刀圈
- 盾構(gòu)滾刀刀圈在中硬巖地層中的針對(duì)性措施分析
，在該類地層中，刀圈的斷裂、崩刃和快速磨損在滾刀常見損壞形式中所占比例是最高的，滾刀更換頻次的增加會(huì)嚴(yán)重影響施工效率，從而增加施工成本。對(duì)此，采取必要措施增強(qiáng)刀圈的耐磨和抗沖擊能力，從一定程度上減少滾刀的更換數(shù)量和頻次就顯得尤為重要。本文主要從刀圈輪廓尺寸的選擇和刀圈刃形的優(yōu)化兩方面措施進(jìn)行分析，可有效提高在中硬巖地層中刀圈的耐磨性能和抗沖擊性能，增強(qiáng)刀圈的可持續(xù)切削能力，從而達(dá)到延長(zhǎng)刀圈使用壽命的目的。1 滾刀常見損壞形式滾刀在中硬巖地層中施工時(shí)，其損壞
建筑機(jī)械化 2023年10期2023-11-08
- 滾刀刀圈軋制工藝參數(shù)的家族遺傳算法優(yōu)化
工作過程中，滾刀刀圈直接與巖石接觸，刀圈的產(chǎn)品質(zhì)量直接影響巖石掘進(jìn)機(jī)的破巖效率和破巖成本。低質(zhì)量的刀圈在破巖過程中磨損較快、刀圈更換過于頻繁，從而降低TBM的破巖效率并提高破巖成本[1]。因此，研究滾刀刀圈的成形工藝優(yōu)化方法，可以有效降低TBM破巖成本、提高破巖效率。為了提高盤形滾刀刀圈的成形質(zhì)量（主要為刀圈的耐磨特性），學(xué)者們從多個(gè)角度進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)。主要包括刀圈的失效機(jī)理分析[2]、滾刀刀圈?巖石對(duì)磨縮尺比例試驗(yàn)臺(tái)的研制[3]、滾刀刀圈的性能優(yōu)
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2023年3期2023-03-19
- 梯度硬度盾構(gòu)滾刀刀圈關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用
高，特別是對(duì)滾刀刀圈的材料和熱處理工藝的要求更高。隨著盾構(gòu)和TBM 施工工程增多，復(fù)雜地質(zhì)條件難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，特別是上軟下硬地層中，普通工藝的滾刀刀圈易出現(xiàn)刀圈崩塊、斷裂。目前以海瑞克、龐萬力、羅賓斯、中鐵裝備（維爾特）等刀具品牌主要采用以熱作模具鋼材料（類H13）為主的刀圈，此類刀圈經(jīng)熱處理后刀圈硬度適中，抗沖擊韌性較高，在硬巖和復(fù)合地層中，性能表現(xiàn)良好。日本刀具品牌和國(guó)內(nèi)部分刀具品牌對(duì)刀圈材料進(jìn)行分類研究，在熱作模具鋼材料基礎(chǔ)上，對(duì)冷作模具鋼（DC-53
建筑機(jī)械化 2023年1期2023-02-24
- 隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀刀圈模鍛成形工藝的模擬與實(shí)驗(yàn)研究
陽(yáng)隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀刀圈模鍛成形工藝的模擬與實(shí)驗(yàn)研究王鍇1，王琴2，溫璐3，尚勇1，王明佳4，孫朝陽(yáng)5（1.中鐵工程裝備集團(tuán)隧道設(shè)備制造有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，鄭州 451191；3.北京星航機(jī)電裝備有限公司，北京 100074；4.煙臺(tái)大學(xué) 核裝備與核工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005；5.北京科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，北京 100083）提出錘上模鍛的成形工藝，進(jìn)行滾刀刀圈的制造，以改善和提高隧道掘進(jìn)機(jī)（Tun
精密成形工程 2023年2期2023-02-24
- 某全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀破巖有限元分析
磨性[1]。滾刀刀圈屬于易損、易消耗的部件，破巖時(shí)直接作用于巖石表面，具有工作環(huán)境惡劣、工作載荷不穩(wěn)定、受沖擊載荷大等特點(diǎn)，其損耗和壽命直接影響掘進(jìn)的質(zhì)量、效率和成本[2]。過低的刀盤轉(zhuǎn)速會(huì)顯著降低盾構(gòu)掘進(jìn)效率，過高的刀盤轉(zhuǎn)速則會(huì)加劇盾構(gòu)滾刀磨損程度，最終影響盾構(gòu)掘進(jìn)效率[3]。滾刀間的間距也會(huì)對(duì)破巖產(chǎn)生巨大的影響，間距過小，會(huì)造成碎石增多，增大破巖難度；間距過大，滾刀將會(huì)出現(xiàn)“巖脊”現(xiàn)象，無法有效破巖[4]。韓利濤[5]針對(duì)復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)，對(duì)滾刀刀間
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 2022年8期2022-09-19
- 5CrNiMoV鋼用于盾構(gòu)刀圈力學(xué)性能研究
50016）盾構(gòu)刀圈主要采用H13鋼、DC-53 鋼、X40CrMoV5-1 鋼、5Cr5MoSiV1（X50CrMoV5-1）鋼等模具鋼制造，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)性研究較多，特別是德國(guó)鋼種X50CrMoV5-1 因其具有硬度和韌性均衡的特點(diǎn)，在刀圈制造中應(yīng)用廣泛。燕云等[1-2]研究盾構(gòu)滾刀刀圈材料H13E 鋼的高溫拉伸性能，陳歡等[3-4]對(duì)H13 鋼、DC-53 鋼刀圈材料開展試驗(yàn)，通過仿真得到較佳的熱處理工藝；陳磊等[5]研究了不同熱處理工藝對(duì)5Cr5M
建筑機(jī)械化 2022年5期2022-05-28
- 長(zhǎng)沙地鐵施工盾構(gòu)刀具設(shè)計(jì)及改進(jìn)※
刀采用單刃滾刀，刀圈采用梯度硬度刀圈該刀圈采用特殊熱處理工藝制作，確保內(nèi)孔部位的硬度保持在HRC 50～HRC 54， 刀圈的刃口部位硬度保持在HRC 59～HRC 61， 呈現(xiàn)梯度化漸變的趨勢(shì)（見圖4）。 它的內(nèi)圈硬度較低，易于吸收外界沖擊功，提高刀圈的柔韌性，外圈硬度遠(yuǎn)高于普通刀圈（HRC 55～HRC 57），刃口具備極高耐磨性，有效提高滾刀刀圈的耐磨性，從而實(shí)現(xiàn)了耐磨性和柔韌性的統(tǒng)一。圖4 刀圈梯度示意圖這樣的刀圈對(duì)付上軟下硬，軟硬不均等高沖擊地層
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2022年1期2022-04-27
- 硬巖滾刀的失效統(tǒng)計(jì)分析及研制關(guān)鍵技術(shù)
滾刀主要由刀軸、刀圈、刀體、端蓋、軸承、浮動(dòng)密封、擋圈等零件組成。刀軸固定在刀箱上，刀圈和刀體隨著刀盤的公轉(zhuǎn)進(jìn)行自轉(zhuǎn)，其中刀圈是與巖石主要接觸的零部件，也是最易損壞的部件，其不同刃口形狀和刃寬尺寸適應(yīng)不同的地層狀況。圖1 單刃滾刀結(jié)構(gòu)組成2.2 滾刀的失效形式滾刀作為和巖石產(chǎn)生相互作用的部件，經(jīng)常面臨失效問題，基本反映在刀圈上，需對(duì)刀圈進(jìn)行更換。常見的失效形式主要有正常過度磨損、刀圈偏磨、刀圈斷裂、刀圈崩刃、刀圈卷刃等[7]，表現(xiàn)形式如圖2所示。圖2 滾刀
價(jià)值工程 2022年6期2022-02-21
- 冷作鋼7Cr5Mo2MnVSi在盾構(gòu)機(jī)滾刀中的應(yīng)用研究
能，突破了盾構(gòu)機(jī)刀圈用熱作鋼的工程慣例，是制造硬巖刀圈的理想材料之一。當(dāng)然，冷作鋼7Cr5Mo2MnVSi呈現(xiàn)出的優(yōu)良的力學(xué)性能與其材料成分、加工工藝和熱處理工藝是密切相關(guān)的，論文詳細(xì)介紹了瑞典材料7Cr5Mo2MnVSi獨(dú)特的熱處理工藝和加工工藝，為我國(guó)制造刀圈提供了參考和借鑒。盾構(gòu)機(jī)滾刀；冷作鋼；耐磨性；刀圈前言目前，我國(guó)城市軌道交通行業(yè)發(fā)展如火如荼，特別是近幾年一直保持快速發(fā)展的勢(shì)頭。而作為一種在地鐵、鐵路、公路、市政、水電等各隧道工程中廣泛使用的機(jī)
汽車實(shí)用技術(shù) 2022年2期2022-02-21
- 基于Deform 的盾構(gòu)滾刀刀圈模鍛成形數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究
端工況下還會(huì)出現(xiàn)刀圈弦磨、斷裂、崩刃等失效。盤形滾刀嚴(yán)重失效將影響盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)效率，增加施工成本。提升刀圈性能是解決這一問題的關(guān)鍵。刀圈的耐磨性、抗沖擊能力、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能很大程度上由刀圈的成形工藝決定。采用模鍛成形工藝，能細(xì)化刀圈的晶粒，改變刀圈金屬的纖維方向，進(jìn)而在很大程度上提高刀圈的耐磨性[3]。針對(duì)模鍛成形技術(shù)，劉德學(xué)等[4]確定鍛造階段變形區(qū)的形狀與尺寸，并利用數(shù)值分析方法建立模鍛過程其他特征時(shí)段的力學(xué)模型提供了依據(jù)；趙新海等[5]利用靈敏度
鍛壓裝備與制造技術(shù) 2022年6期2022-02-01
- 梯度硬度刀圈材料的性能測(cè)試失效分析及方法
8）0 前言滾刀刀圈是全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工的關(guān)鍵零件，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定刀圈沿軸向截面硬度應(yīng)為58-62 HRC，具有很好的耐磨性能，但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，刀圈除了正常疲勞磨損外，也會(huì)出現(xiàn)整體斷裂現(xiàn)象。通過技術(shù)手段分析得知，造成失效的原因主要是刀圈受到較大沖擊載荷作用時(shí)，在刀圈零件內(nèi)部的微裂紋沿著晶界處形成穿晶斷裂。出現(xiàn)這種整體斷裂失效的主要原因是為追求零件高的耐磨性能，而忽略了材料的塑性。在熱處理過程中為提升刀圈材料的耐磨性能，通過控制材料的熱處理工藝使得刀圈
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2021年4期2022-01-13
- TBM的刀具改性與輔助破巖技術(shù)研究現(xiàn)狀
道掘進(jìn)作業(yè)，滾刀刀圈磨損嚴(yán)重、更換頻繁，嚴(yán)重影響TBM掘進(jìn)效率。本文介紹了TBM滾刀破巖原理與典型失效形式；從滾刀材料改性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化角度歸納總結(jié)了TBM刀具改性的研究現(xiàn)狀，指出單純的滾刀改性優(yōu)化對(duì)TBM掘進(jìn)效率的提升作用有限；進(jìn)而介紹了水射流、超聲、激光和微波等外加物理場(chǎng)輔助破巖技術(shù)的研究進(jìn)展；最后，從巖石力學(xué)性能化學(xué)弱化角度探討了輔助破巖技術(shù)的新思路。TBM刀具；磨損；破巖效率；刀具改性；輔助破巖TBM（Tunnel Boring Machines，硬巖
機(jī)械 2021年12期2022-01-10
- 冷作模具鋼在TBM滾刀刀圈中的應(yīng)用研究
用于TBM 滾刀刀圈的研究是非常有必要的。LD 鋼的化學(xué)成分及物理性能如表1、表2 所示。表2 LD鋼臨界溫度表2 將LD鋼應(yīng)用于TBM刀圈工藝分析2.1 選材與國(guó)內(nèi)某鋼廠定做LD 鋼，材質(zhì)化學(xué)成分如表3 所示。表3 定制的LD鋼成分表2.2 鍛造LD 鋼導(dǎo)熱性能差，塑性不高，鍛造時(shí)先輕擊，待碳化物破碎后逐步加大錘擊力度，鍛環(huán)時(shí)，為防止沖孔開裂，沖頭要預(yù)熱，最后一火鍛造溫度不超過1 130℃，以防材料組織過熱，鍛后要及時(shí)入坑緩冷，防止鍛件開裂（表4）。表4
建筑機(jī)械化 2021年12期2021-12-31
- 廣東復(fù)雜地層下TBM刀具比選研究
礎(chǔ)進(jìn)行分析。以單刀圈的平均破巖量以及刀盤貫入度作為研究對(duì)象，以找到提高掘進(jìn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的更優(yōu)刀具配置方案及掘進(jìn)參數(shù)。1 刀盤刀具介紹本文研究的背景：榕江關(guān)埠引水項(xiàng)目，工程輸水總線路35km，其中TBM隧道27km。采用3臺(tái)中鐵裝備雙護(hù)盾TBM施工。最大開挖直徑5060mm，最大推力為10500kN。其中4把17寸中心滾刀、27把19寸單刃滾刀。如圖1所示。2 刀具試驗(yàn)T1隧洞圍巖基本穩(wěn)定后，對(duì)國(guó)內(nèi)外11家刀具開展2輪次試驗(yàn)工作，其中國(guó)內(nèi)9家，國(guó)外2家。試
中國(guó)設(shè)備工程 2021年23期2021-12-21
- 盾構(gòu)滾刀磨損三維可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
的時(shí)間。2.3 刀圈不同切面數(shù)據(jù)標(biāo)定由于刀圈不同位置在破巖過程中受力大小和磨損程度不同，將刀圈剖面劃分為刃部、中部和基體3個(gè)區(qū)域。為還原滾刀表面輪廓，將刀圈沿軸向取2n+1個(gè)切面，如圖6(a)所示。以C0切面為例，在標(biāo)定試驗(yàn)中可看出實(shí)測(cè)距離和傳感器測(cè)量值呈曲線關(guān)系，按最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行三次冪函數(shù)曲線擬合，如圖6(b)所示。通過標(biāo)定試驗(yàn)最終得到刀圈軸向各切面的標(biāo)定函數(shù)。(a)切面劃分示意圖擬合函數(shù)公式為(3)擬合優(yōu)度為(4)滾刀磨損標(biāo)定值為δ=x-l0=
儀表技術(shù)與傳感器 2021年9期2021-09-27
- 一種盾構(gòu)刀具應(yīng)用鐵基復(fù)合材料的理論淺析
求盾構(gòu)機(jī)在破巖時(shí)刀圈不僅承受很大的徑向破巖力，同時(shí)又受到巖石硬礦物的劇烈磨損。盾構(gòu)滾刀的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。圖1 盾構(gòu)滾刀結(jié)構(gòu)盾構(gòu)滾刀失效形式主要有：刀圈斷裂或崩角，刀圈偏磨、刀具竄動(dòng)和軸承損壞。其中刀圈偏磨、刀具竄動(dòng)和軸承損壞可以通過軸承選擇、裝配工藝提高和使用操作予以解決。但是刀圈斷裂或崩角主要包括沖擊疲勞斷裂和內(nèi)應(yīng)力破壞，與刀圈材質(zhì)性能直接相關(guān)。遇到巖石的單軸抗壓強(qiáng)度較高，刀圈的自身硬度、前度和剛度比較低時(shí)，容易出現(xiàn)刀圈斷裂。沉積巖的抗壓強(qiáng)度一般在51
新型工業(yè)化 2021年6期2021-09-08
- 復(fù)合盾構(gòu)盤形滾刀在石英巖地層掘進(jìn)中的應(yīng)用研究*
巖，故選用硬巖型刀圈，同時(shí)考慮到石英含量較高，刀具在具有良好破巖性能的同時(shí)，需具有一定的耐磨性能，最終采用R12的圓弧形刃口刀圈，刀圈硬度在HRC55-58。單刀出廠扭矩設(shè)置為27～30N·m，中心刀出廠扭矩設(shè)置為30～36N·m。2.2.2切刀、刮刀切刀、刮刀主要是對(duì)滾刀破碎的巖層進(jìn)行二次切削，而本區(qū)間主要為風(fēng)化石英巖，對(duì)刀具磨損性要求較高，故切刀、刮刀均采用大塊合金，且合金材料均選用耐磨性和抗沖擊性較好的鎢鋼材料，其牌號(hào)為YG13C，以有效延長(zhǎng)刀具使用
施工技術(shù)(中英文) 2021年11期2021-08-06
- 盾構(gòu)機(jī)滾刀的淺議
浮動(dòng)密封、刀體、刀圈、隔圈、擋圈以及軸承等部分組成，其中隔圈的主要作用是調(diào)節(jié)啟動(dòng)扭矩大小。滾刀的實(shí)物圖，如圖2所示。在刀圈和刀體之間放置一個(gè)擋圈（擋圈是由兩個(gè)半圓環(huán)通過焊接的方式組成的），對(duì)刀圈在刀軸上進(jìn)行軸向定位。在掘進(jìn)的過程中，擋圈易在焊口處斷裂脫落，故需要在焊口處搭接一塊加固鐵。刀圈、軸承和浮動(dòng)密封是刀具的關(guān)鍵件，其中刀圈的消耗量最大。圖1 滾刀的結(jié)構(gòu)示意圖圖2 滾刀實(shí)物圖1.2 滾刀的磨損形式滾刀在千斤頂巨大的推力作用下緊壓入巖石，同時(shí)隨著刀盤的旋
現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 2021年6期2021-07-27
- TMB隧道掘進(jìn)機(jī)盾構(gòu)刀圈改進(jìn)性研究
B隧道掘進(jìn)機(jī)盾構(gòu)刀圈改進(jìn)性研究劉暢（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都探礦機(jī)械廠，四川 成都 610000）隨著軌道交通的發(fā)展，隧道施工的效率日益重要。TBM隧道掘進(jìn)機(jī)作為山體巖石隧道施工的重要工具，其所用刀具的好壞直接影響工程進(jìn)度。國(guó)內(nèi)TBM隧道掘進(jìn)機(jī)所用盾構(gòu)刀圈在進(jìn)行硬巖、次硬巖隧道施工時(shí)易失效、破損，作業(yè)效果略顯不佳。針對(duì)此種情況，主要對(duì)盾構(gòu)刀圈的使用環(huán)境、刀體材料、硬質(zhì)合金、耐磨層材料進(jìn)行全面分析研究，以提高TBM盾構(gòu)刀圈在硬巖、次硬巖隧道施工中的使用效
科技與創(chuàng)新 2021年6期2021-04-13
- 高性能TBM滾刀刀圈的應(yīng)用
影響TBM 滾刀刀圈使用壽命的因素很多，我們對(duì)國(guó)內(nèi)外不同廠家的刀圈做了各種性能檢測(cè)，并對(duì)不同工況下掘進(jìn)過程中的刀圈失效形式做了大量的分析和總結(jié)，最后從原材料的成分、生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行了研究，開發(fā)出了新型的高性能盤型滾刀，本文重點(diǎn)介紹公司生產(chǎn)的高性能TBM 滾刀刀圈的特殊性能。1 TBM 滾刀刀圈的材料及生產(chǎn)工藝1.1 刀圈的材料為了提高TBM 滾刀刀圈對(duì)于復(fù)雜巖層的適應(yīng)性，既要保證刀圈擁有較高的硬度，同時(shí)要具有較高的沖擊韌性。多年來吉林省維爾特隧道裝備有限
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2021年1期2021-03-25
- TBM滾刀刀圈裝配最優(yōu)過盈量研究
摩擦作用，而滾刀刀圈隨著刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)完成公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又要在掌子面上受摩擦力的作用做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，消耗量巨大[1～3]。滾刀刀圈和刀轂之間通過過盈配合的方式連接，滾刀刀圈和刀轂間過盈量的大小主要通過經(jīng)驗(yàn)判斷，其大小直接影響滾刀的服役壽命。國(guó)內(nèi)TBM 領(lǐng)域的專家對(duì)滾刀的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究，劉暢[4～5]等對(duì)TBM 刀盤不同位置滾刀動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析特性進(jìn)行分析；楊揚(yáng)[6～7]等采用ANSYS 工具對(duì)TBM 刀盤動(dòng)力特性分析；劉洪斌[8～9]等對(duì)不同貫入度下TBM 盤形組合滾
建筑機(jī)械化 2021年2期2021-03-20
- 盾構(gòu)機(jī)硬巖掘進(jìn)時(shí)滾刀異常損耗的控制方法
損壞嚴(yán)重，大部分刀圈基本屬于報(bào)廢狀態(tài)。右線盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)于第702 環(huán)接觸上軟下硬地層，第710 環(huán)進(jìn)入全斷面硬巖，掘進(jìn)至第737 環(huán)時(shí)開倉(cāng)換刀。此次更換下的刀具損壞嚴(yán)重，刀圈基本屬于報(bào)廢狀態(tài)。刀圈損壞情況見統(tǒng)計(jì)表1。表1 刀圈損壞情況統(tǒng)計(jì)表2 刀具磨損情況匯總由表2 可知，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的滾刀異常損壞情況以刀圈偏磨、刀圈崩裂為主要表現(xiàn)，中心滾刀損壞率為100%，同時(shí)伴有軸承損壞的情況。此次刀具的更換周期為盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入硬巖段掘進(jìn)約50 環(huán)。3 原因分析盾構(gòu)機(jī)
設(shè)備管理與維修 2020年23期2021-01-04
- 隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀刀圈刃部的無損檢測(cè)方法
1）0 結(jié)語(yǔ)滾刀刀圈是全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀具的關(guān)鍵零件，在隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中起著舉足輕重的作用，因此要求其具有高硬度、高耐磨性、高沖擊韌性等綜合力學(xué)性能，且滾刀刀圈內(nèi)部不允許有裂紋、夾雜、折疊、結(jié)疤、層狀斷口、非金屬夾雜、碳化物偏析、縮管殘余、龜裂、晶粒不均等缺陷。滾刀刀圈在極其惡劣工作環(huán)境下，其中任何一種缺陷的存在會(huì)使?jié)L刀刀圈出現(xiàn)非正常磨損、卷邊、崩刃和斷裂等失效形式。對(duì)盤形滾刀刀圈進(jìn)行超聲波體積探傷的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域是外刃部，外刃部是承擔(dān)破巖功能的核心區(qū)域
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2020年4期2020-12-31
- 基于CSM模型的TBM滾刀受力預(yù)測(cè)公式
的扭矩所提供）、刀圈在貫入到巖石中受到側(cè)向壓力FN（這兩個(gè)力近似乎平行）。其受力如圖1所示。圖1 滾刀破巖受力示意圖2.2 基于CSM模型刀具受力的分析CSM 模型如下式中Ft——推進(jìn)過程中所受的合力；R——滾刀的半徑；θ——刀刃角；T——滾刀刀尖寬度；ψ——刀尖壓力分布系數(shù)；φ——滾刀與巖石的接觸角；p——破碎區(qū)的任意一點(diǎn)壓力；p0——巖石破碎區(qū)的基本壓力，p0=f（σc，σt，S，T，R，p）。式中C——無量綱系數(shù)，與刀刃角的形狀有關(guān)，C≈2.12；σ
建筑機(jī)械化 2020年12期2020-12-30
- 復(fù)雜地況下TBM掘進(jìn)應(yīng)對(duì)措施分析
掘進(jìn)效率。①降低刀圈硬度。TBM的刀圈在掘進(jìn)過程中遇到埋深大的硬巖以及斷層較多的情況，刀具的受力會(huì)很大，若刀具抗沖擊能力低，刀具會(huì)損壞。刀具的抗沖擊能力與刀具硬度有關(guān)，硬度越低，刀具抗沖擊能力越好。因此，通過降低刀圈硬度，刀圈在復(fù)雜地質(zhì)情況下的適用性增強(qiáng)，使刀圈在TBM掘進(jìn)過程中更耐用，提高TBM掘進(jìn)效率。②增加刀圈的寬度。TBM的刀圈在面對(duì)硬巖時(shí)，會(huì)受到很大的沖擊力，但是刀圈很薄時(shí)，面對(duì)大的沖擊力時(shí)會(huì)抵抗不住，導(dǎo)致刀圈崩裂，增加刀圈寬度，在刀圈面對(duì)硬巖時(shí)
商品與質(zhì)量 2020年6期2020-11-27
- TBM滾刀刀圈材料合金成分對(duì)組織和耐磨性能的影響
上安裝的盤形滾刀刀圈直接與巖體相互作用，滾刀貫入巖體滾動(dòng)擠壓，巖石表面產(chǎn)生局部變形并出現(xiàn)微觀裂紋，隨著擠壓力增大，微觀裂紋發(fā)展成為主裂紋并貫通，形成巖片破碎[1-2]。而在此過程中，大載荷、強(qiáng)沖擊的工作環(huán)境極易引起刀圈的磨損，特別是在掘進(jìn)高磨蝕性巖層時(shí)，滾刀磨損更為嚴(yán)重[3]。滾刀刀圈的耐磨性能成為制約刀具使用壽命的主要因素[4]。目前，國(guó)內(nèi)外大多采用類H13材料制作滾刀刀圈，綜合性能較好，可承受一定的沖擊，但通過熱處理難以實(shí)現(xiàn)將該材料硬度提高到洛氏硬度6
- 小斷面TBM 施工中的刀具損耗分析
韌度。刀具主要由刀圈、刀體、刀軸、軸承、浮動(dòng)金屬環(huán)密封、端蓋、刀圈軸向擋圈、軸承調(diào)整螺母等組成。單滾刀有1個(gè)刀圈和刀體、1對(duì)軸承、2 組密封和2 組端蓋；雙滾刀有2個(gè)刀圈和刀體、2 對(duì)軸承、4 組密封、3 個(gè)端蓋（含中間端蓋）。盤形滾刀的破巖形式屬于楔入式滾壓破碎，刀尖壓入巖體。當(dāng)壓力大于巖石的抗壓強(qiáng)度時(shí)，與刀尖接觸部位的巖石被壓碎，在刀尖前形成一壓碎區(qū)。壓碎區(qū)向外形成的壓力，使壓碎區(qū)的周邊產(chǎn)生裂紋，裂紋隨壓力增加而擴(kuò)展，直到碴片形成而剝離，完成一個(gè)成碴過
機(jī)電工程技術(shù) 2020年7期2020-08-26
- 盾構(gòu)滾刀斷裂失效分析
進(jìn)效率。盤形滾刀刀圈的失效形式通常有正常磨損、刀圈偏磨、刀圈崩裂及刀圈移位或脫落。國(guó)內(nèi)外許多研究者對(duì)滾刀刀圈的不同失效形式進(jìn)行了研究。Frenzel 認(rèn)為過沖擊載荷和熱處理缺陷導(dǎo)致了刀圈斷裂[1]；趙金華等人認(rèn)為國(guó)產(chǎn)刀圈磨損主要是因?yàn)轱@微切削轉(zhuǎn)變?yōu)槠趧兟?，進(jìn)口刀圈主要是因?yàn)榍邢骼鐪献冃纹赱2]；Paez 認(rèn)為高應(yīng)力會(huì)使刀圈表面疲勞甚至斷裂[3]。為研究盤形滾刀失效的原因，筆者從現(xiàn)場(chǎng)帶回了失效的滾刀試樣，采用高頻紅外C-S 分析儀、ICP-OES、沖擊試
建筑機(jī)械化 2020年7期2020-08-15
- 盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)距離高磨蝕性巖層中刀具磨損的數(shù)據(jù)分析
損形式表現(xiàn)為滾刀刀圈各處磨損量基本相同，刀具磨損后圓度未發(fā)生大的改變，磨損超過一定極限即判定滾刀失效，需要進(jìn)行更換，這種磨損在滾刀磨損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中占比最高。（2）非線性磨損。這種磨損形式表現(xiàn)為滾刀刀圈圓周各處磨損程度不同，施工現(xiàn)場(chǎng)通稱偏磨。（3）結(jié)構(gòu)失效破損。這種損壞形式表現(xiàn)為盾構(gòu)滾刀刀圈變形、脫落、崩裂、碎裂，滾刀軸承碎裂、卡死，刀座斷裂脫落等破壞形式。2 本項(xiàng)目盾構(gòu)機(jī)滾刀失效的幾種主要形式2.1 線性磨損失效有相當(dāng)比例的刀具是均勻磨損達(dá)到限值正常更換的，
中國(guó)設(shè)備工程 2020年15期2020-07-29
- 基于MATLAB/Simulink的TBM邊滾刀動(dòng)力學(xué)模型及振動(dòng)分析
邊滾刀就需要更換刀圈，其平均壽命只有正面滾刀的1/5[1-2]。陳饋[3]統(tǒng)計(jì)了重慶過江隧道盾構(gòu)刀具磨損情況,發(fā)現(xiàn)邊滾刀的報(bào)廢量大于中心滾刀。Hassanpour等[4-5]統(tǒng)計(jì)了伊朗Karaj輸水隧道工程的換刀情況，結(jié)果顯示邊滾刀的磨損最為嚴(yán)重。硬巖地層中，邊滾刀滾壓巖石產(chǎn)生劇烈沖擊振動(dòng)。工程實(shí)踐表明，邊滾刀較大的安裝傾角使其除了承受垂向力外還承受著較大的軸向載荷與傾覆力矩，惡劣的受載條件極易引起刀圈偏移、斷裂、擋圈移位、軸承過載和密封失效等一系列問題，
隧道建設(shè)(中英文) 2020年6期2020-07-03
- 小直徑長(zhǎng)距離泥水盾構(gòu)滾刀失效分析以及改進(jìn)措施
滾刀主要由刀體、刀圈、軸承、密封件等部件構(gòu)成，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 盤形滾刀結(jié)構(gòu)裝配示意圖盤形滾刀切削破巖過程中，破巖力上下波動(dòng)變化，同時(shí)伴有大量巖渣產(chǎn)生的現(xiàn)象。滾刀破巖過程大致如下：滾刀侵入巖石時(shí)，巖石中的微裂紋由于滾刀的接觸作用被壓實(shí)閉合，同時(shí)破巖力持續(xù)變大。當(dāng)滾刀刀刃進(jìn)一步侵入所引起的應(yīng)力超過巖石自身強(qiáng)度，巖石就會(huì)產(chǎn)生破壞失效。滾刀正下方的巖石最先發(fā)生失效，然后被擠壓形成密實(shí)核，被壓實(shí)的密實(shí)核將能量傳遞到附近區(qū)域產(chǎn)生新的裂紋，側(cè)向裂紋延伸到臨空面
機(jī)電工程技術(shù) 2020年5期2020-06-21
- 滾刀刀圈過盈量配合研究
與巖石接觸，滾刀刀圈主要受到巖石的沖擊和摩擦作用。刀圈和刀轂間過盈量的配合非常關(guān)鍵，過盈量大則刀圈內(nèi)應(yīng)力大，刀圈容易發(fā)生崩塊、斷裂現(xiàn)象；過盈量小則刀圈和刀轂間產(chǎn)生的軸向摩擦力小，刀圈容易發(fā)生移位現(xiàn)象，因此滾刀刀圈和刀轂之間過盈量的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核十分重要?？茖W(xué)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核是滾刀可靠運(yùn)行的保障，同時(shí)也為刀圈、刀轂加工制造提供依據(jù)。1 刀盤中各滾刀受力狀態(tài)分析1.1 滾刀受力狀態(tài)分析刀盤上滾刀所受沿隧道方向的力如圖1所示，其計(jì)算公式為圖1 滾刀受力狀態(tài)示意圖
建筑機(jī)械 2020年3期2020-04-22
- 電火花數(shù)控線切割加工方法和表面粗糙度對(duì)刀圈沖擊功的影響
道掘進(jìn)機(jī)用的滾刀刀圈來說，要求其不僅要有高的硬度、強(qiáng)度，還需要有良好的沖擊韌性，因此，金屬夏比沖擊試驗(yàn)是刀圈理化實(shí)驗(yàn)不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容。金屬夏比沖擊試驗(yàn)是應(yīng)用最廣泛的一種測(cè)定金屬材料韌性的傳統(tǒng)性能試驗(yàn)，也是評(píng)定金屬材料在沖擊載荷下韌性的重要手段之一。金屬材料的力學(xué)性能，除了要求具有足夠的強(qiáng)度、硬度和塑性之外，還應(yīng)具有一定的韌性，即在一定條件下受到?jīng)_擊載荷時(shí)，具有在斷裂過程中吸收足夠能量的能力，以保證金屬構(gòu)件及零件的安全性。夏比擺錘沖擊試驗(yàn)是將規(guī)定幾何形狀的
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2020年1期2020-04-10
- 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中刀具損壞及維修措施探討
下4 種。（1）刀圈磨損。盾構(gòu)機(jī)中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)單邊磨損問題，其主要原因是刀圈部分出現(xiàn)了問題，如滾刀不再轉(zhuǎn)動(dòng)。盾構(gòu)機(jī)多邊磨損問題也與滾刀有關(guān)，如滾刀刀圈結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固以及轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定等。（2）刀圈斷裂。刀圈在運(yùn)行過程中，隨著盾構(gòu)機(jī)動(dòng)力的增加，其受到的沖擊力也不斷增加，導(dǎo)致刀具的刀刃開裂，如果盾構(gòu)機(jī)沒有及時(shí)停止作業(yè)，刀體會(huì)在沖擊力的作用下從刀圈上脫落下來。另外，如果施工人員沒有事先進(jìn)行地質(zhì)分析、盲目選擇了錯(cuò)誤規(guī)格的刀圈，也會(huì)導(dǎo)致刀圈斷裂。（3）軸承以及密封裝置的損壞。
設(shè)備管理與維修 2020年16期2020-02-15
- 針對(duì)軟土地層基巖凸起大直徑盾構(gòu)刀盤選型分析
剃度硬度重型光面刀圈、重型加密扁齒刀圈兩種刀具配置方案：（1）方案一：剃度硬度重型光面刀圈。①采用刃厚22mm 圓頂重型刀圈，R8 或者R9 圓弧過渡。刃口截面為斜度不大的梯形,其截面近似于等截面。刀圈在磨損過程中，其寬度及與巖石接觸面積變化不大，對(duì)推進(jìn)力的增加和貫入度的影響較小，可以同時(shí)兼顧破巖與耐磨性。②采用剃度硬度刀圈，其沖擊功相比整體硬度刀圈可提高一倍，可以增強(qiáng)刀圈抗沖擊能力。表2 重型扁齒滾刀與光面滾刀對(duì)比案例分析（2）方案二：重型加密扁齒刀圈。
中國(guó)設(shè)備工程 2019年23期2020-01-01
- 基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀磨損預(yù)測(cè)
巖塊沖擊等作用，刀圈不可避免地會(huì)發(fā)生磨損，包括正常磨損和非正常損壞：正常磨損是指刀圈在直徑方向均勻減少的過程；非正常損壞主要包括刀圈斷裂、崩刃、卷刃、偏磨等.當(dāng)刀圈正常磨損量達(dá)到一定程度或發(fā)生非正常損壞后，就必須進(jìn)行滾刀更換，否則會(huì)加重刀盤上其他刀具負(fù)載，加劇刀具磨損，甚至造成整盤刀具報(bào)廢.據(jù)統(tǒng)計(jì)，滾刀更換中，正常磨損占90%以上[5-7].頻繁換刀會(huì)造成兩個(gè)不利后果：占用掘進(jìn)時(shí)間，降低設(shè)備利用率，從而影響施工進(jìn)度；刀圈及滾刀價(jià)格高，大量換刀會(huì)顯著增加施工
西南交通大學(xué)學(xué)報(bào) 2019年6期2019-12-16
- 基于磨料磨損的盤形滾刀刀圈磨損模型
損傷過程，工程中刀圈磨損形式隨時(shí)間、工況和地質(zhì)的變化而變化，往往是多種磨損形式并存，磨損形式主要為磨料磨損和疲勞磨損[2]，但通常是一種磨損形式起主導(dǎo)作用。大量研究表明，盤形滾刀刀圈磨損的主要機(jī)理為磨料磨損，該磨損分為塑性變形和脆性斷裂兩種磨損去除機(jī)制[3]。磨損是涉及材料、幾何尺寸以及接觸等非線性的復(fù)雜動(dòng)態(tài)過程。不同的工程、施工方法和地質(zhì)環(huán)境都會(huì)使隧道有所差異，致使刀具磨損情況不同。趙戰(zhàn)欣[4]通過分析秦嶺隧道施工數(shù)據(jù)，定性地研究了掘進(jìn)距離、刀具位置和地
中國(guó)機(jī)械工程 2019年15期2019-08-21
- 盾構(gòu)機(jī)刀具的分類與布置
分盾構(gòu)機(jī)的滾刀由刀圈、刀體、刀軸、浮動(dòng)密封和端蓋組成，以及配合刀具使用的刀座[2]。滾刀現(xiàn)在應(yīng)用的規(guī)格主要是：12英寸、14英寸、17英寸和19英寸四種，其中17英寸最常用[3]。滾刀的刀圈作為滾刀的最重要部件，決定了滾刀應(yīng)用的地形。滾刀的性能(如破巖力，切入深度、破巖效率、能量消耗等)主要受刀圈的材料、結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)等的影響，當(dāng)然巖石的物理力學(xué)性質(zhì)也是主要影響因素[4]，圖2為滾刀的三視圖。圖2 滾刀的三視圖滾刀刀圈主要有尖頂刀圈、圓弧頂刀圈和平頂刀圈[
重型機(jī)械 2019年2期2019-04-28
- 鍛壓刀圈理化試驗(yàn)分析研究
。本文通過對(duì)鍛壓刀圈材料材質(zhì)分析，拉伸試驗(yàn)，三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，為進(jìn)一步深入研究鍛壓刀圈的性能提供技術(shù)支持。1 元素成分分析采用德國(guó)布魯克公司制造的Q2型直讀光譜儀，對(duì)刀圈材料的化學(xué)元素組成進(jìn)行了測(cè)試，主要元素分析結(jié)果見表1。2 材料的抗拉強(qiáng)度測(cè)試從拉伸圖上找出試驗(yàn)過程中的最大力值Fm，將其除以試樣原始橫截面積So，即得到抗拉強(qiáng)度Rm。 Fm為28274N，試樣直徑d為φ4mm。表1 鋼材元素組成百分比3 三點(diǎn)彎曲測(cè)試采用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲方式對(duì)圓形或
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2018年2期2018-11-06
- 盾構(gòu)機(jī)滾刀渦流檢測(cè)的仿真設(shè)計(jì)
惡劣，掘進(jìn)時(shí)滾刀刀圈容易磨損。隨著滾刀刀圈磨損加重，它將進(jìn)入失效狀態(tài),如果這些磨損狀況嚴(yán)重的滾刀不能及時(shí)更換，就會(huì)加重剩余滾刀的磨損，形成惡化循環(huán)[1]。根據(jù)塞卡耐磨性指數(shù)CAI和滾刀在刀盤上的位置進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，受到很多其它干擾，檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確[3]。盾構(gòu)施工中滾刀的磨損狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)已成為國(guó)外挖掘設(shè)備制造商研究的核心技術(shù)。因此，通過仿真設(shè)計(jì)提出渦流線圈優(yōu)化方案，并建立對(duì)應(yīng)的在線檢測(cè)平臺(tái)，使得施工人員能夠了解滾刀磨損狀態(tài)。2 滾刀磨損渦流檢測(cè)原理電渦流位移傳
電子世界 2018年13期2018-07-23
- 基于數(shù)值模擬的盾構(gòu)機(jī)滾刀仿真分析研究
BAQUS來進(jìn)行刀圈在破巖過程中的受力及破壞情況模擬和分析。將滾刀輸入相關(guān)參數(shù)進(jìn)行建模，通過受力分析可以得到滾刀受力區(qū)的應(yīng)力云圖，可以清楚地看到刀圈的受力區(qū)中每個(gè)地方的應(yīng)力狀況。3.3.1.正面滾刀受力分析與建模圖2為正面滾刀刀圈受力區(qū)應(yīng)力云圖，可以清楚地看到刀圈的受力區(qū)應(yīng)力最大的地方出現(xiàn)在受力區(qū)沿應(yīng)力方向的最末端處，此處的應(yīng)力大概為180 MPa。由于刀圈的材料為硬質(zhì)合金，抗壓強(qiáng)度為1450 MPa，能夠承受該種情況下的巖石作用力，即該種情況下正面滾刀刀
石油天然氣學(xué)報(bào) 2018年3期2018-07-16
- 以全斷面硬巖為主的復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤及刀具配置技術(shù)研究
好的貫入度；滾刀刀圈損壞，齒刀脫落，卡死刀盤；甚至發(fā)生刀盤卡死的現(xiàn)象；造成極大的成本增加和浪費(fèi)。（2）刀盤和刀具改進(jìn)主要措施①取消齒刀設(shè)計(jì)，減少由于硬石塊打掉齒刀引起的滾刀等其他刀具的非正常損壞；②在刀盤直徑、強(qiáng)度、開口率等基本參數(shù)不改變的前提下，通過改變滾刀外形尺寸，增加滾刀數(shù)量、提高刀盤整體破巖能力；③針對(duì)全斷面巖層和復(fù)合地層，優(yōu)化滾刀刀圈外形和固定方式，提高滾刀貫入度和正常使用時(shí)間。減少換刀次數(shù)，提高施工進(jìn)度，進(jìn)而節(jié)約施工成本。4 優(yōu)化措施工作原理（
建材與裝飾 2018年21期2018-05-23
- LD鋼TBM滾刀刀圈破損失效分析
鍵部件LD鋼滾刀刀圈頻繁發(fā)生早期磨損、開裂。由此導(dǎo)致的停機(jī)、換刀直接嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度，并大大增加了施工成本。通過施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得知，隧道沿線地質(zhì)組成較復(fù)雜，施工區(qū)第一段主要為凝灰?guī)r，第二段主要為花崗巖。采樣兩種巖石進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，測(cè)得凝灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度為58.92 MPa，抗拉強(qiáng)度為4.32 MPa，是中等堅(jiān)硬巖石(25～100 MPa)；花崗巖抗壓強(qiáng)度為132.45 MPa，抗拉強(qiáng)度為8.36 MPa，是較堅(jiān)硬及堅(jiān)硬巖石(>100 MPa)。該盤形滾刀刀圈的
機(jī)械研究與應(yīng)用 2018年2期2018-05-10
- 重慶地區(qū)泥巖條件下TBM滾刀偏磨研究
正常的損壞，如：刀圈偏磨、刀圈斷裂、刀圈卷刃、軸承密封損壞等其他原因被更換掉。2.1 正常磨損正常磨損是指滾刀刀圈磨損均勻，滾刀刀圈的圓周部位的磨損程度大概是均勻一致的，這種磨損形式為在TBM掘進(jìn)過程中比較常見。對(duì)于正常磨損的滾刀，經(jīng)過更換刀圈修理后，可以從新安裝使用。2.2 非正常磨損（1）刀圈偏磨。在 TBM掘進(jìn)過程中常出現(xiàn)，往往滾刀刀圈被磨損成一條或幾條弦。（2）刀圈斷裂。由于掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置不對(duì)，使?jié)L刀刀圈因?yàn)榫植渴芰^載，從而使刀圈應(yīng)力集中，發(fā)生斷裂
四川水泥 2018年2期2018-03-28
- 盾構(gòu)刀具管理技術(shù)分析
1、圖2）。滾刀刀圈的剛度值較大，而刀體剛度相對(duì)較低，在運(yùn)輸至盾構(gòu)機(jī)途中要求管理人員對(duì)刀具的運(yùn)輸進(jìn)行嚴(yán)格管控，嚴(yán)禁工人野蠻搬運(yùn)，運(yùn)送途中滾刀上不能放置重物，采取有效隔離措施防止因顛簸等情況導(dǎo)致滾刀相互碰撞，杜絕不必要的損失。圖1 刀具成排放置圖2 中心刀放置為加強(qiáng)成本管控，做到材料出入有據(jù)可查，施工企業(yè)制定完善的刀具出入庫(kù)及維修流程；編制相應(yīng)的表格，如：刀具出庫(kù)記錄表、刀具返廠檢查表、刀具維修記錄表等，做到刀具出入有據(jù)可循。同時(shí)，實(shí)時(shí)跟蹤記錄各品牌刀具在不
設(shè)備管理與維修 2017年5期2018-01-02
- 盤形滾刀刀圈軋制數(shù)值模擬研究
000)盤形滾刀刀圈軋制數(shù)值模擬研究王輝平1, 2(1. 硬質(zhì)合金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 株洲 412000； 2. 株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司， 湖南 株洲 412000)盤形滾刀工況條件差、換刀成本高，生產(chǎn)廠家對(duì)刀圈的性能要求越來越嚴(yán)格。為了提高刀圈質(zhì)量，針對(duì)TBM中43.2 cm(17英寸)盤形滾刀刀圈，采用軋制成形工藝，運(yùn)用塑性成形軟件，建立盤形滾刀軋制過程數(shù)值模型，通過有限元仿真分析滾刀成形的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)，并對(duì)不同參數(shù)對(duì)成形過程的影響進(jìn)行研究。研
隧道建設(shè)(中英文) 2017年11期2017-12-11
- 不同巖石特性下TBM滾刀刀圈磨損性能
特性下TBM滾刀刀圈磨損性能夏毅敏1，周明1，毛晴松2，朱宗銘1,3，張旭輝1(1.中南大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083； 2.中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016； 3.長(zhǎng)沙學(xué)院 機(jī)電工程系，湖南 長(zhǎng)沙 410003)為了研究巖石特性對(duì)TBM滾刀刀圈磨損的影響，本文基于TBM滾刀性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，利用與實(shí)際TBM滾刀刀圈性能相同的滾刀刀圈試樣，開展了滾刀刀圈試樣與5種TBM工程典型巖石的對(duì)摩實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：隨著對(duì)摩巖石抗壓強(qiáng)度的升
哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2017年9期2017-10-17
- 高品質(zhì)TBM滾刀刀圈材料及生產(chǎn)工藝
中，刀盤上的滾刀刀圈與巖石直接接觸，刀圈在縱向推力的作用下，通過碾壓作用對(duì)巖石進(jìn)行破碎。滾刀刀圈是TBM施工的關(guān)鍵部件和易損部件，在施工過程中工作環(huán)境惡劣，消耗量極大，且因刀具失效而造成頻繁停機(jī)換刀，增加了施工成本，減慢了施工進(jìn)度。為減少停機(jī)換刀次數(shù)，降低刀圈的消耗，吉林省維爾特隧道裝備有限公司開發(fā)出了高性能滾刀刀圈材料。1 盤型滾刀刀圈的失效分析盤型滾刀刀圈在破巖過程中，不僅承受到很大的徑向破巖力，同時(shí)又經(jīng)受巖石中硬礦物相的劇烈摩擦，因此，在掘進(jìn)過程中會(huì)
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2017年4期2017-05-11
- 盾構(gòu)H13E刀圈的熱處理工藝研究
用于制造盾構(gòu)滾刀刀圈。文獻(xiàn)[1]對(duì)滾刀的失效形式及H13鋼刀圈胚做了簡(jiǎn)要分析，文獻(xiàn) [2-3]對(duì)刀圈用5Cr5MoSiV1鋼的熱處理特性及熱處理工藝進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[4]介紹了國(guó)內(nèi)外刀圈4Cr5 MoSiV1、40CrNiMo、5Cr5MoSiV、50CrMoV、6Cr4Mo2W2V、9Cr2Mo等材料的化學(xué)成分及熱處理工藝。由于H13鋼刀圈在盾構(gòu)掘進(jìn)中存在不耐磨、開裂、崩裂等問題，本文通過對(duì)H13鋼的缺點(diǎn)進(jìn)行剖析，并對(duì)改善成分后的H13E鋼的性能進(jìn)行分析
鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 2017年4期2017-05-11
- TBM盤形滾刀磨損預(yù)測(cè)模型
處仿真預(yù)測(cè)的滾刀刀圈正面及側(cè)面磨損值與實(shí)測(cè)值的平均相對(duì)誤差分別為18%和30%。刀刃逐漸磨損成尖形，所得磨損形態(tài)與工程實(shí)際觀測(cè)相吻合。TBM；盤形滾刀；磨損預(yù)測(cè)；數(shù)值仿真全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)目前廣泛應(yīng)用于巖石地層的隧道開挖，盤形滾刀作為TBM破巖的核心部件，在開挖過程中需要承受極大的推進(jìn)力以及與巖石之間的摩擦力，極易產(chǎn)生嚴(yán)重磨損[1]。大量的工程數(shù)據(jù)表明：掘進(jìn)機(jī)刀具檢查、更換等作業(yè)時(shí)間占施工總時(shí)間的30%~40%[2]，因此，提高其磨損壽命是TB
- 砂卵石地層盾構(gòu)刀具的適應(yīng)性分析
大量的滾刀偏磨、刀圈斷裂等非正常磨損。由此帶來的頻繁換刀、地層加固等一系列問題，導(dǎo)致施工成本巨大。2.1 啟動(dòng)扭矩大在砂卵石地層中掘進(jìn)，由于開挖面松散，不能提供足夠大的反力克服滾刀本身的啟動(dòng)扭矩以及土倉(cāng)內(nèi)渣土的摩擦阻力力矩和刀箱內(nèi)渣土的阻力力矩，造成滾刀不轉(zhuǎn)，導(dǎo)致偏磨。2.2 刀體變形在整體松散的砂卵地層，不但刀圈的磨損，而且刀體的表面也磨損嚴(yán)重，特別是因富含石英的砂粒和堅(jiān)硬的鵝卵石，對(duì)刀圈和刀體都產(chǎn)生巨大的磨蝕。對(duì)于直徑為6.28m的刀盤，邊緣滾刀的線速
大科技 2016年21期2016-08-09
- TBM滾刀刀圈磨損量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1)?TBM滾刀刀圈磨損量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鄭 偉1，趙海鳴1，蘭 浩1，2，譚 青1，舒 標(biāo)1，夏毅敏1(1.中南大學(xué)，高性能復(fù)雜制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410083；2.湖南師范大學(xué)工程與設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410081)為了在TBM(Tunnel Boring Machine)破巖過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盤形滾刀的磨損量，設(shè)計(jì)了一種基于電渦流傳感器的TBM滾刀刀圈磨損量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用電渦流傳感器將磨損前后滾刀刀圈與傳感器之間的距離轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)調(diào)理后送
儀表技術(shù)與傳感器 2015年2期2015-06-07
- 盾構(gòu)刀具關(guān)鍵技術(shù)及其最新發(fā)展
破巖刀具。主要由刀圈、刀體、刀軸、軸承、金屬浮動(dòng)密封環(huán)、刀蓋及聯(lián)接螺栓等組成。滾刀按刀圈外徑規(guī)格一般分為 12″，15.5″，17″及 19″等系列(如表1所示)。目前國(guó)內(nèi)地鐵盾構(gòu)所用刀具主要為17″;成都地鐵盾構(gòu)使用的18″正滾刀，增加了刀體兩端厚度、堆焊了耐磨層，有效增加了滾刀的破巖與耐磨效果，增加了滾刀的使用壽命，減少了換刀次數(shù)。表1 滾刀尺寸系列Table 1 Hob size series根據(jù)刀刃的形狀，滾刀可分為齒形滾刀(鋼齒和球齒，如圖1所示
隧道建設(shè)(中英文) 2015年3期2015-05-06
- 基于LS－DYNA的19英寸盤形滾刀仿真分析與優(yōu)化
7英寸滾刀相比，刀圈與巖石接觸面積是后者的1．05倍，刀圈破巖效率更高；刀圈最大磨損體積增加38%，刀圈使用壽命更長(zhǎng)；軸承額定載荷提高，地質(zhì)適應(yīng)性能更好，故采用大直徑滾刀是大斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展方向［2－3］。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)17英寸盤形滾刀做了大量的研究，對(duì)19英寸盤形滾刀性能研究較少。Roxborough［4］、Sanio［5］、Rostami J［6］、中南大學(xué)吳峰［7］等學(xué)者針對(duì)楔形刀圈和常截面刀圈滾刀進(jìn)行研究，提出了多種滾刀破巖力計(jì)算模型；吳起
- 基于磨料磨損的TBM滾刀磨損預(yù)測(cè)研究①
了施工進(jìn)度。滾刀刀圈失效形式包括正常磨損、非正常磨損、卷邊、打刃、移位和崩裂等損壞形式，正常磨損為滾刀刀圈損壞的主要形式［1－2］。在滾刀的磨損以及磨損預(yù)測(cè)方面的研究，科羅拉多礦業(yè)學(xué)院模型(CSM)［3］根據(jù)不同巖石對(duì)滾刀刀圈的不同磨損程度提出磨蝕性指數(shù)(CAI)來預(yù)測(cè)滾刀壽命。挪威科技大學(xué)模型(NTU)［4］提出滾刀壽命指數(shù)(CLI)，即用一個(gè)特定的磨耗值(AV)來預(yù)測(cè)滾刀壽命。王禮惠等［5］運(yùn)用比能法，根據(jù)實(shí)際施工數(shù)據(jù)的變化來預(yù)測(cè)滾刀刀圈半徑的減少量。
鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào) 2014年4期2014-09-21
- 影響盾構(gòu)機(jī)滾刀使用壽命的因素分析
破巖能力的強(qiáng)弱由刀圈的強(qiáng)度和刃口形狀決定(刃口有圓弧形和方口形兩種，刀圈分為普通刀圈和重形刀圈)。充分證明更換新刀圈之后掘進(jìn)比較困難，因?yàn)?span id="j5i0abt0b" class="hl">刀圈刃口只有磨損后才能達(dá)到最佳破巖狀態(tài)。由此可見方口形刀圈的刃口要磨損與圓弧形刀圈磨損成相比較困難，所以在現(xiàn)該地層圓弧形刀圈更有利于破巖。第2點(diǎn):偏磨位置刀具的正確安裝。刀具偏磨是盾構(gòu)掘進(jìn)中常見的磨損形式之一，偏磨的形式有單邊磨、多邊磨兩種，其中影響刀具安裝的主要是單邊磨。單邊磨損過的刀具，在開挖面刀具軌跡線位置會(huì)出現(xiàn)一
山西建筑 2014年20期2014-08-21
- 淺談單護(hù)盾TBM刀具的磨損
護(hù)盾TBM使用的刀圈是意大利palmieri的品牌。標(biāo)注鋼刀圈的硬度400kg/cm2。2.1 滾刀受力及破巖機(jī)理滾刀在滾壓巖石的過程中，刀刃與巖石之間主要都存在兩個(gè)方向相互作用力。1）法向推壓力FN，指向開挖面，由刀盤的推力提供。2）切向滾動(dòng)滾壓力FR，指向滾刀切向，由刀盤轉(zhuǎn)矩提供。切向滾動(dòng)滾壓力主要取決于推力、貫入度及滾刀直徑。盤刀直徑一定，貫入度越大，所需滾動(dòng)滾壓力越大；貫入度確定時(shí)，滾動(dòng)滾壓力隨盤刀直徑的增大而減小。TBM工作時(shí)，滾刀在推力作用下緊
建筑機(jī)械化 2014年3期2014-06-30
- 厄瓜多爾CCS項(xiàng)目TBM的刀具維修
n刀具的維修根據(jù)刀圈磨損情況，按刀具更換指導(dǎo)手冊(cè)的要求決定刀具是否需要更換刀圈或重裝。2.1 準(zhǔn)備工作(1)高壓清洗刀具總成整體，去除淤泥，應(yīng)盡可能清理干凈。(2)清理所有零件，去毛刺，清潔所有配合表面。(3)拆除并清理管塞及壓力補(bǔ)償閥。2.2 檢 查(1)如果刀具不能轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具密封管部位漏油或能看見大的金屬塊粒在管塞周圍時(shí)即需要重裝。(2)測(cè)量刀具旋轉(zhuǎn)扭矩，具體步驟如下：①將刀具總成垂直放置。②將扭力環(huán)D7251-T9的六角螺柱向上放置在刀體開口環(huán)末端，
四川水力發(fā)電 2014年4期2014-04-08
- 延長(zhǎng)盾構(gòu)機(jī)刀具使用壽命的措施
力與側(cè)向力,使得刀圈刃尖因劇烈摩擦和沖擊急劇磨損而降低使用壽命,為此必須經(jīng)常進(jìn)行檢查更換,經(jīng)統(tǒng)計(jì)紅花套、黃石盾構(gòu)機(jī)隧道檢查刀具與換刀時(shí)間,分別占隧道工程掘進(jìn)時(shí)間的19.5%,22%,費(fèi)用成本占有18%～23%,不但增加人財(cái)物的消耗量和刀具更換的工作量,降低了有效工作時(shí)間,增加了施工風(fēng)險(xiǎn),還直接導(dǎo)致單位掘進(jìn)成本的提高。1.1 盾構(gòu)機(jī)刀具的種類與用途我們將以AVN2440DS盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行探討,AVN2440DS盾構(gòu)機(jī)刀盤上裝有一組刀具,其中由7個(gè)單滾刀、6個(gè)雙滾
山西建筑 2010年16期2010-08-15