锥面刀盘上盘形滚刀破岩曲线的确定及应用

锥面刀盘是全断面岩石掘进机所用的刀盘形式之一。刀盘形式对其上的破岩刀具的破岩工作状况有一定影响,这可通过对其上的盘形滚刀破岩刃的运动轨迹反映出来。通过对锥面刀盘上盘形滚刀工作状况的分析,建立锥面刀盘上盘形滚刀的运动模型,进而给出其破岩工作刃上破岩点的轨迹曲线,从而分析其工作破岩点的侧滑、轨迹曲线长度及破岩时任意点的运动速度,这不仅是了解锥面刀盘上盘形滚刀破岩石机理的基础,也是全断面岩石掘进机刀盘的选形设计所必需的基础理论。1破岩曲线的确定锥面刀盘上盘形滚刀的工作示意图见图1。设A'为盘形滚刀破岩工作刃上…     

岩石掘进机盘形滚刀前倾及内倾安装的理论探讨

通过对全断面岩石掘进机正安装盘形滚刀破岩过程的分析，提出在刀盘上采用前倾安装或内倾安装的盘形滚刀，对提高盘刀寿命及其破岩效率有一定现实意义。     

全断面岩石掘进机非连续刀盘形变理论及应用研究

全断面岩石掘进机破岩作业过程中,刀盘的弹性变形是振动大、盘形滚刀破岩作业效能下降的主要原因之一。在分析刀盘结构的基础上,提出并建立了全断面岩石掘进机刀盘的弹性变形模型;考虑刀盘中心一般设置中心滚刀,从而将刀盘看成非连续弹性薄板,并以刀盘支撑为夹支及其边缘自由为边界条件,对刀盘弹性变形模型进行了求解。通过实例应用,发现了全断面岩石掘进机破岩作业过程刀盘弹性变形的不均匀性,从而提出了曲面刀盘的概念并提出此曲面刀盘可在刀盘设计、研制过程中实现,从而为增加刀盘刚度、降低全断面岩石掘进机破岩作业振动及提高盘形滚刀破岩作业效能的刀盘设计提供了借鉴。     

全断面岩石掘进机盘形滚刀刃宽和刃角设计方法的探讨

盘形滚刀是全断面岩石掘进机破岩刀具,由于作业环境恶劣,因此寿命较低,是研究的热点。通过将盘形滚刀看成是径向纤维组织组成的盘形构件,且沿整个盘形滚刀刃的受力情况与正在破岩的弧段刃一样,构建了盘形滚刀破岩的工程力学模型。该模型解刃宽与某引进17英寸盘形滚刀完全一致;模型解刃角偏小,其相对误差为20%。将盘形滚刀刃展开,并假设为无限长楔形体,全楔顶受力等同于正在破岩的弧段刃,据此构建了盘形滚刀刃破岩的弹性力学模型,该模型解刃角偏大,与某引进17英寸盘形滚刀刃角相比,相对误差为38.3%。上述研究方法和研究结论可为盘形滚刀设计理论的建立提供借鉴。     

全断面岩石掘进机盘形滚刀破岩机理的探讨

根据全断面岩石掘进机盘形滚刀的工作过程，建立了破岩模型，推导出岩石剥落角，提出了盘形滚刀的破岩是以剪切为主，其次为挤压和张拉，并得到了压痕实验的充分验证。     

全断面岩石掘进机刀盘结构设计的发展与挑战

全断面岩石掘进机刀盘结构设计涉及多学科,极具复杂性和挑战性。通过对已有公开资料的研读和相关工程的调研,发现全断面岩石掘进机的发展——盘形滚刀耐磨容量的提高、背装式换刀技术的实施等对其刀盘结构、强度和刚度提出了更高要求。刀盘是多功能——破岩、拾渣、出渣、方便作业人员进到掘进面及方便运输等的集合体,其结构应是充分实现这样功能的有机整体,即刀盘整体结构布局、设计、刀盘关键参数的确定、盘形滚刀的分布与安装等应以这样功能的充分实现为目标,以围岩、刀盘强度和刚度等约束为条件进行整体有机化设计。这样理念的提出,为全断面岩石掘进机刀盘设计理论的创新发展提供了有益借鉴。     

高压细射流辅助岩巷掘进机在硬岩中的试验

西德采矿研究院与维尔特机械制造公司合作进行了用高压水射流来提高硬岩掘进速度的试验。试验中使用 TB-1-265型维尔特岩石掘进机。在专门设计的刀盘上安装100个高压水喷嘴和14把双刃盘形滚刀,喷嘴和盘刀可组成各种形式。高压喷嘴在岩石面上切割出许多同心圆沟槽,余下的岩石棱由盘形滚刀剪切下来。破岩技术由挤压改变为剪     

岩石掘进机盘形滚刀破岩曲线的表示方法及应用

给出了岩石掘进机盘形滚刀破岩曲线的概念,并进行了定量描述,可为深入认识盘形滚刀的破岩状况及进行盘形滚刀的寿命预测提供理论参考。     

基于CSM模型硬岩滚筒载荷理论研究

相比圆形刀盘,在滚筒式刀盘上安装盘形滚刀更容易实现矩形断面的开挖,该技术有望广泛应用于硬岩矩形隧道施工。以滚筒式刀盘在破岩过程中的力学参数研究为目标,通过建立了滚筒刀盘的数学模型,确立了盘形滚刀切削轨迹的参数方程,得出滚筒刀盘的切削物理参数,结合CSM模型,推导出硬岩滚筒载荷的力学方程。该理论研究,为滚筒式刀盘优化设计和力学预测提供了理论依据。     

岩石跃进破碎特性的研究

分析破岩机械的设计理论,笔者发现对岩石破碎特点及其应用的研究尚不够深入。为此制作了岩石试件,并以全断面岩石掘进机盘形滚刀为破岩刀具进行了压痕试验。试验结果显示,岩石第一次跃进破碎参数收敛性较好,尽管岩石第二次、第三次跃进破碎参数较发散,但是基于岩石跃进破碎规律建立的盘形滚刀预测公式仍较其它预测公式精确。文中还就岩石跃进破碎特点在破岩机械设计、研究上的应用进行了探讨。     

全断面掘进机（TBM1）刀盘总推进力的分析计算

全断面岩石掘进机（TBM）是靠旋转的刀盘带动盘形滚刀，利用盘形滚刀的旋转挤压作用破岩的。TBM掘进系统主要由刀盘、刀盘驱动系统和推进系统等组成，刀盘总推进力的大小决定了TBM的掘进效率，是TBM最重要的参数之一。     

煤矿盘形滚刀岩石破碎试验台设计研究

针对煤矿井下掘进机截割岩石存在磨损严重、破岩效率低的问题,提出了盘形滚刀岩石破碎试验台的研究目的及设计方案。对试验台的主要结构组成、破岩姿态调整装置、石料夹具及测试系统进行了详细的阐述。该试验台能够对不同截割参数盘形滚刀破碎岩石过程进行实验室试验及截割性能分析,为悬臂式掘进机硬岩截割提供试验数据。     

全断面岩石掘进机盘形滚刀推力预测计算研究

通过全断面岩石掘进机盘形滚刀压痕试验及对试验结果进行分析，建立了盘形滚刀推力预测计算公式，并与其它典型盘刀推力预测公式进行了比较，从而为掘进机设计计算提供了依据。     

岩石掘进机盘刀工作点位移量的计算及分析

给出了锥面刀盘、球面刀盘和平面刀盘上盘刀工作点位移量的计算方法及表达式，并进行了分析，从而为全断面岩石掘进机刀盘的选型设计提供理论参考     

全断面岩石掘进机盘形滚刀破岩的动力学分析

分析了全断面岩石掘进机盘形滚刀破岩的相对惯性力，牵引惯性力和哥氏惯性力对盘刀的影响及将盘刀看作定点转动刚体时，对刀盘推力的修正。     

盘形滚刀布置参数的探讨

岩石掘进机发展至今,世界各国的大部份机器都采用了盘形滚刀破碎岩石。掘进机的掘进速度、破岩效果和运行费用等,都和盘形滚刀及其布置参数密切相关。本文就其主要参数——刀间距、偏角和倾角,进行讨论分析。     

岩石掘进机盘形滚刀测绘

为了有利于岩石掘进机盘形滚刀的国产化,文中就盘形滚刀测绘中的若干技术问题进行了探讨,并将实际测绘和理论计算相结合推导了刀圈的过渡圆弧半径。     

隧道掘进机滚刀在刀盘上的固定方式研究

隧道掘进机(TBM)刀盘上的滚刀作为主要的破岩工具,极易磨损、消耗量大而且更换条件恶劣。本文根据目前服役的TBM中滚刀在刀盘上的固定方式进行总结和分析,以方便TBM施工中快速地更换刀具和创新。     

贯入度对TBM滚刀破岩轨迹偏移影响的试验研究

滚刀破岩轨迹偏移影响因素是TBM刀盘结构和刀具布置设计,以及掘进机位姿自动调整的重要的基础研究内容,贯入度则是影响滚刀偏移的一个重要因素。在全断面掘进机国家重点实验室研制的"刀具破岩与耐磨研究试验台"进行滚刀破岩试验基础上,对滚刀轨迹偏移距离进行数据检测、分析和处理,得到了贯入度对滚刀垂直偏移和横向偏移的影响规律。     

CCS型滚刀破岩力影响因素试验研究

全断面掘进机盘形滚刀破岩力影响因素分析是掘进机设计和隧道掘进施工的关键。通过设计三因素三水平正交试验的方法研究了不同滚刀参数和施工工艺参数对CCS型滚刀破岩力的影响,应用极差分析法对试验结果处理得出影响破岩力的主次顺序。根据试验结果得出相对合理的花岗岩地质施工工艺参数,为实际施工提供参考。