突破技术封锁：全断面岩石掘进机刀盘设计关键策略

全断面岩石掘进机(TBM)刀盘设计是提升我国大型装备制造业核心竞争力的关键技术之一。当前，我国在该领域的自主设计能力相对有限，面临着国外技术封锁的挑战。本文由张鹏、霍军周和孙伟三位作者，结合大连理工大学机械工程学院的研究背景，探讨了如何通过综合运用岩石力学、机械设计、结构动力学和优化设计等多学科理论，来解决复杂岩石边界条件下的刀盘设计问题。 首先，他们强调了刀盘设计的重要性，它直接影响着TBM的掘进效率、可靠性与稳定性。设计时需要充分考虑岩石特性、装配制造工艺以及技术性能指标的多重约束。这不仅涉及复杂的数值计算，还包含了实际工程应用的挑战，要求设计出既符合科学原理又能满足工程实用性的刀盘。 在国内外发展概况部分，他们提到了刀盘设计研究的前沿动态，尤其是在滚刀破岩机理和受力模型方面的研究。自上世纪六十年代以来，学者们从剪切破坏、挤压破坏和拉破坏等多个角度探究了滚刀对岩石的作用机制，以及由此产生的滚刀受力模型。TBM刀盘的破岩过程被分解为滚刀侵入和岩石碎片形成两个阶段，其中滚刀在推力和扭矩作用下的连续滚压动作是关键环节。 文章的重点在于提出针对多滚刀作用下的刀间距优化设计、滚刀平面布置优化设计以及刀盘结构受力分析的方法。这些设计旨在提升刀盘的地质适应性，同时降低掘进成本并提高效率。通过实例验证，他们最终构建了一套具有自主知识产权的TBM刀盘设计方法体系，这对于打破技术封锁，提升我国装备制造业的自主研发水平具有重大意义。 这篇文章深入探讨了全断面岩石掘进机刀盘设计中的核心问题，不仅展示了理论研究的重要性，也为推动我国TBM技术的发展提供了实用的设计策略和技术路径。这项研究不仅具有学术价值，也对我国大型装备制造业的未来发展有着深远的影响。