基于现场测试的硬岩掘进机振动特性.pdf

第3 7 卷第5 期 2 0 1 7 年1 0 月 振动、测试与诊断 J o u r n a lo fV i b r a t i o n ．M e a s u r e m e n t D i a g n o s i s V 0 1 ．3 7N o ．5 0 c t ．2 0 1 7 基于现场测试的硬岩掘进机振动特性。 邹晓阳，米永振，郑辉 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海，2 0 0 2 4 0 摘要硬岩掘进机 t u n n e lb o r i n gm a c h i n e ，简称T B M 在滚刀破岩力的强冲击激励下振动剧烈。从激励、结构和 边界条件等方面分析T B M 的振动机理，指出T B M 动力学理论建模的难点，提出基于现场振动测试研究T B M 振 动特性和指导理论建模。根据施工环境，确定T B M 现场振动测试方案，包括测试系统组成、测点布置和数据采集， 应用于实际工程中T B M 掘进振动加速度测试，基于现场测试数据分析T B M 的振动特性。结果表明，主轴承附近 电机测点的振动加速度有效值达2 0 ～3 0m ／s 2 ，主梁、撑靴测点的振动加速度达到3 ～6m ／s 2 ，刀盘驱动系统的振动 频率较高，支撑一推进系统的振动频率较低，T B M 子结构表现为多模态耦合振动。现场测试揭示了振动机理，为 T B M 动力学建模分析和减振设计提供了技术依据。 关键词硬岩掘进机；振动机理；现场测试；振动分析；多模态耦合 中图分类号T H l l 3 ．1 ；T D 4 2 1 ．5 引言 硬岩掘进机适应于由中硬岩或硬岩构造的地层 隧洞的掘进施工，其掘进速度可达到常规钻爆法的 4 ～1 0 倍，且对地扰动小、安全环保，在公路、地铁、 水利等隧洞工程的建设中发挥了重要作用[ 1 ] 。 T B M 掘进时受到具有强冲击特性的滚刀破岩力和 刀盘驱动系统齿轮啮合非线性力的作用振动剧烈， 容易导致滚刀磨损、刀圈断裂、刀盘开裂、齿轮崩齿 和主轴承寿命降低等一系列问题，不利于T B M 的 正常工作[ 2 q ] 。 近年来，针对T B M 的动力学问题开展了大量 的研究工作。Z h a o 等[ 5 - 6 ] 建立了T B M 掘进的3 D 仿真模型，研究围岩变形使护盾受挤压的问题，表明 围岩与护盾相互作用是关键因素。赵勇等[ 7 ] 研究了 通过改变推进系统液压缸配置的方法增加T B M 的 顺应性，而D e n g 等[ 8 3 用此方法避免T B M 系统的共 振。L i 等[ 3 3 和S u n 等[ 4 3 分别研究了刀盘驱动系统 的动态特性。张红星等[ 9 3 从主机结构动刚度及刀盘 结构形式方面讨论了刀盘振动问题。H u o 等口“Ⅲ 通过理论仿真计算和现场测试结合研究了T B M 振 动特性。以上研究表明，T B M 的动力学行为与围 岩一结构相互作用、刀盘驱动系统和推进系统等因素 密切相关。然而，结构方面的定性分析和理论仿真 计算得到的振动特性结果还较为欠缺，T B M 振动问 题的研究有待加深。 笔者从激励、结构和边界条件等方面分析T B M 的振动机理，并基于此讨论影响T B M 动力学特性 的复杂因素，最后结合现场振动测试对T B M 的振 动特性进行分析。 T B M 振动机理分析 T B M 常用于硬岩掘进。掘进时，左右撑靴径向 支撑于洞壁上，推进缸将刀盘向前推，刀盘旋转带动 滚刀进行连续破岩。 盘形滚刀分布于刀盘面上，如图1 所示。滚刀 破岩力分布于刀刃和岩石的接触区，可等效为相互 垂直的3 个力，即法向力F N ，切向力F 。和滚动力 F R 。F 。和F R 可由下式[ 1 2 1 计算 耻咖√3 筹2 c o s 詈 肛咖濡s i n 詈 ㈩ P C O S - 1 与掣 其中C 2 ．1 2 ，为与岩石特性无关的常数；T 为刀 * 国家重点基础研究发展计划 “九七三”计划 资助项目 2 0 1 3 C B 0 3 5 4 0 3 收稿日期2 0 1 6 0 3 1 2 ；修回日期2 0 1 6 0 4 1 2 万方数据 第5 期 邹晓阳，等基于现场测试的硬岩掘进机振动特性 刃宽度；r 为滚刀半径；仉为岩石单轴抗压强度；盯， 为岩石的巴西间接拉伸强度；S 为刀间距，妒为滚 刀一岩石接触角；P 为滚刀侵入深度；F s 约为F x 的 0 ．1 倍‘4 | 。 由式 1 可见，破岩力与岩石力学参数、地质状 况、滚刀几何参数、刀具分布、掘进参数等相关。F w 远大于F s 和F 。，在破岩中起主导作用。 图1 滚刀破岩力 F i g ．1 R o c kb r e a k a g ef o r c e sl o a d i n go nd i s cc u t l e r 掘进时T B M 的剧烈振动现象表明破岩力是引 起系统振动的主要外激励，破岩动态力对于T B M 振动具有重要影响，而式 1 表示破岩力的平均值。 滚刀在岩石内形成压力核，使岩石内部产生裂纹。 裂纹扩展使岩石剥落时，聚集在压力核中的能量瞬 间释放引起滚刀的冲击载荷。由于岩石是矿物的混 合物，不同岩石参数和掘进参数，给不同破岩点的压 力核能量和剥落的岩石大小不一，施加在滚刀上的 破岩动态力表现出冲击、无规变化、不确定、复杂、非 线性等特点，最大值可达到均值数十倍，且动态力振 动能量主要分布于低频。离刀盘中心越远，滚刀速 度越快，刀盘刚度越低，因此滚刀动态力峰值越大， 均值越低比] 。目前，破岩动态力的获取主要通过现 场测试或有限元仿真。现场测试结果的普遍意义有 待研究，有限元仿真则难以考虑众多复杂的因素。 真实破岩动态力未知使得从理论仿真上深入分析 T B M 的振动特性变得困难。 T B M 主机包含刀盘驱动系统和支撑一推进系统， 整机是复杂的装配体，主要有刀盘、护盾一主梁装配 体、鞍架、支撑缸和左右撑靴等子结构，护盾、撑靴与围 岩接触形成了T B M 的边界条件。子结构之间、结构与 围岩之间的相互连接和相互作用关系如图2 所示。 振动能量从刀盘处输入，通过主轴承和齿轮啮 合传递至护盾一主梁装配体，进而传递至鞍架、支撑 缸和撑靴，引起系统整体振动。刀盘面上多点多维 激励力将引起结构在空间中的6 个刚体自由度耦合 振动。因主梁等结构刚度较低，也将导致结构的弹 性振动。因此，T B M 振动是包含多个复杂形状子结 构且子结构存在刚柔耦合振动的多体动力学问题。 1 ．川镟2 ．护盾一主梁装配体3 ．鞍架 4 ．在撑靴5 ．支撑缸6 ．右撑靴 图2 ’I B M 子结构相互连接关系 F i g ．2 C o n n e c t i o n sb e t w e e ns u b - s t r u c t u r e so fT B M T B M 子结构的连接关系也较为复杂。如图3 所示，刀盘驱动系统为含有多小齿轮一内齿圈啮合的 冗余驱动系统，有N 对齿轮啮合，驱动链为电机一小 齿轮一内齿圈。其中，齿轮啮合力可表达‘1 3 1 为 Fh k 文t 1 “zK ，b h ch 圣K m 一炉一- - b I Z 蓬一㈤ 八砩以卜H6 一￡≤乏㈤ kK n k 。 ∑k 。c a s n m 。t 妒 其中k 。 f 为时变啮合刚度；k 。为平均啮合刚度； ∞。为啮合频率；b 印为半啮合间隙；c ∥为啮合阻尼系 数；z 。为包含啮合误差在内的轮齿啮合相对位移。 可见，齿轮啮合含有非线性时变啮合刚度、啮合 间隙、啮合误差等非线性因素。 图3 刀盘驱动系统 F i g ．3 C u t t e r h e a dd r i v i n gs y s t e m 啮合间隙和啮合误差使轮齿啮合经历碰撞、接 触、分离等过程，在接触过程中时变啮合刚度引起时 变啮合力。对于冗余驱动系统，由于多电机驱动难 以完全同步，多对啮合齿轮变形不完全相同，各对齿 轮啮合力不同，造成整个驱动系统啮合载荷不平 衡[ 1 “。小齿轮一内齿圈啮合力的动态变化和驱动系 统啮合载荷不平衡，使驱动系统内部产生冲击振动。 万方数据 振动、测试与诊断 第3 7 卷 振动通过内齿圈传递至刀盘，通过小齿轮传递至支 撑一推进系统，影响T B M 整机的动态特性。另外， 支撑一推进系统的液压脉动力也是T B M 整机振动 的部分激励力E 1 5 ] 。考虑刀盘驱动系统的非线性因 素和支撑一推进系统的机一液耦合作用，将使T B M 整 机的多体多自由度刚柔耦合动力学特性更加复杂。 T B M 的边界中，撑靴一围岩接触形成T B M 推 进支撑点，在正常掘进过程中保持稳定。而护盾一围 岩接触由于护盾在围岩上摩擦前进，形成随机变化 的支撑条件，对T B M 的动力学特性影响很大。在 硬岩掘进中，滚刀对隧洞有一定的超挖。由于围岩 变形小，护盾与围岩之间存在间隙，只有底护盾与围 岩具有较为紧密的接触[ 5 ] 。围岩对护盾的弹性支撑 作用可用W i n k l e r 地基模拟。由于围岩对护盾存在 径向、圆周切向和轴向切向三个方向的作用，可用三 维W i n k l e r 地基模型来模拟护盾一围岩相互作用n6 | 。 其中图4 所示为径向弹簧分布。硬岩掘进中护盾一 围岩接触的径向、圆周切向和轴向切向的等效刚度 k 。k 。及是，计算如下 f k ，。一E ，／E R T 1 v ] 妊Z 凭 ㈤ 其中E ，为岩石的弹性模量；v 为泊松比；R 。为隧洞 半径。 实际上，护盾与围岩之间还存在摩擦作用，且由 于振动的影响，护盾与围岩之间将发生接触和分离 现象，且接触压力的改变影响摩擦力的大小，因此护 盾一围岩相互作用存在弹性作用、滑动摩擦和分离等 状态。如果掘进过程中考虑增大支撑刚度，可将左、 右侧护盾和顶护盾支撑在围岩上，因此T B M 建模 时需考虑实际情况建立合理的护盾一围岩接触模型。 护盾一围岩接触的可变支撑条件增加了T B M 动力 学建模的复杂性。 如前所述，真实的破岩力难以获得，同时由于结 构的复杂性、T B M 动力学模型中的连接刚度和阻尼 值也难以确定，且部分数值需要通过实验才能确定。 这就使T B M 振动特性的理论分析和数值仿真研究 变得困难，而已有的仿真计算结果都较为简单，难以 描述实际振动的复杂性。通过现场测试则能较为真 实和完整地了解T B M 的振动特性，同时为建立合 理的动力学理论模型提供指导。 2 T B M 现场振动测试 T B M 在硬岩掘进中振动问题严重，目前对其振 动特性所知甚少。激励、结构和边界条件3 方面因 素的复杂性，决定了T B M 的振动特性较为复杂，增 加了T B M 振动研究的困难。通过现场测试则能准 确快速地了解T B M 的振动特性。 T B M 整机振动特性包括刀盘驱动系统的振动 特性和支撑一推进系统的振动特性。刀盘驱动系统 的振动特性可通过刀盘、主轴承、电机等结构的振动 了解。由于刀盘在掘进过程中旋转，其振动可通过 无线传感器测量，而主轴承外圈和电机振动的测量 则可用有线传感器测量。如图2 所示，支撑一推进系 统的振动特性主要为护盾一主梁装配体和撑靴等结 构的振动特性。因此，T B M 振动测量可将测点布置 在主轴承外圈附近、电机、主梁和撑靴上，如图5 所 示。考虑到测试过程的安全问题，动态数据采集系 统固定在主梁后端附近，通过无线方式与控制其工 作的笔记本电脑进行通讯。各测点的振动信号通过 现场振动测试系统同步采集，即得到掘进时T B M 整机振动的相关数据。 ／ 硬岩 7 商i 二 掘进机 ▲y ＼- D 图5T B M 现场振动测试测点 F i g ．5M e a s u r i n gp o i n t si nT B Mf i e l dv i b r a t i o nt e s 图4 护盾一围岩接触的径向W i n k l e r 地基模型 F i g ．4 W i n k l e rf o u n d a t i o nr o o d e lf o rs h i e l d - r o c km a s sc o n 一 利用图5 所示的测试系统对辽西北引水工程的 t a c ti nr a d i a ld i r e c t i o n 某段隧洞中主梁式T B M 进行了振动加速度测试。 万方数据 第5 期 邹晓阳．等基于现场测试的硬岩掘进机振动特性 测试段隧洞埋深约2 5 0m ，岩石主要成分为花岗岩， 围岩为Ⅲ类B ，为较软岩石，掘进时拱部时有少量小 岩块掉落，岩体不太稳定。7 F B M 直径约为8 ．2 6m ． 刀盘转速约为5r ／r a i n ，掘进速度为2 m ／h 左右。传 感器为压电式三向加速度传感器。在T B M 主机上 布置了6 个测点，分别为主轴承左上部附近测点、主 轴承右上部附近测点、电机测点、主梁中部底面测点、 主梁末端底面测点和右撑靴测点，部分测点如图5 所 示。振动加速度方向如图所示，与图2 的坐标系方向 一致，即y 向竖直向上、2 向为掘进方向、T 向水平向 左。根据所测数据对T B M 的振动特性进行分析。 0 1 0 02 0 03 0 0 4 0 0 f } H z a x 向 a T h ed i r e c t i o no f xa x i s 图6 I o r v { 3 T B M 振动特性 图6 ～7 分别为主轴承电机测点和主梁末端底 面测点丁，Y ，z 三个方向的振动加速度时域曲线和 频谱。其余测点的振动加速度曲线由于篇幅所限而 从略。如图所示，在破岩动态力激励下，T B M 振动 加速度的时域曲线表现出不规则的强烈振荡。在主 轴承附近和电机等靠近刀盘的测点，最大振动加速 度可超过1 0 0m ／s 2 ，而支撑一推进系统上的主梁和撑 靴测点的最大振动加速度在2 0m ／s 2 左右。 ∥H z b y 向 图7主梁末端底面测点的振动加速度时域和频谱曲线 F i g ．7 T i m eh i s t o r ya n ds p e c t r u mo fm e a s u r e da c c e l e r a t i o nr e s p o n s ea tm f ／H z C 向 c T h ed i r e c t i o no f za x i s 万方数据 9 9 4 振动、测试与诊断第3 7 卷 由于破岩力的强冲击特点，最大振动加速度在 不同的时间段中统计会有较大的变化，而有效值 r o o tm e a ns q u a r e ，简称R M S 则较为稳定。表1 所示为6 个测点在3 个方向的有效值。可见，主轴 承附近、电机测点的振动加速度有效值达2 0 ～ 3 0m ／s 2 ，主梁、撑靴测点的振动加速度达3 ～6m ／ S 2 ，表明对于T B M 整机来说，刀盘驱动系统结构的 振动加速度大于支撑一推进系统结构的振动加速度。 根据刀盘一主梁一撑靴的振动传递路径，离振源近，振 动加速度大，即刀盘驱动系统振动加速度大，支撑一 推进系统振动加速度小。致使T B M 整机后部振动 加速度小于前部的主要原因在于电机高速转动、齿 轮非线性啮合等引入大量的高频成分；底护盾与围 岩实际接触，顶护盾、侧护盾与围岩不接触易导致 T B M 整机前部较小的支撑刚度；结构之间含阻尼连 接有效地耗散了高频振动能量。T B M 支撑一推进系 统振动加速度小，意味着掘进过程中撑靴支撑处于 稳定状态，保证了T B M 的正常掘进工作。 表1 振动加速度有效值 R M S T a b ．1R M So fv i b r a t i o na c c e l e r a t i o n 因驱动系统驱动刀盘转动，电机测点的振动加 速度对破岩动态力有明显反映，其时域曲线的冲击 波峰意味着一次破岩过程。从图6 中看到，冲击波 峰的大小不一且出现的间隔不等，如在0 ．1 1 ～o ．1 5 s 段无明显波峰，表明破岩动态力的无规变化特点。 从冲击波峰的间隔可看出破岩动态力主要振动能量 位于低频。 对3 个方向的振动加速度进行比较，发现z ，Y ， z 向振动加速度依次增大，且Y ，z 向振动加速度较 为接近。在滚刀破岩力中，法向力与z 向同向，且远 大于切向力和滚动力，将刀盘上的多点多维破岩力 进行等效合成，2 向合力将进一步增大，而z ，Y 向合 力因为各点切向力和滚动力方向不同而可能出现相 互抵消状态，这是z 向振动加速度最大的原因。另一 方面，如图2 所示，T B M 整机结构关于y z 平面基本 对称，关于黜平面不对称，这种结构不对称容易导致 Y ，z 向振动耦合，使Y 向振动加速度也较大。 从图6 ，7 的频谱图上看到，驱动系统测点的频 谱峰值主要分布在10 0 0H z 以下，10 0 0H z 以上的 频谱幅值较小。具体来说，主轴承附近的测点在 10 0 0H z 以下有多个峰值，但不具有明显规律，这可 能与破岩力特性和T B M 中所用的滚柱轴承的复杂 动态特性有关。电机测点的频谱谱峰的形状较为明 显，z ，Y 向振动加速度峰值集中在2 0 0 和7 0 0H z 附 近，而z 向振动加速度峰值集中在4 5 0H z 附近。电 机测点3 个方向的振动加速度同时在某些频率点处 出现峰值，比如1 4 0H z 处，表明3 个方向的振动存 在耦合，而不同的峰值频率则表明不同方向的振动 特性有差别。比较发现，主轴承附近测点和电机测 点在相同方向，比如z 向的频谱峰值分布具有相似 之处，在4 5 0H z 附近出现峰值，表明这两个测点同 处于驱动系统中，反映整个驱动系统的振动特性。 由于破岩动态力的振动能量主要分布于低频，可知 电机振动加速度的高频成分反映电机驱动链内齿轮 啮合的冲击振动强，在电机振动中占主要地位。 主梁测点的频谱峰值主要分布在1 0 0H z 以下。 可以看到，z ，Y 向振动加速度峰值数较多，而z 向振 动加速度峰值数较少。这是由于主梁的弯曲刚度不 大，在z ，Y 向出现了低阶弯曲振动。对主梁z ，Y 向 的振动加速度进行比较，如表1 所示，位于中部底面 的值大于位于末端底面的值，表明主梁在前端和后 部受到约束时，由于弯曲振动的出现，主梁中部的振 动较大。撑靴测点的频谱峰值除了在1 0 0H z 以下 有分布，在1 2 0 和2 4 0H z 附近也有分布。撑靴的高 频振动表明撑靴与围岩接触刚度高，T B M 在掘进过 程中撑靴支撑稳定。 对主梁和电机振动加速度的峰值频率特性进行 统计，发现峰值分布的频率段不变，如主梁末端底面 测点z 向的最大峰值分布4 5 ～5 0H z 频段，但峰值 点在频段内是变化的。这可能与护盾一围岩接触由 于振动产生松动使等效接触刚度小范围变化有关， 反映这一边界条件对T B M 振动的影响。 主轴承、电机、主梁和撑靴等测点的振动加速度 频谱特性不同，意味着在建立系统的动力学理论模 型时，对不同结构，应分别建立能反映其振动特性的 模型。同一测点的z ，Y ，z 向的振动加速度频谱特 性不同，说明子结构处于多自由度或多模态耦合振 动。总的来说，刀盘驱动系统的振动加速度峰值频 率处于较高频段，而支撑一推进系统的振动加速度峰 值频率处于较低频段，且像主梁这类刚度较低的结 构容易出现弹性振动。现场振动测试结果所反映的 T B M 振动特性，说明在T B M 动力学理论建模时需 万方数据 第5 期邹晓阳，等基于现场测试的硬岩掘进机振动特性 9 9 5 要考虑系统不同子结构的振动特性和子结构的刚柔 耦合振动。 4 结束语 从滚刀破岩力、T B M 的复杂结构以及结构与围 岩的相互作用等方面对T B M 的振动机理进行了定 性分析，指出通过动力学理论建模研究T B M 振动 特性的难点，提出基于现场振动测试研究T B M 的 振动特性，为指导T B M 动力学理论建模提供依据。 确定了T B M 现场振动测试方案，对辽西北引 水工程的某主梁式T B M 进行了现场测试，并基于 现场测试数据对T B M 的振动特性进行了研究。结 果表明主轴承附近、电机测点的振动加速度有效值 达2 0 ～3 0m ／s 2 ，主梁、撑靴测点的振动加速度达到 3 ～6m ／s 2 ，刀盘驱动系统结构的振动加速度大于支 撑一推进系统结构振动加速度。从T B M 整机来看， z ，Y ，z 向振动加速度依次增大，且Y ，z 向振动加速 度较为接近，这与滚刀破岩力和T B M 的结构特点密 切相关。刀盘驱动系统的振动频率较高，驱动系统的 振动频率较低，主梁等子结构由于刚度较低出现刚柔 耦合振动，且子结构表现为多模态耦合振动。 基于现场测试的T B M 振动特性反映了T B M 振动机理，分析结果表明，对T B M 进行动力学理论 建模时应考虑系统不同子结构的振动特性和子结构 的刚柔耦合振动，为从理论上深入研究T B M 的振 动特性和减小T B M 的整机振动提供了支持。 [ i ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 参考文献 M a i d lB ，S c h m i dL ，R i t sW 。e ta t ．H a r d r o c kT u n n e l B o r i n gM a c h i n e s [ M ] ．B e r l i n E r n s t S o h n ，2 0 0 8 1 5 一1 9 ． E n t a c h e rM ，I 。a s s n i gK ，G a l l e rR ．A n a l y s i so ff o r c e d i a g r a m so fl i n e a rc u t t i n gm a c h i n e t e s t sr e g a r d i n g g e o t e c h n i c a lp a r a m e t e r s [ C ] { { P r o c e e d i n g so ft h eG e o C o n g r e s s 2 012 S t a t eo ft h eA r ta n dP r a c t i c ei n G e o t e c h n i c a lE n g i n e e r i n g ，O a k l a n d ，U S A A S C E ， 2 0 1 2 3 2 5 8 3 2 6 7 ． L iX i a n h o n g ，Y uH a i b i n ，Y u a nM i n g z h e ，e ta 1 ．R e s e a r c ho nd y n a m i cm o d e l sa n dp e r f o r m a n c e so fs h i e l d t u n n e lb o r i n gm a c h i n ec u t t e r h e a dd r i v i n gs y s t e m [ j ] ． A d v a n c e si nM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ，2 0 1 3 ，5 1 2 9 ． S u nW e i ，L i n gJ i n g x i u ，H u oJ u n z h o u ，e ta 1 ．D y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c ss t u d yw i t hm u h i d e g r e e o f f r e e d o mC O u p i i n gi nT B Mc u t t e r h e a ds y s t e mb a s e do nc o m p l e xf a c t o r s [ J ] ．M a t h e m a t i c a lP r o b l e m si nE n g i n e e r i n g ， 2 0 1 3 ，2 0 13 l 一1 7 ． Z h a oK a i ，M i c h e l eJ ，G i o v a n n iB ．Ac o m p l e t e l y3D m o d e lf o rt h es i m u l a t i o no fm e c h a n i z e dt u n n e le x c a v a l i o n [ J ] ．R o c kM e c h a n i c sa n dR o c kE n g i n e e r i n g ， 2 0 1 2 ，4 5 4 4 ／5 - 4 9 ／． r 6 ]R o h o l aH ．A d v a n c en u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft u n n e l i n g b yu s i n gad o u b l es h i e l dT B M [ J ] ．C o m p u t e r sa n d G e o t e c h n i c s ，2 0 1 4 ，5 7 3 7 5 2 ． [ 7 ] Z h a oY o n g ，W a n gH a o ，Y uH a i d o n g ，e ta 1 ．As t i f f n e s s - m a t c h i n gb a s e de v a l u a t i o na p p r o a c h f o rc o m p l i a n c eo fm e c h a n i c a ls y s t e m si ns h i e l dt u n n e l i n gm a c h i n e s [ J ] ．S c i e n c eC h i n aT e c h n o l o g i c a lS c i e n c e ， 2 0 1 2 ，5 5 1 0 2 9 2 6 2 9 3 5 ． [ 8 ] D e n gK o n g s h u ，H u a n gJ i n g l o n g ，W a n gH u n a g o n g ． L a y o u to p t i m i z a t i o no fn o n e q u i d i s t a n ta r r a n g e m e n tf o r t h r u s ts y s t e m si ns h i e l dm a c h i n e s [ J ] ．A u t o m a t i o ni n C o n s t r u c t i o n ，2 0 1 5 ，4 9 1 3 5 1 4 1 ． [ 9 ]张红星，张宁川．8 0 3 E 掘进机刀盘振动问题浅探 [ J ] ．隧道建设，2 0 0 7 ，2 7 6 7 6 7 8 ． Z h a n gH o n g x i n g ，Z h a n gN i n g e h u a n ．B r i e fd i s c u s s i o n onc u t t e rh e a dv i b r a t i o no ft y p e8 0 3 ET B M [ J ] ．T u n n e lC o n s t r u c t i o n ，2 0 0 7 ，2 7 6 7 6 7 8 ． i nC h i n e s e [ 1 0 ] H u oJ u n z h o u ，w uH a n y a n g ，L iG u a n g q i n g ，e ta 1 ． T h ec o u p l i n gd y n a m i ca n a l y s i sa n df i e l dt e s to fT B M m a i ns y s t e mu n d e rm u h i p o i n ti m p a c te x c i t a t i o n [ J ] ． S h o c ka n dV i b r a t i o n ，2 0 1 5 ，2 0 1 5 1 1 4 ． [ 1 1 ] H u oJ u n z h o u ，w uH a n y a n g ，Y a n gJ i n g ，e ta 1 ．M u l t i d i r e c t i o n a lc o u p l i n gd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sa n a l y s i so f T B Mc u t t e r h e a ds y s t e mb a s e do nt u n n e l i n gf i e l dt e s t [ J ] ．J o u r n a lo fM e c h a n i c a lS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， 2 0 15 ，2 9 8 3 0 4 3 - 3 0 5 8 ． [ 12 ] J a m a lR ．S t u d yo fp r e s s u r ed i s t r i b u t i o nw i t h i nt h e c r u s h e dz o n ei nt h ec o n t a c ta r e ab e t w e e nr o c ka n dd i s c c u t t e r s [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fR o c kM e c h a n i c s a n dM i n i n gS c i e n c e s 。2 0 1 3 ，5 7 1 7 2 1 8 6 ． [ 1 3 ] 郜浩冬，张以都．含摩擦的汇流传动齿轮非线性动力 学分析[ J ] ．振动、测试与诊断．2 0 1 4 ，3 4 4 7 3 7 7 4 3 ． G a oH a o d o n g ，Z h a n gY i d u ．N o n l i n e a rd y n a m i c sa n s i y s i so fc o n v e r g e n tt r a n s m i s s i o n [ J ] ．J o u r n a lo fV i b r a t i o n ，M e a s u r e m e n t D i a g n o s i s ，2 0 1 4 ，3 4 4 7 3 7 7 4 3 ． i nC h i n e s e [ 1 4 ] W e iJ i n g ，S u nQ i n c h a o ，S u nW e i ，e ta 1 ．L o a d s h a r i n g c h a r a c t e r i s t i co fm u l t i p l ep i n i o n s d r i v i n gi nt u n n e l i n g b o r i n gm a c h i n e [ J ] ．C h i n e s eJ o u r n a l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，2 0 1 3 ，2 6 3 5 3 2 5 4 0 ． [ 15 ] 霍军周，杨静，孙伟，等．不同T B M 支承结构形式下 的围岩稳定性分析[ J ] ．东北大学学报自然科学版， [ 1 6 ] 2 0 1 4 ，3 5 1 1 1 6 0 2 1 6 0 6 ． H u o J u n z h o u ，Y a n gJ i n g ．S u nW e i ，e ta 1 ．S t a b i l i t ya n a l y s i so fs u r r o u n d i n gr o c ku n d e rd i f f e r e n tT B Ms u p p o r t i n gf o r m s [ J ] ．J o u r n a lo fN o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y N a t u r a lS c i e n c e ，2 0 1 4 ，3 5 1 1 1 6 0 2 1 6 0 6 ． i n C h i n e s e r i o lA ，C l i m e n tM ．T h r e ed i m e n s i o n a ls t r u c t u r a lr e s p o n s eo fs e g m e n t a lt u n n e ll i n i n g s [ J ] ．E n g i n e e r i n g S t r l l r t l l r P c ．2 0 1 2 ，4 4 2 1 0 2 2 1 ． F ●●仁 第一作者简介邹晓阳，男，1 9 8 3 年9 月生，博士生。主要研究方向为结构动 力学分析与减振设计。曾发表基于多 尺度最大李雅普诺夫指数的表面肌电 信号模式识别 中国生物医学工程学 报2 0 1 2 年第3 l 卷第1 期 等论文。 E m a i l z o u x i a o y a n g s i t u ．e d u ．c n 万方数据