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工具是岩石隧道掘进机施工的主要消耗部件,对隧道施工的顺利进行和工程造价有很大的影响。TBM刀具磨损的主要形式是正常磨损。研究了刀具损伤的异常形式及刀具损伤的原因,为今后TBM结构刀具磨损的预测提供参考。关键词岩巷;掘进机;掘进机;破坏形式;异常破坏;随着西部大开发和城市地铁等基础设施的大规模建设,未来需要大量的长隧道开挖。隧道掘进机是集机械、液压、电子、激光技术于一体的大型工业隧道施工系统。与传统的钻爆法相比,盾构法施工具有施工速度快、工期短、工作环境好、生态环境友好、综合效益高等特点,在隧道施工中得到了广泛的应用。

tion. 岩石隧道掘进机介绍隧道掘进机主要分为适用于岩层开挖的全断面岩石掘进机(TBM)和适用于土层开挖的盾构机。硬岩掘进机分为支护掘进机和盾构掘进机。在TBM推进系统和刀具驱动系统的作用下,配备有多个滚刀的刀头在掌心面切入岩石。不同部位的滚刀在手掌表面留下不同半径的同心槽痕。渣按自身重量落入孔底,斗内渣按自身重量落入主带机。继续钻一个洞。其中,刀盘所需的推进力由支撑隧道的闸瓦产生的反作用力承担,刀盘驱动系统提供刀盘扭矩。

2 TBM割刀破岩机构TBM割刀破岩机构是指盘形滚刀在推进液压缸的推力作用下被推到掌心面岩石中,在刀头的驱动力矩作用下沿同心圆滚动,当推力超过压缩力时。岩石的ve强度,圆盘滚刀边缘下的岩石直接断裂,刀尖穿透岩石。形成破碎带和径向裂纹。在进一步的压力下,相邻滚刀之间的岩石裂缝扩展并渗透到碎片中,然后通过渣槽和带式输送机运输出去。岩石破碎过程可分为三个阶段:(1)压缩阶段。滚刀在推进力作用下穿透岩石表面,造成局部变形,接触应力大。

在这种应力作用下,切削刃与岩石接触部位的岩体产生破碎带,即应力核心带。(2)启动阶段。当破碎带周围的应力大于岩体的抗拉或抗剪强度时,就会产生拉裂缝。裂纹是圆盘滚刀能否破碎岩石的先决条件。在边缘的正下方有一条主裂缝。由于其方向与岩石破碎方向相同,不会显著提高岩石破碎效率,但可以在中压阶段增加下一个循环的应力范围。(3)破碎阶段。当相邻滚刀之间的间距使起始阶段产生的裂纹相互连接时,岩体表面被裂纹分割,碎片形成并与开挖面分离。

介绍了全断面岩石隧道掘进机的刀具,全断面岩石隧道掘进机的主刀具采用刀头上的圆盘滚刀进行岩石开挖。刀盘滚刀主要有三种形式:中心刀、面刀和刃刀。所用的工具环通常具有相同的横截面,直径为17(432 mm)和19(483 mm)。由于中心刀具安装在刀盘中心,安装空间有限。一般安装有两个刀环的双刃滚刀。刃口刀安装在刀盘过弧处,与刀盘平面轴成一定角度,刃口刀安装在中心刀与刃口刀之间。刀具一般由环、轴、体、轴承、端盖、浮动密封、卡环和隔膜环组成。

刀环通过过盈配合安装在刀体上。刀具有两种结构:单刃滚刀和双刃滚刀。_ 4-TBM刀具的失效形式及失效原因分析——刀具的损伤形式主要分为正常磨损和异常损伤。正常磨损是指工具磨损到规定的极限尺寸,需要更换。非正常损坏是指由于工具环偏心磨损、轴承损坏、工具环位移等其他原因,在磨损到极限尺寸之前更换的工具。4.1刀具的正常磨损是隧道掘进中刀具损坏的主要形式。王振春在秦岭隧道北口5244m隧道掘进机施工后进行了“TB880E隧道掘进机刀具失效分析”,统计表明,正常磨损占刀具失效总数的80%。

在刀具的正常磨损中,每个刀具位置的磨损是不同的。离刀头中心越远,各刀位磨损越严重。秦岭隧道出口5621m处各切割位置消耗掉的刀环数量,包括正常磨损和异常损坏。各刀位刀头的消耗规律与刀环的磨损规律基本一致。也就是说,离刀头中心越远,每个刀位的刀环消耗量越大。在未来的TBM刀具消耗分析中,根据以上研究结果,合理储备各种刀具,估计各刀具位置的使用寿命,对于提高刀具的使用寿命具有重要意义。4.2刀具异常损坏是指刀环异常磨损、刀环断裂、刀环边缘、刀环位移、轴承损坏、刀体损坏、密封损坏等导致刀具更换的现象。

提前。(1)工具环偏心磨损。这是刀具异常损坏的主要形式,这意味着在挖掘过程中,刀具环的表面被磨成一个或多个串。刀环偏心磨削的主要原因是轴承损坏或浮动密封损坏,使岩石或铁屑进入刀体,使轴承不能正常转动,使刀环不能正常转动,使刀环偏心。打磨。(2)环断裂。一般情况下,是由于开挖过程中大岩石的坠落和刀环的撞击,或刀头的其他部分(如铲齿)脱落并卡在刀刃与岩壁或两个刀刃之间,或是由于隧道fac的围岩E变化比较频繁,刀环应力集中是由局部过载引起的。

生殖断裂。在施工过程中,应注意观察围岩情况,调整合理的掘进参数,减少大面积落石现象的发生。(3)环边。当隧道围岩较坚硬,岩石抗压强度较高时,为了顺利开挖,掘进机推进力增大,对切割机产生过大的力,使刀环边缘滚压;或由于E刀环柔软,韧性不够大,刀环边缘滚压。针对这种损伤,一方面需要提高刀环的韧性和硬度,以适应较硬的岩石;另一方面,在掘进过程中遇到较硬的岩石时,应合理调整掘进参数,以减少穿透。以及刀盘转速和刀盘推力,使刀盘推力最小化。

刀口缠绕的发生。(4)断环。在坚硬岩石的情况下,通常会发生环破裂,这是因为环与岩石之间的接触力较大,而环的表面由于受力过大而断裂。另外,当刀环材料坚硬易碎时,刀环表面容易塌陷。针对这种情况,一方面合理选择刀环的硬度和韧性,另一方面合理调整掘进机掘进参数。在每一环掘进初期,刀环与岩石接触的推进速度不宜过快,推进力不宜过大,以尽量减少刀环边缘坍塌的发生。(5)轴承损坏。轴承在过大的局部力作用下容易损坏;轴承超过使用寿命时容易疲劳损坏;刀具浮动密封损坏使铁屑或岩屑进入刀具内部,导致圆锥滚子与B接触面过度磨损。

耳杯。轴承损坏会引起刀环偏心磨损,容易引起刀头故障的连锁反应,因此必须注意。(6)浮动密封损坏。浮动密封失效的主要形式有三种:一是损坏轴承等零件的金属粉末进入润滑油,然后进入密封圈,导致浮动密封圈之间过渡磨损失效;二是橡胶圈硬化失效。弹性,不能满足密封面所需的压力;第三,装配工具时,由于浮动密封圈之间的磨损。防尘措施不到位,金属颗粒进入密封件之间。鉴于上述情况,在装配工具时,应注意防尘,防止金属颗粒进入工具内部,并定期检查工具。

拆卸和组装工具时,应尽量更换新的浮动密封件,以保证工具的可靠性。5结论介绍了岩石隧道掘进机的刀盘和刀盘结构,总结了掘进机破岩机理的现有研究成果,研究了掘进机刀盘的损伤形式和失效原因。结果表明,正常磨损是刀具磨损的主要形式,刀具的异常损伤也占刀具磨损的一定比例。结果表明,刀具的异常损坏形式包括刀环偏磨、刀环断裂、刀环位移、刀环松动、轴承损坏、密封损坏、卡环损坏等,并对其失效原因进行了分析。在掘进过程中,应根据不同的地质条件,合理调整掘进参数,注意经常检查刀盘和割刀,提高割刀的地质适应性等措施可有效地降低掘进机的工作效率。

刀具正常损坏,提高刀具寿命。参考文献1杜艳亮,杜丽杰。《全断面岩石掘进机系统原理与综合设计》,武汉华中科技大学出版社,2011年。2王振春。TB880E隧道掘进机故障分析J.工程机械,2000,(7)。30000支长,沙明园,周炎领。圆盘滚刀J.现代隧道技术,2002,39(6).。

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