特硬岩地质条件下TBM 19寸滚刀隔离环的选配方法

采用TBM施工的工程项目,工程进度、时间和成本控制很大程度上取决于掘进机的工作效率,而TBM工作效率的保证,不仅要求前期优良的刀盘、刀具和整机设计,更重要的是施工过程中正确的刀具维修技术。不正确的刀具维修技术,会严重阻碍掘进机施工进度、降低工程项目的经济效益。从滚刀轴承损坏的表象出发,分析滚刀装配工艺的各环节,根据实际测量与统计结果,科学分析、找出规律,介绍了隔离环的选配及测绘方法,实践证明效果明显,能为相关TBM施工企业提供参考。     

小断面TBM施工中的刀具损耗分析

在TBM施工过程中,刀具是岩石隧道掘进机施工的主要消耗件,对隧道施工的顺利进行和施工成本有很大影响。如能对刀具的消耗进行有效控制,将会很大程度上提高TBM施工效率和降低工程成本。以越南某水电项目TBM施工为背景,通过对刀具失效形式进行研究,并对刀具非正常损坏形式及损坏原因进行了分析。由此可知,刀具损耗受刀具质量、围岩条件、设备运行状况、施工环境等因素影响较大。结合TBM施工过程中所采取的相应措施,为今后TBM施工中降低刀具消耗率提供参考。     

TBM刀盘设计综述

刀盘是TBM的关键部件,是影响TBM掘进效率的决定性因素。分析TBM刀盘的结构形式,根据盘形滚刀的破岩机理和大直径滚刀在现代工程实际中的良好业绩,说明大直径滚刀是TBM发展方向;根据平均刀间距的计算公式,确定滚刀数量及布置方式;根据安装滚刀的线速度计算刀盘最大转速,为TBM刀盘的选型、刀具布置及动力配备提供重要依据。     

高磨蚀地层TBM刀盘洞内快速修复技术

<正>全断面岩石掘进机(TBM)用于长大隧道施工中具有快速、安全、高效等钻爆法不可比拟的优势,但TBM一旦遭遇高磨蚀地层,刀盘刀具的更换与修复将花费大量的成本,如穿越秦岭的西康铁路秦岭隧道,用于滚刀的费用高达掘进机施工费用的1/3,因此,TBM刀盘刀具磨损与修复问题已得到了学术界和工程界的高度关注。对于刀盘刀具磨损与修复的问题,国内的     

基于免疫算法的全断面岩石掘进机刀盘滚刀布局设计理论研究

全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘滚刀布局对掘进性能有显著影响。文中针对滚刀受力与刀盘滚刀布局方法进行分析,针对刀盘径向载荷最小、刀盘倾覆力矩最小、质量分布均匀、破岩差异量最小4个优化目标进行层次分析法加权统一,建立了刀盘滚刀布局优化模型,采用具有非退化优势的免疫算法对刀盘滚刀布局进行了优化设计。以大伙房隧道的刀盘模型为工程实例,利用刀盘滚刀布局优化模型对MB264-311TBM型掘进机滚刀的优化布置进行了实践,针对米字型、螺旋线型破岩协调耦合布局及不具有耦合关系的随机型滚刀布局分别进行优化计算,优化效果显著。其中,随机型滚刀布置的优化结果明显减小了刀盘径向载荷与倾覆力矩,优化程度高达91.475%,提出基于随机型滚刀布局方式的TBM刀盘布局设计新理论。在兼顾刀盘的非性能指标约束条件下,该布局理论对于提升滚刀破岩效率、提高刀盘刀具的使用寿命具有重要的工程应用价值。     

TBM盘形滚刀布置方式探讨

滚刀在TBM刀盘上的布置是刀盘设计的关键环节.通过对TBM盘形滚刀破岩机理的分析,得出盘形滚刀的受力计算式;根据TBM刀盘上滚刀布置的基本原则,提出用TBM破岩时刀盘的受力平衡公式;根据国外成熟厂商刀盘图纸,得到刀具布置规律,并用理论计算进行验证,为TBM刀盘上滚刀的布置提供参考.     

基于数字样机技术的隧道掘进机刀盘破岩机理分析

针对隧道掘进机(TBM)刀盘设计中刀具布置规律优化的问题,分析了TBM刀盘的破岩机理,建立了TBM工作时的刀具受力模型,并提出了如何提高刀盘破岩性能的方案。构建了带复杂约束的多变量非线性目标数学模型,并采用智能算法开发了一种针对刀盘上刀具布置规律的优化程序。针对EPB6.28m型TBM刀盘上的盘形滚刀建立了破岩仿真有限元分析模型。在滚刀工作时的实际工况条件下进行了岩石压痕试验与线性切槽试验的仿真分析,获得了该盘形滚刀工作时的压力—贯入度关系以及最优刀间距范围,为TBM刀盘和盘形滚刀的参数设计以及刀具布局优化提供了参考。     

复合地层下盾构刀盘滚刀刀具的布置与优化

盾构滚刀刀具直接与岩土接触并进行切削。在复合地层下,滚刀布置的优劣和刀具的寿命与盾构掘进性能的好坏有着直接的联系,影响着盾构的施工效率。以滚刀的布置规律为基础,结合工程实例,分析了某复合地层下影响盾构滚刀刀具布置的关键因素和盾构刀盘刀具的轨迹曲线,并对刀盘的力学性能进行了校核,最后利用遗传算法对滚刀刀具的布置进行了优化,实现了刀盘滚刀刀具布置的最优化。研究结果为复合地层下盾构刀盘刀具的合理布置提供了理论依据,同时也保证了盾构施工的安全性,对提高刀具的使用寿命具有重要的科学意义与工程价值。     

TBM的刀具改性与辅助破岩技术研究现状

硬岩掘进机(TBM)主要依赖滚刀-岩石界面的滚压作用进行隧道掘进作业,滚刀刀圈磨损严重、更换频繁,严重影响TBM掘进效率.本文介绍了TBM滚刀破岩原理与典型失效形式;从滚刀材料改性和结构优化角度归纳总结了TBM刀具改性的研究现状,指出单纯的滚刀改性优化对TBM掘进效率的提升作用有限;进而介绍了水射流、超声、激光和微波等外加物理场辅助破岩技术的研究进展;最后,从岩石力学性能化学弱化角度探讨了辅助破岩技术的新思路.     

硬岩TBM滚刀安装方式设计分析

全断面硬岩掘进机（TBM）主要依靠安装在刀盘上的盘形滚刀对开挖面的岩层进行滚压破碎,在TBM施工过程中,滚刀极易磨损、更换空间狭小,换刀操作困难.文中就现有施工过程中所用的滚刀安装方式进行分析对比,设计一种新型的滚刀安装方式,以满足在TBM施工中能够快速、方便地更换滚刀的要求,提高了TBM整机施工效率.     

基于能量法的TBM滚刀磨损机理分析研究

滚刀的磨损消耗是全断面岩石隧道掘进机(Tunnel boring machines,TBM)掘进成本的重要组成部分。针对于此,基于中国秦岭和挪威R?ss?ga硬岩隧道的实际工程数据,使用能量分析的方法对滚刀磨损进行了分析研究。提出了滚刀刃单位磨损功和等效磨损函数,通过分析刀盘上不同区域滚刀的运动、受力和磨损机制,建立了基于各刀位滚刀破岩载荷、滚刀安装参数和TBM掘进参数的滚刀刃单位磨损功计算公式。通过求解8.8 m和7.23 m直径TBM的等效磨损函数,并计算相应的滚刀刃单位磨损功,对比分析了不同刀盘、不同地质条件和不同刀盘区域的滚刀磨损,发现:等效磨损函数与滚刀寿命系数(CLI)成反比,等效磨损函数的对称轴位置取决于滚刀布局,对称轴位置的滚刀破岩和磨损状态最理想。揭示了刀盘内侧和外侧区域滚刀高磨损率的原因,提出了增大刀盘内侧滚刀间距、增大30°~40°倾角的边滚刀数目的滚刀布局建议。     

硬岩钻井滚刀密封结构改进技术研究

针对目前硬岩钻井施工滚刀寿命短、成本高等问题,改进了硬岩钻井滚刀的密封结构,并通过对比试验及工程应用,分析了改进后滚刀密封效果,验证了各项改进措施的合理性,为缩短钻井时间、降低钻井成本奠定了基础。     

盾构滚刀性能检测研究现状及发展趋势

盾构/隧道掘进机（Tunnel Boring Machine,TBM）刀盘的关键核心部件刀具,直接影响掘进能力和作业效率。但是,目前刀具检测评价技术发展滞后,相关检测设备缺失,性能检测评价方法不统一。通过对现有盾构滚刀耐磨性、密封性、承载力等检测技术的应用情况和局限性展开分析,探讨滚刀性能检测技术未来的发展方向,提出应聚焦可进行量化评价的规范化、标准化检测和评价方法,结合工程应用的检测需求,构建可实现多参量数据获取的检测装备和平台,有效指导刀具生产、选用与维护。     

TBM滚刀在不同加载方式下的破岩机理研究

针对全断面岩石隧道掘进机(TBM)工作中刀具选型和刀盘中滚刀布局的问题,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法复合建模,对TBM常用的V型和常截面(CCS)盘形滚刀分别在同时加载和顺次加载两种情况下的破岩机理进行数值试验研究,得到了两种不同截面滚刀在不同加载顺序下破岩的动态过程和滚刀侵入过程中岩石裂纹的产生和扩展过程.研究结果表明:V型滚刀顺次加载下的破岩效果好于同时加载,CCS滚刀顺次加载时有利于大块岩屑的形成.     

装不重磨式硬质合金刀片的滚刀

Jngersoll 铣床公司刀具分公司发展了第一把供工业用的不重磨式硬质合金滚刀,并在78年国际机床展监会上展出过。这种被称作Max—Ⅰ滚刀,其优点与不重磨式硬质合金刀具一样,通常为:切削速度较高,重磨次数减少,并且降低了整个刀具和机加工的成本。以前曾报导过,一些硬质合金滚刀的使用情况,但这     

TBM滚刀切削温度对破岩效率影响的研究

TBM滚刀破岩效率是衡量非开挖工程中滚刀破岩性能的关键指标,而切削温度又是影响TBM滚刀破岩的关键因素。为了深入研究切削温度对滚刀破岩效率的影响,运用ABAQUS有限元软件,模拟分析滚刀在不同温度时的复杂非线性动态响应过程。研究结果表明:在(50~300)℃范围内,随着温度的升高,滚刀和岩石的力学性能发生改变。滚刀受力先减小后增大,岩石破碎体积持续增大,导致滚刀破岩比能先减小后增大。155℃为滚刀理想切削温度,破岩效率最高。研究结果为TBM滚刀切削温度的选择研究提供了一定的理论依据。     

TBM刀盘地质适应性设计方法及其应用

刀盘是全断面硬岩掘进机(TBM)的核心部件,其结构的地质适应性是决定TBM掘进效率的关键因素。根据TBM刀盘制造企业设计的实际需要,制定了刀盘设计基本流程,结合掘进地质条件、刀盘结构参数和掘进参数,建立了刀具布置、开口、盘体设计等关键参数计算模型,提出相应的TBM刀盘地质适应性设计方法。将TBM刀盘设计方法应用于某供水工程,对该工程所用TBM的刀具布置参数、刀盘驱动性能与掘进参数以及刀盘结构参数进行地质适应性设计,并对设计方案进行了力学性能和出渣性能仿真分析。研究结果表明,刀盘设计方法能有效实现刀盘结构、刀具布置以及相关掘进参数地质适应性设计,所设计的刀盘力学性能满足施工要求。目前该刀盘在引水工程中累计已掘进12 km,工作状态良好。     

加大直径及变齿厚的新构形齿轮精滚刀的研究

论述了新构形齿轮精滚刀加大直径和变齿厚蜗杆以及两者综合运用的设计原理,丰富了此种新型刀具的设计理论,对增加刀具允许重磨次数、提高刀具寿命、降低切齿成本、改善使用条件等诸方面均有重要意义。     

盾构机刀具磨损类型和维修技术

在说明盾构机刀具磨损不良影响的基础上,分别阐述了切刀、滚刀刀具磨损类型,详细阐述了刀具选择、刀具检查、刀具更换、安装滚刀刀圈、检查调整滚刀轴承、检测安装质量等方面的盾构机刀具维修技术,可供隧道盾构施工技术人员、盾构机维修技术人员、盾构机操作人员参考.     

齿轮的交替切削及其滚刀的设计

<正> 切齿在齿轮制造中是最费工时的工序,切齿工时约占齿轮总加工工时的50—60%。为降低齿轮制造成本,提高滚刀的耐用度和滚齿的生产率、减少贵重刀具材料的消耗,已做过许多试验研究,提出了不少方法:例如,采用具有合理前角和后角的滚刀;使滚刀轴向位移法;将滚刀做成装配式的;采用多头滚刀;采用顺滚;采用径向切入;采用硬质合金滚刀等等。但这些方法都没有改变切削方式,其应用