盾构机的刀具和刀盘

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1、万方数据盾构机的刀盘和刀具TheCutterHeadandToolsoftheShieldMachine豳中铁七局集团第三工程有限公司何小娥／HEXiaoe刀盘是盾构的主要工作部件，不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置，刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败，影响盾构掘进的速度和效益，甚至关系到盾构施工的成败1刀盘刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体。“刀盘”的工作原理可简单比作是一把剃须刀，在前进过程中逐渐将泥土砂石变成碎块，再排放到“刀盘”后的“储藏室”内，即，土仓。1．1刀盘的特点

2、的切削效果和掘进速度，甚至关系到盾构施工的成败。个性化：盾构在施工过程中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。刀盘刀具不可能是千篇一律的，必须根据工程地质情况进行个性化设计。多样化：随着城市建设的加快，土地资源越来越珍贵，为了节省空间，越来越多的异形盾构出现，刀盘也随之变得各式各样。1．2刀盘的功能开挖功能：对掌子面的地层进行开挖，开挖后的渣土顺利通过渣槽，进入土舱，稳定功能：支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能；重要性：刀盘的选择是否合适直接影响盾构掘进机搅拌功能：对土舱内的渣土进行搅拌，使渣土具有一力值趋于减小

3、。在低速情况下沥青混凝土路面呈粘弹性状态，刀具前角对切屑的挤压以及后角对已加工路面的摩擦使得刀尖附近的应力值增大；随着切削速度的增大，沥青混凝土在切削过程中脆性越来越明显，产生的切屑对前刀面的挤压程度降低，从而使得刀尖附近的应力值趋于减小；当速度达到一定程度的时候，这个值趋于平稳。另外还可以看出在切削过程中刀尖前端的沥青混凝土路面主要受到刀尖对其的挤压，从而o⋯o。。和o，，呈现为负值；o。、a，，和o，，由低速慢慢随着速度的增大而不断增大，这是因为沥青混凝土的粘塑性随着切削速度变化而引起的。表3为切削深度为60mm的不同切削

4、速度下的刀具切削力计算结果。可以看出，切削速度由100mm／s逐渐增大到1000mm／s的过程中，刀具受力增加比较缓慢，所以刀具所受到的冲击不是很大，刀具的磨损也不会很严重。切削速度从l000mm／s增大到6000mm／s过程中，刀具受力急剧增加，所以刀具的磨损将表3切深为60mm时不同切削速度下的刀具切削力切削速度／(mm／s)1003005001000200030006000最大切削力／N1673．312004062846793967．1510494．228497．4714433平均切削力／N108870128993149

5、8622421．646966．8312172．7747007．86100CMTM2010．05会迅速加剧。因此高速、大切深铣刨路面对铣刨机的刚性和功率提出了较高的要求。综上所述，对于较小切削深度的路面铣刨机，切削速度最好维持在2000mm／s以下，对于较大的切削深度，可以选择较大切削功率的路面铣刨机以较大的切削速度来完成切削作用，提高切削效率。参考文献[1】陈志刚，周里群，黄霞春．基于ANSYS的金属切削过程有限元仿真．凿岩机械气动工具，2007，(1)，46．54．[2】2蔡玉俊，段舂争，李圆圆，王敏杰．基于Abaqus的高

6、速切削切屑形成过程的有限元模拟．机械强度，2009，31(4)：693．696．[3】M．Movahhedy,M．S．Gadala，Y．Altintas，SimulationoftheorthogonalmetalcuttingprocessusinganarbitraryLagrangian-Eularianfiniteelementmethod，JournalofMaterialsProcessingTechnology,2000，103，267-275．[4】G．R．Johnson，W．H．Cook，Aconstitut

7、ivemodelanddataformetalssubjectedtolargestrains，highstrainsratesandhightemperatures，Proceedingsofthe7thInternationalSymposiumonBallistics，TheHague，1983，541-547．收稿日期：2010．01-28通讯地址：湖南省湘潭市(411105)羲搿镂耪万方数据缫塑叠丝鳖鲢丝遒麴鞫鲢鳖鲨缱缵鎏鎏鳖塑幽甾幽女丝⋯一7w⋯r⋯‘4⋯⋯o⋯≮r’”⋯⋯～一定的塑性，能通过螺旋输送机来调整控制土

8、舱内的压力。1．3刀盘的主要构成(1)主驱动连接法兰(连接主驱动)；图1(2)刀盘支撑(传递扭矩及轴向力)，有两种支撑方式(表1)：裹1中心支撑方式中间支撵方式(1)4m以下的外径使用的业绩多。(2)此类型当刀盘偏载荷作业难以确保刀盘面板的强度。(3)刀盘密封直径小，密封耐久