Пути повышения эффективности эксплуатации щитовых проходческих комплексов роторного типа
Губанов С.Г., Кучеренко Е.Д., Кириченко А.А., Силаков А.В., Рубанов М.А.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва
Ключевые слова: тоннелепроходческий комплекс, щитовая проходка, рациональные режимы работы, эффективность эксплуатации комплекса, крутящий момент, рабочий инструмент ротора, режущий рабочий орган, забой.
Аннотация. Анализ современных исследований в области тоннелепроходческих комплексов позволяет выявить устойчивую методологическую проблему, которая проявляется в разобщенности научных подходов. Существующие работы часто сосредоточены на локальной оптимизации отдельных систем без учета их комплексного взаимодействия. В качестве решения предлагается системный подход, основанный на итеративной методике, объединяющей параметрическое 3D-моделирование в SolidWorks, конечно-элементный анализ в ANSYS и виртуальные эксперименты. Предлагаемая методика устанавливает взаимосвязь между геометрией шарошечного инструмента и динамическими нагрузками в системе «инструмент – привод – породный массив», обеспечивая поиск сбалансированного сочетания параметров для эффективного разрушения породы при минимизации паразитных нагрузок. Планируемые результаты создают основу для перехода от компонентной к системно-ориентированной парадигме проектирования тоннелепроходческих комплексов, с адаптацией рекомендаций к специфическим грунтовым условиям Московского региона.
Ways to improve the efficiency of rotary tunnel boring machines
Gubanov S.G., Kucherenko E.D., Kirichenko A.A., Silakov A.V., Rubanov M.A.
National University of Science and Technology "MISIS", Moscow
Keywords: tunnel boring machine, shield tunneling, rational operating modes, machine efficiency, torque, rotor cutting tools, cutter head, face.
Abstract. The present analysis of modern research in the field of tunnel boring machines reveals a persistent methodological issue manifested in the fragmentation of research approaches. Existing studies often focus on localized optimization of individual systems without considering their complex interactions. As a solution, a systematic approach is proposed, based on an iterative methodology combining parametric 3D-modeling in SolidWorks, finite element analysis in ANSYS, and virtual experiments. The developed methodology establishes relationships between the geometry of the roller cutter tool and dynamic loads in the "tool – drive – rock mass" system, enabling the determination of balanced parameters for efficient rock breaking while minimizing parasitic loads. Future results provide a foundation for transitioning from a component-based to a system-oriented paradigm in tunnel boring machines design, with recommendations adapted to the specific soil conditions of the Moscow region.