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《TBM掘进机关键部件_盘型滚刀的研制_刘春》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷,第4期中国铁道科学Vol124No142003年8月CHINARAILWAYSCIENCEAugust,2003文章编号:1001-4632(2003)04-0101-06TBM掘进机关键部件)))盘型滚刀的研制刘春(中国铁路工程总公司,北京100055)摘要:TBM刀具是关系TBM掘进速率的基本要素。通过对刀具工作条件的分析和研究,指出刀具寿命与岩石完整性及其在刀盘的位置相关;提出关于整刀及其刀圈、刀体、刀轴、托架、轴承、油封等部件选材、热处理和加工精度的技术指标要求以及相应试验方法和原则;最终以刀位系数作为刀具评
2、价标准,选取优良刀具进行现场试验。关键词:随道;施工设备;TBM掘进机;盘型滚刀;研制中图分类号:U445131文献标识码:A自1997年我国引进TB880E掘进机(以下简(1)刀圈必须具备高应力下的耐磨性和冲击韧称TBM)以来,已成功将其应用于秦岭、磨沟岭性;和桃花铺等隧道的掘进施工,提高了施工速度,降(2)盘形滚刀必须具有较高的承载能力,在巨低了工程成本。但在施工实践中,仍存在刀具消耗大压力和强烈振动的工况下能正常运转、破岩;量大、更换耗时等问题。(3)轴承有充分的润滑和可靠的密封;掘进机使用盘形滚刀在岩面滚压破碎岩石,掘
3、(4)盘形滚刀在刀盘上安装固定可靠,在振动进成洞。作为破岩工具,盘形滚刀刀具磨损速率直与冲击的作用下,盘形滚刀螺栓不松动、断裂。接影响隧道掘进速度和掘进成本,尤其使用大直径TBM在硬岩中掘进,消耗盘形滚刀的数量更大,2盘型滚刀工况[1]影响就更为突出。据统计,TBM每掘进10186543km(直径818m),盘形滚刀破碎岩石66@10m,211盘型滚刀在大刀盘上的布置使用各类盘形滚刀1201套,消耗各类刀圈4218如图1所示,在TB880E刀盘上有6把中心个,更换刀具轴承2239套。为减少刀具消耗数量,刀、62把面刀(正滚刀)
4、、3把边刀,共计71把刀降低购买成本,结合施工实际,开发研制了新型进行掘进,另外还有2把扩孔刀,作为更换边刀时TB880E掘进机盘型滚刀。扩孔之用。图2显示了正滚刀的组成:刀圈热压在刀体1TBM施工对盘形滚刀的使用要求上,由挡圈保持了它的轴向位置,防止窜动;轴承提供刀圈切削过程中的被动回转功能,否则就会发在掘进过程中,盘形滚刀要承受伴随破岩过程生偏磨,它同时能承受正常状态下25t推力;两个产生的高强度冲击与振动、剧烈摩擦和温度的变端盖使滚刀成为一个整体,靠托架和楔形垫块安装化,造成刀圈磨损乃至断裂、密封损坏而漏油、轴在大刀盘上
5、。承疲劳损坏和碎裂、联接螺栓松动或断裂等一系列212掘进机破岩机理损坏,使盘形滚刀失去破岩能力,必需更换与检查如图3所示,掘进机切削岩石的机理是:掘进维修。时,盘型刀沿岩石开挖面滚动,通过大刀盘均匀地TBM施工对盘形滚刀提出以下使用要求:在每把盘型刀上对岩面施加压力,形成滚动挤压切收稿日期:2002-09-03作者简介:刘春(1941)),男,北京市人,教授级高工。基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2000G41-A)102中国铁道科学第24卷图1盘型滚刀布置图图2正滚刀剖面图一定深度,在盘型刀刀刃与岩石接触处,岩石被挤压
6、成粉末,从这个区域开始,裂缝向相邻的切槽扩展,进而形成片状石碴。213刀位磨耗标准如图4显示:一把新的17英寸盘形滚刀其外径尺寸为432mm,切削中刀圈被磨耗,当顶高磨耗了38mm时(外径减小为356mm),必须更换新的刀具。在换刀和进行刀具调位时,相邻两把刀的高差应控制在15mm左右,最大不超过25mm,以减少相邻刀具之间所受推力的不平衡,而这种不[2]平衡力有时可能是刀具承受正常受力的10倍,使图3掘进机破岩机理示意图盘形滚刀的损坏概率增加。削而实现破岩。大刀盘每转动一圈,盘型刀将切入[3]图4刀位磨耗标准图2分析得知,刀
7、具磨耗高度不同状况下,切削效磨蚀量(t)为10mm时,Ac=1688151mm,果有较大差异:经过计算,一把新的盘型滚刀以5R=148105MPa;当t=30mm时,Ac=2207152mm切入深度(ip)切削岩石时,刀刃与岩石接触mm,R=113125MPa;当t=38mm时,Ac=22面积(Ac)是1076mm,此时刀具对岩石产生的2620120mm,R=95140MPa。由此可以看出,挤压应力(R)是232122MPa。当盘刀在高度上的当使用482mm的盘型滚刀,刀圈高度上的磨耗量第4期TBM掘进机关键部件)))盘型滚刀
8、的研制1032达30mm时,刀刃与岩石接触面已为220715mm百米时刀具消耗数)与岩石完整性成正比,即岩石的矩形面,它对岩面的挤压力已减少为113MPa的完整性越高,刀圈磨耗越快,例如Kv值越大左右,此时刀具对岩石的切削转入以磨削为主,刀(岩石越完整)、Jv越小(岩石单位体
