مطالعه عددی تغییرات نیروهای جانبی وارده بر تیغه ها در ماشین های حفاری مکانیزه تونل

تعیین نیروهای وارده بر تیغهها در دستگاههای حفاری مکانیزه تونل از اهمیت بالایی برخوردار میباشد چرا که از این نیروها در طراحی و ساخت ماشین استفاده میشود. در این میان نیروهای جانبی بسیار کمتر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. لذا در این مقاله به مطالعه عددی نیروهای جانبی وارده بر تیغهها و ارتباط آن با شعاع نصب بر روی کله حفار و پهنای لبه تیغه پرداخته شده است. همچنین نتایج حاصله با اطلاعات دستگاه حفاری قطعه دوم تونل انتقال آب کانی  سیب  اعتبار سنجی شده است. بدین منظور سه نوع تیغه ۱۷ اینچی با پهنای لبههای ۱۸.۵ میلیمتر، ۱۹.۶ میلیمتر و ۲۰.۸ میلیمتر در شعاعهای نصب ۰.۳ متر، ۱ متر و ۲ متر مدلسازی عددی شده است. نتایج  مدل های عددی نشان میدهد اندازه نیروهای جانبی وارده بر تیغههای مرکزی با شعاع نصب پایین بسیار بیشتر از  تیغههای میانی و لبهای میباشد. همچنین  این نیروها عمدتا بصورت نامتقارن  بوده و با افزایش شعاع نصب، متقارن میشود.  این شرایط با افزایش پهنای لبه تیغهها تشدید نیز میشود. با بررسی الگوی خرابی تیغهها در دستگاه حفاری قطعه دوم کانی سیب نیز این نتیجه گیری بصورت مشابه تکرار میشود. در این پروژه بیش از ۷۴ درصد خرابی تیغههای مرکزی با شعاع نصب پایین، ناشی از مشکلات داخلی  و شکست در سیستم باربری و یاتاقان میباشد. علت این نوع خرابی، وارد آمدن نیروهای نامتقارن و بزرگ جانبی میباشد این در حالی است که تنها ۲۶ درصد تیغههای میانی با شعاع نصب بالا دچار این نوع خرابی شده است که تائید کننده نتایج مدلهای عددی میباشد.

Keywords:

Disc cutter , Side force , Kani Sib tunnel , Finite element method , تیغه حفاری , نیروی جانبی , تونل کانی سیب , روش المان محدود