TBM主驱动轴承受力分析及应用研究.pdf

引用格式:周建军,李帅远,江益辉,等.TBM 主驱动轴承受力分析及应用研究J.隧道建设(中英文),2023,43(增刊 1):522.ZHOU Jianjun,LI Shuaiyuan,JIANG Yihui,et al.Force analysis and application of main drive bearing of tunnel boring machineJ.Tunnel Construction,2023,43(S1):522.收稿日期:2022-11-13;修回日期:2023-02-27基金项目:国家重点研发计划(2020YFB2006803,2020YFB2006804);中国中铁股份有限公司科技开发计划(2021-专项-05);中铁南方科技创新计划课题(ZTNF-2022-07)第一作者简介:周建军(1969),男,湖南株洲人,2006 年毕业于法国里尔科技大学,土木工程专业,博士,教授级高级工程师,现从事隧道及地下工程研究工作。E-mail:410116599 。通信作者:李帅远,E-mail:1205086439 。TBM 主驱动轴承受力分析及应用研究周建军1,李帅远1,江益辉2,杨延栋1,程永龙3(1.盾构及掘进技术国家重点实验室,河南 郑州 450001;2.中铁南方投资集团有限公司,广东 深圳 518054;3.中铁工程装备集团有限公司,河南 郑州 450016)摘要:为解决全断面硬岩隧道掘进机(TBM)作业过程中,因主轴承载荷谱预测困难而无法计算主轴承服役寿命的问题,开展基于滚刀-主轴承力流模型预测 TBM 主轴承载荷谱方法的研究,基于 CSM 模型与秋三藤三郎模型,建立滚刀破岩载荷预测模型。结合TBM 作业工况与刀盘滚刀分布情况,根据理论计算模型与有限元分析模型,建立多工况的刀盘-主轴承力流模型得到原始载荷。考虑 TBM 强冲击工作环境对载荷谱的影响,对比现场监测振动数据,引入冲击载荷系数,建立计算模型,得到主轴承载荷谱。研究结果表明:1)TBM 在全推力工况下的工作时间占比达 65%;2)4 种工况中轴向力与倾覆力矩变化较大,径向力较为稳定;3)在全推力工况下主轴承主要承受轴向力,最高达到14 374 kN,与有限元分析结果相差5%。最后将计算结果与 TBM 实际施工数据对比,验证了模型的准确性。关键词:TBM;主轴承;冲击载荷系数;力流模型;滚刀破岩模型DOI:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S1.062中图分类号:U 455.43 文献标志码:A 文章编号:2096-4498(2023)S1-0522-08F Fo or rc ce e A An na al ly ys si is s a an nd d A Ap pp pl li ic ca at ti io on n o of f MMa ai in n D Dr ri iv ve e B Be ea ar ri in ng g o of f T Tu un nn ne el l B Bo or ri in ng g MMa ac ch hi in ne eZHOU Jianjun1,LI Shuaiyuan1,*,JIANG Yihui2,YANG Yandong1,CHENG Yonglong3(1.State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology,Zhengzhou 450001,Henan,China;2.China Railway Southern Investment Group Co.,Ltd.,Shenzhen 518054,Guangdong,China;3.China Railway Engineering Equipment Group Co.,Ltd.,Zhengzhou 450016,Henan,China)A Ab bs st tr ra ac ct t:The service life of the main bearing cannot be calculated resulting from the difficulty in load spectrum prediction during the operation of the full-section hard rock tunnel boring machine(TBM).Therefore,a method to predict the load spectrum of the TBM main bearing based on the disc cutter-main bearing force flow model is studied.Based on tunnel engineering geological conditions,a prediction model of disc cutter rock breaking load is established based on code security module model and Akisanto Saburo model.Based on TBM operating conditions and disc cutter distribution on cutterhead,a cutterhead-main bearing force flow model under multiple working conditions is established based on theoretical calculation model and finite element analysis model to obtain the original load.Considering the influence of the strong impact working environment on the load spectrum of TBM,the impact load coefficient is introduced and the calculation model is established to obtain the load spectrum of the main bearing.The results show the following:(1)The working time of TBM under the full thrust accounts for 65%.(2)The axial force and overturning moment vary greatly under the four working conditions,whereas the radial force is stable.(3)Under the full thrust,the 增刊 1 周建军,等:TBM 主驱动轴承受力分析及应用研究main bearing mainly bears the axial force,up to 14 374 kN,which is 5%different from the result of finite element analysis.The calculation results are compared with the actual construction data of TBM to verify the accuracy of the model and provide a reference for the design and life prediction of the TBM main bearing.K Ke ey yw wo or rd ds s:tunnel boring machine;main bearing;impact load coefficient;force flow model;disc cutter rock breaking model0 引言主轴承作为 TBM 的核心部件,被誉为掘进机的心脏。相较于传统小型轴承,TBM 主轴承尺寸大,承受载荷难以确定,导致其服役寿命难以预测1。在长期复杂载荷作用下,主轴承易产生疲劳失效。主轴承疲劳失效后,更换困难,甚至无法更换,造成重大经济损失,因此确定掘进机主轴承服役寿命非常必要2。国内轴承制造厂商和学者常采用概率法、损伤力学法、理论力学法等方法计算主轴承服役寿命3。无论是采用哪种计算方法,都需精确预测轴承载荷谱。目前,国内关于主轴承载荷谱的研究主要是针对盾构展开的。白云4在计算盾构主轴承载荷谱时,提出了详细的盾构主轴承受力计算方法,但所需参数较多,计算过程复杂。孙海波等5在此基础上提出了有效推力系数,采用反算法计算盾构主轴承有效推力,得出有效推力占主轴承总推力的 35%55%。相较于盾构而言,TBM 主轴承载荷受刀盘影响更大,可认为主轴承载荷由滚刀载荷决定6。国内外学者已经提出了许多滚刀破岩载荷预测模型。挪威科技大学学者根据大量工程监测数据提出了 NTNU 模型7。美国科罗拉多矿业大学学者在线性切割理论与实测数据的基础上建立了 CSM 模型,可计算滚刀法向力与滚动力8。Evans9通过分析滚刀法向力与滚刀压入岩石部分的投影关系提出了 Evans 预测模型。秋三藤三郎在其基础上建立了滚刀侧向力预测模型。夏毅敏等10基于 Ls-Dyna 对滚刀破岩过程进行仿真,得到不同贯入度和切削速度下滚刀的破岩力,但并未考虑滚刀破岩载荷对主轴承载荷谱的影响。霍军周等11根据刀具切削反力提出轴承载荷计算模型,并基于 BP 神经网络编制轴承应力谱,但将刀盘当作刚体处理,误差较大。本文基于 CMS 模型与秋三藤三郎模型计算滚刀破岩载荷,得到滚刀完整的法向力、滚动力与侧向力。考虑刀盘弹性变形,利用有限元软件建立滚刀-主轴承力流传递模型,提取刀盘转接法兰处的支反力与支反力矩作为主轴承原始载荷,通过考虑冲击载荷系数的影响得到准确的主轴承载荷谱。1 滚刀破岩载荷研究方法1.1 工程概况 选取引水工程展开 TBM 主轴承载荷研究。TBM掘进隧洞沿线地形为剥蚀丘陵地貌,地形平坦、开阔,起伏较小。施工隧洞总长 18.36 km,埋深为 266 286 m。隧洞处于新鲜基岩内,岩体以类围岩为主,存在部分、类围岩。其中,类围岩长度占该段总长的 99.35%,岩性为泥盆系凝灰岩,岩石坚硬,岩体完整稳定,岩石中石英质量分数为 5%10%,物理力学参数见表 1。表 1 类围岩物理力学参数Table 1 Physico-mechanical parameters grade surrounding rocks干密度/(g/cm3)泊松比岩体完整性系数 Kv弹性模量 E/GPa抗压强度/MPa抗拉强度/MPa抗剪强度/MPa2.60.230.81813510.62.9引 水 隧 洞 施 工 选 用 敞 开 式 TBM,刀 盘 直 径7.83 m。刀盘共有 54 把滚刀,刀盘中心十字布置 8 把中心滚刀,刀盘主体部分按照螺旋线形布置 34 把正滚刀,刀盘外圈布置 12 把边滚刀。刀盘面板采用偏分式分块方式,上半分体 32 把滚刀,下半分体 22 把滚刀。滚刀参数见表 2。表 2 滚刀参数Table 2 Disc cutter parameters刀具种类数量/把半径/mm刀刃宽度/mm额定载荷/kN中心滚刀8216.020315正滚刀34241.520315边滚刀12241.520315325隧道建设(中英文)第 43 卷1.2 滚刀载荷计算模型 TBM 主轴承栓接在刀盘法兰端面,滚刀破岩载荷通过刀座传递给刀盘。因此,在 TBM 施工过程中,滚刀破岩载荷为主轴承提供外激励。滚刀破岩力由法向力 Fn、滚动力 Ft、侧向力 Fs组成12,如图 1 所示。图 1 滚刀受力示意图Fig.1 Schematic of force of disc cutter 采用 CSM 模型可计算出滚刀法向力与滚动力,采用秋三藤三郎模型可计算滚刀侧向力。这 2 种模型应用广泛,可计算出滚刀破岩力,并在工程中得到验证13-15。CSM 模型是科罗拉多矿业大学结合滚刀破岩机制和滚刀线切割试验得到的滚刀破岩载荷预测模型,可预测滚刀法向力和滚动力。CSM 模型公式如式(1)所示。F=CTR1+32ctSRT。(1)=cos-1R-pR()。(2)式(1)(2)中:F 为滚刀破岩力;C 为常数,恒等于2.12;T 为刀刃宽度;R 为刀具半径;为滚刀与岩石的接触角;是刀尖处的压力分布系数,一般取 0.1;c为岩石抗压强度;t为岩石抗拉强度;S为刀间距;p 为正滚刀贯入度,即滚刀旋转 1 圈正滚刀的掘进深度,本文取 12 mm。边滚刀的掘进深度可用式(3)表示。p=pcos 。(3)式中:p 为边滚刀贯入度;为边滚刀安装倾角。综上,滚刀受到的法向力和滚动力如式(4)所示。Fn=Fcos ;Ft=Fsin 。(4)式中 =/2。在理想情况下,滚刀切割岩石时,滚刀两侧岩石对滚刀产生的侧向力大小相等、方向相反。但实际切割过程中由于滚刀绕滚刀轴线转动时,也在绕刀盘轴线转动,导致两侧岩石剪切体大小不同,滚刀存在侧向摆动,岩石破碎不发生在同一时刻,因此滚刀承受侧向力。盘形滚刀的侧向力为将两相邻盘形滚刀间的岩石剪掉的反作用力,根据秋三藤三朗的岩石剪切破碎理论,得到滚刀侧向力如式(5)所示。Fs=RS。(5)式中 为岩石抗剪强度。1.3 滚刀破岩载荷计算结果 将 TBM 刀盘结构参数、工作参数以及岩石物理特性代入滚刀破岩模型中,可以得到每把滚刀的法向力、滚动力、侧向力,结果如表 3 所示。通过滚刀载荷谱可以发现,滚刀法向力远大于侧向力和滚动力,滚刀间距越大,其载荷越大,符合实际规律。表 3 类围岩条件下各滚刀载荷Table 3 Disc cutter loads under grade surrounding rocks滚刀类型编号法向力 Fn/N滚动力 Ft/N侧向力 Fs/N中心滚刀正滚刀边滚刀18129 65724 59015 630910131 86223 60714 6311112129 87923 25213 9811320126 78522 69813 0052142124 08722 21512 19243121 84021 81311 54244120 56921 58511 18445120 04121 49011 03846118 97021 29910 74647117 39021 01610 32348114 61320 5199 60849112 30420 1059 03950109 26019 5608 32351105 96018 9707 59252103 95618 6117 1695397 33617 4265 8855477 82113 9323 0072 TBM 主轴承受力分析2.1 主轴承理论受力模型TBM 主轴承结构主要包括:3 排滚子、外圈、内圈、保持架和挡环,如图 2 所示。TBM 主轴承相较于其他转盘轴承具有更大的承载能力和刚度,3 排滚子受载明确,轴向力由主推滚子承担,径向力由径向滚子承担,倾覆力矩由主推滚子和止推滚子共同承担。425增刊 1 周建军,等:TBM 主驱动轴承受力分析及应用研究图 2 主轴承结构示意图Fig.2 Main bearing structure diagram 在掘进过程中 TBM 主轴承承受轴向力 Fa、径向力 Fr和倾覆力矩 M。主轴承载荷由刀盘转接法兰直接决定。将刀盘视为刚体,可对滚刀、刀盘、转接法兰、主轴承进行整体分析16。建立主轴承载荷计算模型,以主轴承圆心为原点,在转接法兰端面建立坐标系,如图 3 所示。转接法兰端面的三向支反力与支反力矩即主轴承的初始载荷。图 3 滚刀-主轴承力流传递模型Fig.3 Force flow transfer model of disc cutter main bearing Z 轴支反力为所有滚刀法向力的总和,即FZ=ni=1Fnicos i。(6)式中:n 为滚刀数量;Fni为第 i 把滚刀的法向力;i为第 i 把滚刀的安装倾角,对于正滚刀和中心滚刀 i为 0。滚刀滚动力是由刀盘转矩产生的,此力对刀盘轴线的矩就是刀盘驱动力矩。当所有滚刀均匀受力时合力应等于零或接近于零;当滚刀受力不均时,滚刀径向分量会产生 X 轴支反力与 Y 轴支反力,计算公式如式(7)所示。FX=ni=1(Fsicos icos i+Ftisin i-Fnisin icos i);FY=ni=1(Fsicos isin i+Fticos i-Fnisin isin i)。(7)式中:FX为 X 轴径向力之和;FY为 Y 轴径向力之和;i为第 i把滚刀的安装极角;Fti为第 i把滚刀的滚动力;Fsi为第 i 把滚刀的侧向力。Z 轴支反力矩与轴承倾覆力矩无关,由滚刀破岩力产生的 X 轴支反力矩与 Y 轴支反力矩计算公式如式(8)所示。MX=ni=1(Fni icos isin i+Fsi isin isin i);MY=ni=1(Fni icos icos i+Fsi isin icos i)。(8)式中:MX为X轴径向力矩之和;MY为Y轴径向力矩之和;i为第 i 把滚刀安装极径。2.2 主轴承有限元模型 理论计算模型忽略了刀盘弹性变形。为提高计算精度,建立有限元模型进行计算。TBM 刀盘是由多种刀盘面板、刀盘连接板、滚刀刀座等复杂焊接件,人孔、铲斗和水孔等多种功能部件组合而成的复杂结构体。其存在大量的焊缝、螺栓孔、倒角等局部结构,导致划分网格时工作量巨大,计算效率低。因此,进行刀盘有限元分析前需对有限元模型进行合理简化。首先去除滚刀、倒角、螺栓孔,其次将焊缝、栓接设置为绑定接触。处理后的有限元模型如图 4 所示。(a)刀座模型(b)刀盘模型图 4 处理后的有限元模型Fig.4 Geometric model after processing 忽略滚刀模型,根据实际工况,将每把滚刀破岩力等效施加在滚刀刀座上。滚动力与刀盘旋转方向相反;法向力垂直于滚动力,指向刀盘端面,作用于滚刀刀轴两端;侧向力垂直于滚动力,指向刀盘外525隧道建设(中英文)第 43 卷侧,如图 5 所示。图 5 滚刀载荷加载示意图Fig.5 Schematic of disc cutter load loading2.3 多工况的刀盘-主轴承力流模型 TBM 正常掘进过程中,受地质与工作条件影响会出现多种工况。1)当地质条件稳定,掘进方向不变时为全推力工况,约占总时间的 65%。所有滚刀均受力,刀盘载荷均匀分布,主轴承承担的轴向力最大。2)当岩层出现变化时,会出现上软下硬工况,约占总时间的 30%。滚刀编号为 6、8、12、14、16、19、22、25、27、29、31、33、34、36、38、43、42、45、46、48、51、53 的刀座承受载荷,主轴承承担的倾覆力矩最大。3)改变掘进方向或掘进方向出现偏差时,需要调整刀盘掘进方向,为转弯纠偏工况,约占总时间的 5%。滚刀编号为13、15、20、21、23、24、26、32、35、39、40、41、44、49、50、52、54 的刀座承受载荷,主轴承主要承担倾覆力矩。4)在遇到极端环境、刀盘被卡住无法正常掘进为脱困工况,时间占比较少,滚刀编号为 22、28、33、35、37、44、45、48、52、53 的刀座承受载荷,可忽略该工况对主轴承服役寿命的影响。结合 4 种作业工况,将采用 CSM 模型与秋三腾三郎模型计算出的滚刀载荷加载到滚刀刀座,如图 6所示。对 TBM 刀盘进行有限元求解,提取 4 种工况下刀盘法兰的三向支反力,如表 4 所示;提取 4 种工况下刀盘法兰的三向支反力矩,如表 5 所示。3 考虑冲击系数的主轴承载荷计算3.1 冲击载荷分析TBM 在掘进过程中一直处于大重载、强振动的状态,主轴承真实载荷会比 2.3 节所计算的理想载荷更加复杂。因此引入冲击载荷系数 fd,以提高主轴承载荷计算精度。冲击载荷系数取值如表 6 所示。为确定冲击载荷性质,利用无线加速度传感器搭建远程采集系统,用于监测 TBM 主轴承振动情况。在 TBM 换刀舱内靠近主轴承处布置无线加速度传感器,考虑到作业环境恶劣,常常出现漏水、碎石飞溅等问题,将加速度传感器与工业电池集成后安装在密封保护罩内,如图 7 所示。位于 TBM 主控室的无线网关接收加速度传感器监测的数据后,将数据传入地面服务器,可实现轴承振动数据实时监测。(a)全推力工况(b)上软下硬工况(c)转弯纠偏工况(d)脱困工况图 6 不同工况刀盘加载示意图(单位:N)Fig.6Schematic of cutterhead loading under different working conditions(unit:N)625增刊 1 周建军,等:TBM 主驱动轴承受力分析及应用研究表 4 刀盘法兰的三向支反力Table 4 Three-way support reaction工况三向支反力/NX 轴 Y 轴Z 轴全推力8.6391042.0631056.606106上软下硬4.7341055.0441042.869106转弯纠偏3.1051051.92431041.977106脱困 1.487105-2.5691049.323105表 5 刀盘法兰的三向支反力矩Table 5 Three-way support reaction moment工况三向支反力矩/(Nmm)X 轴Y 轴Z 轴全推力-7.8831082.5591082.223109上软下硬-5.6881099.1891081.419109转弯纠偏3.410109-7.7331083.634109脱困-3.602107-3.7311097.252109表 6 冲击载荷系数取值Table 6 Impact load coefficient载荷性质冲击载荷系数 fd无冲击或微冲击1.01.2中等冲击 1.21.8强大冲击 1.83.0图 7 无线加速度传感器Fig.7 Wireless acceleration sensor 加速度传感器在长期监测振动数据的过程中,会监测到大量停机、维修过程中的无用信息,也会出现数据丢包、信号丢失等异常情况。因此,需提取TBM 稳定掘进数据,经滤波后得到主轴承三向加速度,如图 8 所示。由图 8 可知,在 TBM 掘进过程中,主轴承在各方向均有振动。轴向加速度大于横向加速度和纵向加速度,振幅接近2.3g,属于强大冲击;横向和纵向加速度振幅接近1.5g,属于中等冲击。图 8 刀盘振动主轴承三向加速度Fig.8 Vibration acceleration data of cutterhead3.2 多工况下的主轴承载荷谱由在刀盘法兰处提取的 4 种工况下的轴承基础载荷与冲击载荷系数可计算主轴承载荷谱。主轴承轴向力 Fa由 X 轴支反力决定,受冲击系数影响;径向力 Fr由 Y 轴支反力、Z 轴支反力决定,受冲击系数与刀盘重力影响;倾覆力矩 M 由 X 轴支反力矩和 Y 轴支反力矩决定,受冲击系数和刀盘重力影响。其可由式(9)计算得到。Fa=fdFZ;Fr=fdFX2+FY2+mg;M=fdMX2+MY2+mgl。(9)式中:fd为冲击载荷系数,计算轴向力时取 2.3,其余取 1.5;m 为刀盘质量,为160 t;g 为重力加速度;l 为刀盘质心到主轴承端面的距离,为 1 325 mm。将提取的有限元分析结果(见表 4 和表 5)代入式(9),并结合 TBM 作业时的地质环境和转速得到多工况 TBM 主轴承载荷谱,如表 7 所示。表 7 多工况下的主轴承载荷有限元分析结果Table 7Finite element analysis of multi-condition main bearing loads工况轴向力/kN径向力/kN倾覆力矩/(kNm)转速/(r/min)时间占比/%全推力15 1931 9373 1635.065上软下硬6 5982 31310 7645.030转弯纠偏4 5472 0657 3653.55脱困 2 1441 8277 72400 将理论计算结果代入式(9),并结合 TBM 作业时的地质环境和转速得到多工况 TBM 主轴承载荷谱,如表 8 所示。725隧道建设(中英文)第 43 卷表 8 多工况下的主轴承载荷理论分析结果Table 8 Theoretical analysis of main bearing load under multiple working conditions工况轴向力/kN径向力/kN倾覆力矩/(kNm)转速/(r/min)时间占比/%全推力14 374 1 624 2 617 5.065上软下硬5 814 2 309 8 572 5.030转弯纠偏4 204 2 123 7 228 3.55脱困 2 345 1 989 6 128 004 主轴承载荷对比分析与寿命验证主轴承载荷谱中,全推力工况下轴向力对主轴承服役寿命影响最大。对比分析全推力工况下理论分析的轴向力和有限元分析的轴向力,二者相差5%,误差较小。在 TBM 掘进中会实时记录主驱动的总推力,如图 9 所示。主驱动总推力包括主轴承轴向力、盾体与围岩的摩擦力、后方配套设备的拖拉力等,依据总推力的均值对刀盘在全推力工况下的轴向力进行校准。图 9 主驱动总推力Fig.9 Total thrust recorded data 由图 9 可知:TBM 总推力平均值为 18 119 kN,通过有限元模型计算得到的主轴承轴向力为 15 193 kN,约占 TBM 总推力的 84%;通过理论模型计算得到的主轴承轴向力为 14 374 kN,约占 TBM 总推力的 80%,均符合实际作业情况。因此,本文建立的多工况主轴承载荷模型计算结果与主轴承在 TBM 掘进过程中的实际受载相符。根据经验,将轴承额定轴向力的 1/10 作用在轴承1/3 半径处产生的倾覆力矩作为主轴承倾覆力矩的附加力矩。基于该承载荷谱,通过 ISO 2812007滚动轴承额定动载荷和额定寿命计算主轴承基本额定寿命,如式(10)所示。L10=CaPa()103。(10)式中:L10为轴承额定寿命;Ca为轴承额定动载荷;Pa为轴承当量动载荷,由轴承载荷谱决定。计算得到 TBM 主轴承基本额定寿命为 17 532 h,满足 15 000 h 寿命指标要求,也远大于该工程所需的TBM 运转时间。目前,该标段已完成全部掘进工作,轴承状态正常,主轴承载荷谱计算准确,满足设计使用要求。5 结论与建议 1)基于 CSM 模型与秋三藤三郎模型建立滚刀破岩载荷模型,为计算主轴承载荷谱提供准确的外部激励。考虑 TBM 刀盘弹性变形,建立滚刀-主轴承力流模型,可提高主轴承原始载荷计算精度。2)建立主轴承理论受力模型,考虑振动对主轴承载荷的影响,计算多工况主轴承载荷谱。通过有限元分析结果验证,全推力工况下轴向力计算误差较小。将主轴承全推力工况下的轴向力与 TBM 掘进中实时记录的主驱动总推力进行对比,验证了载荷谱计算方法的准确性。3)在 4 个工况中主轴承受力发生变化的主要是轴向力和倾覆力矩。在全推力工况下主轴承主要承受轴向力,而在其他工况下主要承受倾覆力矩。基于该主轴承载荷谱可计算主轴承服役寿命,为主轴承设计提供参考。目前关于主驱动轴承多工况载荷谱的计算数据相对较少,后续建议结合更加复杂的地质情况完善对主驱动轴承受力情况的研究,以用于计算主轴承服役寿命,保证主轴承安全运行。参考文献(R Re ef fe er re en nc ce es s):1 HURT Jon,CIMIOTTI Claudio.Lake mead intake No.3J.Engineering,2017,3(6):214.2 BROXD.Technical considerations for TBM tunneling for mining projects J.Transactions of the Society for Mining,2013,334:498.3 KALINM,VIZINTIN J.A rolling-contact device that uses the ballon flat testing principleJ.2004,256(3/4):335.4 白云.基于盾构掘进参数计算主轴承寿命的研究D.石家庄:石家庄铁道大学,2020.BAI Yun.Research on calculation of main bearing life based on shield tunneling parameters D.Shijiazhuang:Shijiazhuang Tiedao University,2020.5 孙海波,李大伟,刘瑞庆,等.基于某工况下盾构主轴承载荷谱计算方法研究J.轴承,2022(6):1.SUN Haibo,LI Dawei,LIU Ruiqing,et al.Calculation 825增刊 1 周建军,等:TBM 主驱动轴承受力分析及应用研究method of the load spectrum of the main bearing for shield machine under certain working conditions J.Bearing,2022(6):1.6 张春光.TBM 刀盘驱动系统结构设计方法研究D.大连:大连理工大学,2017.ZHANG Chunguang.Research on structural design method for cuttered driving system of TBMD.Dalian:Dalian University of Technology,2017.7 ROSTAMI J.Development of a force estimation model for rock fragmentation with disc cutters through theoretical modeling and physical measurement of crushed zone pressureD.Colorado:Colorado School of Mines,1997.8BRULAND A.Hard rock tunnel boringD.Norwegian:Norwegian University Science and Technology,1998.9 EVANS I.The force required to cut coal with blunt wedgesJ.International Journal of Rock Mechanics and Mining Science&Geomechanics Abstract,1965,2:1.10 夏毅敏,薛静,周喜温.软岩切削过程的三维数值模拟J.长安大学学报(自然科学版),2010,30(4):102.XIA Yimin,XUE Jing,ZHOU Xiwen.3-D dimensional numerical simulation of soft rock cutting process J.Journal of Changan University(Natural Science Edition),2010,30(4):102.11 霍军周,王亚杰,欧阳湘宇,等.基于 BP 神经网络的TBM 主轴承载荷谱预测J.哈尔滨工程大学学报,2015,36(7):965.HUO Junzhou,WANG Yajie,OUYANG Xiangyu,et al.Load spectrum prediction of the main drive bearing of a tunnel boring machine based on BP neural networksJ.Journal of Harbin Engineering University,2015,36(7):965.12 叶尔肯扎木提,杨峰,许陪玉,等.基于正常掘进工况下的 TBM 刀盘振动限值研究J.组合机床与自动化加工技术,2022(6):159.YERKEN Zamuti,YANG Feng,XU Peiyu,et al.Research and analysis of vibration limit of TBM,cutter head under noramal driving conditionJ.Modular Machine Tool&Automatic Machining Technique,2022(6):159.13 赵海雷,孙振川,张兵,等.基于 CSM 改进模型的 TBM刀盘关键参数相关性研究J.隧道建设(中英文),2020,40(增刊 1):169.ZHAO Hailei,SUN Zhenchuan,ZHANG Bing,et al.Research on correlation of key parameters of TBM cutter head based on improved CSM model J.Tunnel Construction,2020,40(S1):169.14 王超,乔世范,刘红中.TBM 破岩过程的滚刀受力计算模型研究J.工程力学,2021,38(10):54.WANG Chao,QIAO Shifan,LIU Hongzhong.Research on force calculation model of hob in TBM rockbreaking processJ.Engineering Mechanics,2021,38(10):54.15 李坚,何雪浤,谢里阳.复合岩层 TBM 刀盘外部载荷的确定J.机械设计与制造,2022(2):52.LI Jian,HE Xuehong,XIE Liyang.Determination of external load of TBM cutter head in composite rock layersJ.Machinery Design&Manufacture,2022(2):52.16 朱湘衡.TBM 刀盘掘进载荷分布特性研究D.长沙:中南大学,2014.ZHU Xiangheng.Research on distribution characteristic of excavation load on TBM cutterhead D.Changsha:Central South University,2014.925