【目的】为保证高压环境下盾构换刀机器人在储存舱内安全密封保存,开展盾构换刀机器人储存舱闸门的密封特性研究。【方法】通过揭示某型号储存舱闸门的结构特点和密封机理,建立闸门密封件在介质压力作用下的仿真分析模型,分析介质压力作用下应力分布以及各接触面最大接触应力值,探究初始压缩量、流体介质压力及材料硬度对闸门密封件密封性能的影响。【结果】在0~2.0 MPa的介质压力范围内,初始压缩量及材料硬度对密封件密封性能的影响较大。以密封件最大接触应力、最小Von-Mises应力为优化目标,采用响应曲面法对密封件进行参数优化设计,得到邵氏A型硬度80、初始压缩量1.0 mm的密封件可以满足0~2.0 MPa介质压力下的密封要求。【结论】通过密封性能测试试验,验证了闸门在低压(0.6 MPa)和高压(1.2 MPa)工况下良好的密封性能。可为泥水盾构换刀机器人

为了研究刀盘出碴槽结构参数对全断面岩石掘进机(TBM)出碴特性的影响规律,本文以某供水隧道工程为背景,考虑掘进过程中岩碴产生、下落以及与滚刀碰撞等因素,建立TBM刀盘(含滚刀)出碴过程数值计算模型,探究出碴槽长宽比、开口角度对刀盘出碴性能的影响规律。仿真结果表明排碴过程中,岩碴颗粒数量的增长速率先快后慢,最后趋于平稳;TBM刀盘开口面积一定时,随着出碴槽长宽比增大,排碴量加速下降43%;随着出碴槽开口角度的增大,排碴量呈现先增大后减小趋势;当开口角度为35°时,出碴效率最高。设计出碴槽时,在控制开口宽度尽量大的前提下,开口角度优化范围为20°~35°。设计的针对该供水工程的TBM刀盘开口,经过两年多的工程掘进,效果良好。

为检验所设计的（工装）横梁是否满足强度和刚度需要,根据横梁在吊装过程中所承受的载荷进行了受力分析,并基于ANSYS软件进行有限元计算,计算结果得出当横梁承受4000 kg时最大应力为34.7 MPa,最大应变为0.03 mm,当横梁承受8000 kg时最大应力为69.5 MPa,最大应变为0.08 mm,研究结果表明,横梁能够满足工作强度需要。