能间的关系。A C A R O G L U 等[ 6 - 7 1 分析 了掘进机的工作稳定性问题，通过仿真得出了截齿 的安装倾斜角度和头体整体形状是影响截割稳定性 主要因素的重要结论。D O G R U O Z 等瞄1 对截齿截割 过程进行了全面的试验测试，研究了不同岩石类型 对切削力和截割头磨损量的影响，并采用截割比能 耗评价了截割头的截割效率。R E S T N E R 等p o 建立了 掘进机截割过程的有限元模型，根据岩石性质、切 割速度、回转速度和切削深度对掘进机的机械结构 进行了调整。s u 掣Ⅲ1 在P F C 3 D 中模拟了岩石的切 割过程，理论模型、数值模拟、和试验确定的平均 切削力比较接近。G R I M A 等I l u 指出，与大气环境 条件下相比，高压条件下切削力会因膨胀而增大， 因压实而降低，且高压下岩石的截割过程呈现明显 的塑性断裂模式。D E W A N G A N 掣1 2 1 通过切削量、 齿尖温度和截齿磨损量三个评价指标对两种不同材 料的截齿进行了对比，并确定了两种截齿在直线截 割条件下的最佳倾斜角度。C H O I 等【l 驯通过离散元 仿真优化了凝灰岩的截割间距和截割深度，并得到 了两个刀具间存在非断裂区域和各刀具间引起的断 裂互不干涉的结论。W Y K 等I I 刮基于离散元法探讨 了楔形和纽扣形状的岩石刀具的磨损问题，并指出 截割深度是影响掘进机截割过程的关键因素之一。 M E N E Z E S 等【l 纠对不同岩石截割模拟方法的优劣进 行了对比，并通过有限元仿真论证了L S ．D Y N A 是 一款能够模拟岩石截割的不连续切削过程的商用软 件。李晓豁【l 叫以截割头的结构形状、几何参数、截 齿类型与布置为研究对象，对掘进机截割性能、截 割效率和整机可靠性进行了一系列的研究，为掘进 机截割头的改进提供了有效的方法。付林等【l 叫利用 动力学仿真软件L S D Y N A 对单齿钻进截割过程进 行了有限元仿真，计算结果表明截割过程中截齿承 受了较大的进给阻力，截割阻力随着截割角的增大 以二次函数的形式减小。 通过上述研究可知，国内外学者主要针对截割 头单齿截割特性进行研究，对截割头整体截割性能 的研究较少。但单齿截割研究仅针对截割头的某一 包络线形状，无法考虑截齿间的相互影响。采用离 散元法能够从细观角度揭示截割对象的破碎机理、 描述节理面的压缩、分离和滑动，确定宏观和微观 之间的平衡点，但所建立的颗粒在尺度上比分子和 原子大很多，颗粒的法向和切向刚度、最大粘结正 应力和切应力等细观参数随着颗粒直径的变化而变 化，因此，所建立离散元模型和细观参数一般仅能 适用特定问题，当细观颗粒尺寸变化或问题复杂化 后，颗粒的参数需重新修正，导致离散元模型的通 用性不强。采用基于单元生死技术的有限元法模拟 岩石的截割过程，在煤岩物理参数确定的条件下， 无须不断调整岩石的物理参数以适应不同模拟工况 下的截割过程，因此具有一定的通用性。基于上述 原因，以掘进机截割头整体为研究对象，使用动力 学有限元软件L S D Y N A 建立煤岩截割过程有限元 模型，分析不同切削角和旋转角对截割载荷、载荷 波动和截割比能耗的影响规律，通过试验对其进行 验证，从而为选取截齿的最优安装角度提供理论 参考。 1截割过程建模与参数设置 1 ．1 几何模型 截割头主要包括头体、齿座和截齿。自行设计 的截割头头体分为柱、锥和球三段，截齿安装在齿 座里，齿座焊接于截割头头体上。利用P r o ／E 三维 制图软件绘制的截割头和煤岩三维几何模型如图l 所示。 图l 截割头和煤岩三维几何模型 1 ．2 有限元模型 根据煤岩形状，在H y p e r M e s h 中将煤岩体分割 成柱段、锥段和球段，采用先面后体的顺序对煤岩 体进行映射网格划分。采用同样的方式对截齿、齿 座和头体进行网格划分，所建立的截割头和煤岩三 万方数据 2 0 1 7 年1 2 月 袁晓明等部分断面掘进机截割头截割性能研究 1 9 5 维有限元模型如图2 所示。 图2 截割头和煤岩三维有限元模型 1 ．3 材料参数 采用混凝土制作了煤岩，以代替真实煤岩进行 试验，将自制煤岩做成圆柱形试样进行单轴压缩试 验，确定其抗压强度和弹性模量，以用于有限元仿 真中煤岩材料性质的设置，提高有限元仿真的准 确性。 试样的底面直径为1 0 0n l m ，高为2 1 0i n m 。利 用电液伺服万能试验机依次对3 个试样进行单轴压 缩试验，以3m m ／m i n 的速度匀速加载至最大载荷 直至试样发生脆性断裂，然后以同样的速率退回， 将不同时刻的载荷与位移数据通过计算机进行存 储。加载后试样破裂效果如图3 所示，加载过程中 的载荷位移变化曲线如图4 所示，所确定的试验结 果如表l 所示。 图3 试样破裂效果图 f t 移S1 1 1 1 1 1 图4 试样载荷一位移曲线 表1 试验结果 1 ．4 其他参数 采用单元生死技术模拟掘进机截割头截割煤 岩的过程，将截割掉的单元“杀死”，以模拟煤岩截 落的效果。截齿与煤岩的接触采用E S T S 侵蚀接触 方式，截割头转速4 6r ／m i n ，横摆速度1 ．2m ／m i n ， 仿真总时间为40 0 0 m s 。 2 截割头截割煤岩仿真分析 提取由仿真确定的截割头所受载荷和截落煤 岩质量等数据，分析不同切削角和旋转角对截割头 的截齿载荷、载荷波动和截割比能耗的影响。掘进 机截割头所受载荷，是截割头上所有参与截割的截 齿受力的合力。掘进机截割头载荷波动通常用载荷 变差系数表示，变差系数为不同时间点的截割载荷 数据的标准差与平均值之比。截割比能耗是指截割 头截割单位体积煤岩所做的功，其大小可反映截割 效率的高低。 2 ．1 切削角变化截割头截割仿真分析 2 ．1 ．1 切削角对截齿载荷的影响 切削角为截齿轴线与截齿齿尖点截割轨迹切 线的夹角。截齿载荷随切削角变化曲线如图5 所示。 由图可知，平均截割阻力随切削角的增大而减小； 切削角从4 8 0 增大到5 4 0 时平均牵引阻力不断增大； 平均侧向阻力比平均截割阻力和平均牵引阻力低一 个数量级，切削角从4 8 0 增大到5 4 。时平均侧向阻力 绝对值逐渐增大。平均截割力矩随切削角增大而减 小，切削角在5 0 。～5 4 0 减小缓慢。随着切削角的增 大，截齿运动轨迹对应的煤岩切割量有一定的减少， 使截割阻力有减小的趋势；同时，煤岩承受的压应 力增大，使其截割阻力有增大的趋势，由截割阻力 曲线变化趋势可知，前者起主要作用。牵引阻力和 截割阻力的影响因素基本一致，但由牵引阻力曲线 变化趋势可知，后者起主要作用。侧向力的数量级 较小，截齿的安装精度、掘进机功率和截割头转速 等因素对其影响较大。总的截割力矩是每个截齿与 对应截齿的截割半径乘积的和，所以截割力矩和截 割阻力变化趋势基本一致。因此，切削角为4 8 0 ～ 5 0 。左右时，截割头受力状态较为理想。 万方数据 机械工程学报 第5 3 卷第2 4 期 切削角o r ／ 。 a 平均截割阻力 4 6 4 8 5 05 25 4 切削角o - ／ 。 b 1 平均牵引阻力 4 64 85 05 25 4 切削角o r ／ 。 c 平均侧向阻力 切削角叭。 d 平均截割力矩 图5 截齿载荷随切削角变化曲线 2 ．1 ．2 切削角对载荷波动的影响 截割载荷变差系数随切削角变化曲线如图6 所 示。由图可知，截割阻力变差系数随切削角增大而 单调递增；牵引阻力变差系数随切削角增大而大致 呈单调递减的趋势，但切削角在5 2 。～5 4 0 时，牵引 阻力变差系数递减缓慢；切削角在4 6 0 ～4 8 0 范围内 侧向阻力变差系数增大，切削角在4 8 。～5 4 0 范围内 侧向阻力变差系数逐渐减小。切削角在4 8 0 左右时， 截割力矩变差系数有最小值，切削角在4 8 。～5 2 0 范 围时，截割力矩变差系数不断增加。截割载荷变 差系数受到截割厚度、截割头转速、进给速度和 截齿排布等因素的综合影响。一般地，随着截割 厚度增加，截割头转速和进给速度增大，截齿间 距增加，截割载荷变差系数有增大的趋势。综合 上述分析可知，切削角在4 8 。～5 0 。时，截割载荷 波动相对较小。 ＼ b 巅 垛 艄 刮 ．o 垂 ； 瓶 辏 、、； 裁 垛 耥 制 R 莲 再 特 ≮ 籁 髅 姘 斟 最 。 枕 链 ◆ 切削角o r ／ 。 a 截割阻力变差系数 4 64 85 05 25 4 切削角o r ／ 。 b 牵引阻力变差系数 然[ 切削角o - ／ 。 c 侧向阻力变差系数 2 0 L 一L 4 64 8 切削角O - i 。1 d 截割力矩变差系数 图6 截割载荷变差系数随切削角变化曲线 2 ．1 ．3 切削角对截割比能耗的影响 截割头的截割比能耗随切削角变化曲线如图7 所示。由图7 可知，切削角在4 6 0 ～5 0 0 范围内，截 割头比能耗逐渐减小；切削角在5 0 。～5 4 0 范围内， 截割头截割比能耗逐渐增大。虽然切削角在4 6 0 ～ 5 4 0 范围内变化时，截割比能耗最大值和最小值相差 仅为2M J ／m 3 ，但根据型号为E B Z 2 0 0 的纵轴式掘 一＼＼ ◆ 5 0 5 O 5 0 8 8 7 7 6 6 一uI．z』一瓷t裂长一讯糍霹o， 万方数据 2 0 1 7 年1 2 月 袁晓明等部分断面掘进机截割头截割性能研究 进机的生产能力4 ．3m 3 ／m i n 和平均每天8h 的工作 时间进行估算，每天需要消耗能量的最大值和最小 值相差40 0 0M J 左右，影响相对较大。截割比能耗 是截割阻力所作的功与煤岩截割量的比值，随着切 削角的增大，截割阻力逐渐减小，但煤岩截割量也 逐渐减小。由曲线7 可知，当切削角小于5 0 0 时，截 割阻力减小幅度比煤岩截割量大，当切削角大于5 0 。 时，煤岩截割量减小幅度比截割阻力大。因此，切 削角在5 0 0 左右时，截割头的截割比能耗有最小值。 一⋯’4 F i ；r 丁j 4 切削角口，【J 图7 截割比能耗随切削角变化曲线 2 ．2 旋转角变化截割头截割仿真分析 2 ．2 ．1 旋转角对截齿载荷的影响 旋转角为截齿中心线与截齿回转平面的夹角。 截齿载荷随旋转角变化曲线如图8 所示。由图可知， 平均截割阻力随旋转角增大而增大；平均牵引阻力 随旋转角增大呈先增大后减少的趋势，且在1 4 0 左 右达到最大峰值；平均侧向阻力绝对值随旋转角增 大而减小，在1 4 0 左右减小趋势变缓，当旋转角继 续增大，平均侧向阻力绝对值维持在60 0 0 N 左右。 平均截割力矩趋势与平均截割阻力趋势相近。随着 旋转角的变化，截齿运动轨迹对应的煤岩切割量和 煤岩承受的压应力变化较小，但当旋转角增大时， 截齿与煤岩的接触面积增大，截割阻力有增大的趋 势。旋转角对牵引阻力和侧向阻力的影响相对较小。 同样，总的截割力矩是每个截齿与对应截齿的截割 半径乘积的和，截割力矩和截割阻力变化趋势基本 一致。因此，旋转角在1 0 0 ～1 4 0 左右截割头受力较 为理想。 趸 R 器 霎 * 旋转角E ／ 。 a 平均截割阻力 6 0I．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．_一 l O1 21 41 61 8 旋转角c ／ 。 b 平均牵引阻力 r 、一 一1 3 5 三1 3 0 毛 蝌1 2 5 撇 疆1 2 G 丑 性一 ”‘l l5 c 平均侧向阻力 I l 二4l nS 旋转角一， d 平均截割力矩 图8 截齿载荷随旋转角变化曲线 2 ．2 ．2 旋转角对载荷波动的影响 截割载荷变差系数随旋转角变化曲线如图9 所 示。由图可知，截割载荷变差系数基本维持在6 以 下，仅在旋转角为1 0 0 时侧向阻力变差系数超过了 2 0 。截割阻力变差系数随旋转角增大总体呈先减小 后增大的趋势，在旋转角为1 6 0 时取最小值；牵引 阻力变差系数随旋转角增大呈上升趋势，在1 0 0 ～ 1 4 0 范围内变化不大；侧向阻力变差系数随旋转角增 大而减小，并在其大于1 2 0 时减小速度明显变缓。 截割力矩变差系数随旋转角增加单调递减。同样， j i 021 468 旋转角s 一【 J a 截割阻力变差系数 万方数据 1 9 8 机械工程学报 第5 3 卷第2 4 期 旋转角￡A 。 b 牵引阻力变差系数 。一≥ 籁 惜01 2 5 蝴 斟 裂 耋o1 2 0 栅 疆 01 1 5 旋转角￡ 。 c 侧向阻力变差系数 0l 二】41 68 旋转角e ／ 。 d 截割力矩变差系数 图9 截割载荷变差系数随旋转角变化曲线 载荷波动主要受到截割厚度、截割头转速、进给速 度和截齿排布等因素的综合影响，旋转角变化对其 影响不大。因此，旋转角在1 2 。～1 6 0 时截割载荷变 差系数相对较小。 2 ．2 ．3 旋转角对截割比能耗的影响 截割比能耗随旋转角变化曲线如图1 0 所示。 由图可知，截割头截割比能耗随旋转角增大而增大。 随着旋转角的增大，截割阻力增大，而煤岩截割量 变化较小，因此截割比能耗增大。由上述分析可知， 旋转角应尽可能取其较小值。 旋转角z ／ 。 图1 0 截割比能耗随旋转角变化曲线 综合考虑切削角和旋转角对截齿载荷、载荷变 差系数和截割比能耗的影响，确定截割头截齿的切 削角在4 8 0 ～5 0 0 范围时，旋转角在1 2 0 ～1 6 。范围时， 截割状态较优。 3 截割性能试验 设计了一款E B Z l 6 0 系列悬臂式掘进机截割 头，其切削角为5 0 0 ，旋转角为1 4 。，对应的实物模 型如图1 1 所示。该截割头截割自制煤岩的过程如图 1 2 所示。通过试验获得截割力矩达到稳定后截割头 的截割力矩随时间的变化曲线，并与仿真结果进行 对比，如图1 3 所示。仿真与试验的截割性能指标对 比如表2 所示。 4 0 3 0 图1 2 截割头截割自制煤岩过翟 2 0 0 4 0 06 0 8 0 时问，，I 截割头试验与仿真力矩曲线图 甜 铊 ∞ 粥 拍 一叩uJ．f|至一＼毒、攥箍基耀镶 万方数据 2 0 1 7 年1 2 月 袁晓明等部分断面掘进机截割头截割性能研究 1 9 9 表2 仿真与试验数据参数对比 由图1 3 可知，仿真与试验所确定的截割力矩时 域曲线较为接近，验证了所建立的有限元模型的正 确性。由表2 可知，力矩平均值和截割比能耗的误 差均在2 0 ％左右，但力矩波动系数的误差达到了 5 7 ．4 ％，试验中的力矩波动系数明显比仿真的力矩波 动系数大，可能是截割头自身安装误差和自制煤岩 中的杂质导致其物理性能不具有统一性等的缘故。 4 结论 1 建立了掘进机截割头整体截割过程有限元 模型，通过电液伺服万能试验机进行了自制煤岩试 样的单轴压缩试验，确定了自制煤岩的抗压强度和 弹性模量，为有限元仿真提供了准确的材料参数。 2 基于有限元仿真分析，确定了截割头截齿 的切削角在4 8 。～5 0 0 范围，旋转角在1 2 0 ～1 6 。范围 时，截割头的截割能力较佳，从而为掘进机截割头 截齿的设计和安装提供了理论支持。 3 仿真和试验确定的截割力矩时间历程曲线较 为接近，且力矩平均值、力矩波动系数和截割比能耗 的相对误差分别为1 9 ．8 ％、5 7 ．4 ％和2 3 ．0 ％，验证了有 限元仿真模型和计算结果的正确性。 4 本文以自制煤岩代替真实煤岩进行了仿真 和试验研究，若在条件允许的情况下，可对真实煤岩 进行仿真和试验，以进一步验证本文结论的正确性。 参考文献 [ 1 】刘建琴，刘蒙蒙，郭伟．硬岩掘进机盘型滚刀回转破岩 仿真研究[ J ] ．机械工程学报，2 0 1 5 ，5 1 9 1 9 9 - 2 0 5 ． L ／UJ i a n q i n ，L I UM e n g m e n g ，G U OW e i ．R e s e a r c ho nt h e s i m u l a t i o no fc u t t i n gr o c kr o t a r yb yh a r dr o c kt u n n e l b o r i n gm a c h i n ed i s cc u t t e r s [ J 】．J o u r n a lo fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，2 0 1 5 ，5 l 9 1 9 9 2 0 5 ． 【2 】周思阳，亢一澜，苏翠侠，等．基于力学分析的T B M 掘进总推力预测模型研究[ J 】．机械工程学报，2 0 1 6 ， 5 2 2 0 7 6 - 8 2 ． Z H O US i y a n g ，K A N GY i l a n ，S UC u i x i a ，e ta 1 ．P r e d i c t i o n o ft h r u s tf o r c er e q u i r e m e n t sf o rT B M sb a s e do n m e c h a n i c a l a n a l y s i s [ J ] ． J o u r n a lo fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，2 0 1 6 ，5 2 2 0 7 6 8 2 ． [ 3 ] E Y Y U B O G L UEM ， B O L U K B A S IN ．E f f e c t so f c i r c u m f e r e n t i a lp i c ks p a c i n go nb o o mt y p er o a d h e a d e r c u t t i n gh e a dp e r f o r m a n c e [ J ] ．T u n n e l l i n g U n d e r g r o u n d S p a c eT e c h n o l o g y , 2 0 0 5 ，2 0 5 4 1 8 - 4 2 5 ． [ 4 ] H E K I M O G L UOZ ，F O W E L LRJ ．T h e o r e t i c a la n d p r a c t i c a la s p e c t so fc i r c u m f e r e n t i a lp i c ks p a c i n go nb o o m t u n n e l l i n gm a c h i n ec u t t i n gh e a d s [ J ] ．M i n i n gS c i e n c e T e c h n o l o g y , 1 9 9 1 ，1 3 3 2 5 7 - 2 7 0 ． [ 5 】H E ⅪM O G L U 0Z ，O Z D E M I R L ．E f f e c to fa n g l eo fw r a p o nc u t t i n gp e r f o r m a n c eo fd r u ms h e a r e r sa n dc o n t i n u o u s m i n e r s [ J ] ．T r a n s a c t i o n so ft h eI n s t i t u t i o no fM i n i n g M e t a l l u r g y , 2 0 0 4 ，1 1 3 2 1 1 8 - 1 2 2 ． [ 6 】A C A R O G L UO ，E R G I NH ．An e wm e t h o dt oe v a l u a t e r o a d h e a d e r o p e r a t i o n a ls t a b i l i t y [ J ] ．T u n n e l l i n g U n d e r g r o u n dS p a c eT e c h n o l o g y , 2 0 0 6 ，2 l 2 1 7 2 - 1 7 9 ． [ 7 】A C A R O G L UO ，E R G l NH ，E S K I K A Y AS ．A n a l y t i c a l h i e r a r c h yp r o c e s sf o rs e l e c t i o no fr o a d h e a d e r s [ J ] ．J o u r n a l o ft h eS o u t h e r nA f r i c a nI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y , 2 0 0 6 ，10 6 8 5 6 9 5 7 5 ． [ 8 】D O G R U O ZC ，B O L U K B A S IN ．E f f e c to fc u t t i n gt o o l b l u n t i n go nt h ep e r f o r m a n c e so fv a r i o u sm e c h a n i c a l e x c a v a t o r su s e di nl o w a n dm e d i u m - s 订e n g t hr o c k s [ J ] ． B u l l e t i no fE n g i n e e r i n gG e o l o g y t h eE n v i r o n m e n t ． 2 0 1 3 ，7 3 3 7 8 1 7 8 9 ． [ 9 】R E S T N E RU ，P I C H L E RJ ，R E U M U E L L E RB ． N e w t e c h n o l o g i e se x t e n dt h er a n g eo fa p p l i c a t i o n so fr o a d h e a d e r s [ C ／C D ] ／／S y m p o s i u mo nI n n o v a t i o n si nT u n n e l l i n g ，S w i s s F e d e r a lI n s t i t u t eo f T e c h n o l o g yZ u r i c h ，2 0 0 7 ． [ 10 】S UO ，A K C I NNA 。N u m e r i c a ls i m u l a t i o no f r o c kc u t t i n g u s i n g t h ed i s c r e t ee l e m e n t m e t h o d [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fR o c kM e c h a n i c s M i n i n gS c i e n c e s ，2 011 ， 4 8 3 4 3 4 - 4 4 2 ． [ 1 1 】G R I M A MA ，M I E D E M ASA ，K E T T E R I JRG V D ，e ta 1 ． E f f e c to fh i g h h y p e r b a r i cp r e s s u r e o nr o c k c u t t i n g p r o c e s s [ J ] ．E n g i n e e r i n gG e o l o g y , 2 0 1 5 ，1 9 6 2 4 3 6 ． [ 1 2 】D E W 八N G A NS ，C H A T T O P 八D H Y A - Y AS ．P e r f o r m a n c e a n a l y s i so ft w od i f f e r e n tc o n i c a lP i c k su s e di nl i n e a r c u r i n go p e r a t i o no fc o a l [ J ] ．A r a b i a nJ o u r n a lf o rS c i e n c e E n g i n e e r i n g ，2 0 1 6 ，4 l 1 1 - 1 7 ． 【1 3 】C H O ISO ，L E ESJ ．T h r e e d i m e n s i o n a ln u m e r i c a l a n a l y s i so ft h er o c k c u r i n gb e h a v i o ro fad i s cc u r e ru s i n g p a r t i c l ef l o wc o d e [ J ] ．K s c eJ o u r n a lo fC i v i lE n g i n e e r i n g ， 2 0 1 5 ，1 9 4 1 1 2 9 - 1 1 3 8 ． [ 1 4 】