滾刀
- 預制割縫作用下TBM滾刀切削速度對巖石破巖性能的影響規律
掘進，雖然TBM滾刀可以實現硬巖的有效破碎，但TBM刀具和掘進機截割機構一樣存在磨損嚴重、掘進效率低的問題[1-3]。為解決TBM滾刀磨損嚴重等問題，國內外學者將高壓水射流技術引入至TBM全斷面掘進機，進而提高硬巖巷道掘進效率[4-6]。Wang等[7]基于有限元方法建立了滾刀與高壓水射流聯合破巖數值模型，并基于此研究了有關參數對滾刀破巖性能的影響。耿麒等[8]基于離散元方法分析了高壓水射流預切槽角度、位置、間距等結構參數對裂紋分布、破巖載荷及貫入比能的影
煤炭工程 2023年12期2023-12-26
- 軟硬復合地層中盤形滾刀沖擊載荷預測及影響因素分析
要內容之一。盤形滾刀作為掘進機刀盤上的一種主要破巖刀具,其依靠刀盤施加的推力貫入開挖面巖體,并隨刀盤旋轉而滾動,從而以一定貫入度滾壓巖體以使其破壞崩解。盤形滾刀的損壞形式主要有[2]:以刀圈磨損、偏磨和斷裂等為主的刀圈損壞、軸承損壞、密封損壞等。其中,當盤形滾刀在軟硬不均的復合地層中工作時,如上軟下硬地層或溶洞、溶隙發育地層等,由于地層中存在強度差異較大的巖土層,滾刀在由軟巖侵入硬巖時受力會突然大幅增加,這種沖擊載荷的存在會造成滾刀刀圈崩裂和磨損,同時使刀
工具技術 2023年9期2023-10-24
- 刃形對硬巖地層中TBM滾刀磨損行為的影響研究
點[1]. 盤形滾刀位于TBM最前端，在法向推力作用下將巖石表面壓潰而不斷形成巖石碎片，使TBM可以連續掘進. 滾刀在破巖過程中承受巨大的沖擊載荷并缺乏有效潤滑，工作環境極其惡劣，兼之天然巖石常含有高磨蝕成分，使滾刀磨損速率極高，在硬巖地層中該問題尤為突出[2-4]. 頻繁更換刀具對隧道建設的工期、成本和安全性造成嚴重負面影響[5-6]，因而滾刀磨損始終是TBM研究領域所關注的重點. 滾刀截面形狀(即刃形)是刀-巖接觸行為的決定性因素之一[7]，與滾刀磨損
摩擦學學報 2023年7期2023-08-01
- 基于知識工程的滾刀設計系統開發＊
地位[2]。齒輪滾刀設計對經驗知識要求較高，因此，滾刀設計人員需要通過長期的實踐和學習才能積累相關的設計經驗、技巧和方法。為了快速、高效地完成齒輪滾刀的設計工作，減少人為的設計失誤，本文將知識工程引入到齒輪滾刀的設計中。知識工程的概念最早是由美國科學家費根鮑姆在1977 年的人工智能大會上提出的，這一概念被提出后眾多學者紛紛投入到對知識工程的研究中，取得了巨大的成果[3]。目前，國內學者對齒輪滾刀的研究如下：劉海江等利用VB 編程軟件和CAD 軟件，開發了
制造技術與機床 2022年11期2022-11-10
- 某全斷面隧道掘進機滾刀破巖有限元分析
的耐磨性[1]。滾刀刀圈屬于易損、易消耗的部件，破巖時直接作用于巖石表面，具有工作環境惡劣、工作載荷不穩定、受沖擊載荷大等特點，其損耗和壽命直接影響掘進的質量、效率和成本[2]。過低的刀盤轉速會顯著降低盾構掘進效率，過高的刀盤轉速則會加劇盾構滾刀磨損程度，最終影響盾構掘進效率[3]。滾刀間的間距也會對破巖產生巨大的影響，間距過小，會造成碎石增多，增大破巖難度；間距過大，滾刀將會出現“巖脊”現象，無法有效破巖[4]。韓利濤[5]針對復合型土壓平衡盾構，對滾刀
機械設計與制造工程 2022年8期2022-09-19
- Creo參數化設計技術在盾構滾刀設計中的應用研究
6）0 引言盾構滾刀作為隧道掘進機刀盤的核心部件之一，其型號規格多，如何快速設計至關重要。目前國內外有關學者針對隧道掘進機設備的參數化建模研究多集中在盾構刀盤這一部件上，游思坤等[1]提出盾構Top-Down設計建模方法，潘伶伶等[2]提出了TBM刀盤有限元參數化建模分析系統。盾構滾刀、刮刀等刀具部件直接基于AutoCAD軟件進行工程圖設計，然而盾構滾刀種類較多，設計開發強度較大，且不利于管理滾刀圖紙。運用Creo軟件建立一套盾構滾刀參數化建模系統可提高盾
裝備制造技術 2022年4期2022-07-24
- 山城巖質地層條件下復合式TBM刀盤邊緣滾刀安裝傾角研究
泛的應用[1]，滾刀位于TBM的最前端，直接作用于巖石，是TBM破碎巖石的主要工具。因此，滾刀在刀盤上的布置對刀盤設計、TBM掘進參數優化等具有重要意義。根據滾刀安裝位置不同，刀盤上的滾刀可以分為中心滾刀、正滾刀和邊緣滾刀[2-3]。由于滾刀刀具的固定基座尺寸較大，為保護邊緣滾刀刀具的固定基座不被磨損以及保證開挖直徑，邊緣滾刀不得不進行傾斜布置，通常情況，邊緣滾刀的傾角范圍一般為0°～75°[4-6]。邊緣滾刀位置特殊，位于刀盤過渡弧面上，受力情況十分復雜
鐵道科學與工程學報 2022年6期2022-07-12
- 盾構機雙滾刀在復合地層中破巖機理
的學者對復合地層滾刀破巖方面進行研究，取得了較多的成果。劉學偉等[1]編制MATLAB數值流形程序，仿真了復合地質條件下的破巖，發現在相同的貫入度下，硬巖中的推力要遠遠高于軟巖的，且軟巖的破碎率高于硬巖的。龔秋明等[2]在室內破巖實驗中，對復合地層線性切割，發現滾刀比能隨著侵入深度的增加先變大后減小。薛亞東等[3]建立了基于離散元的大型3D滾刀破巖模型，發現滾刀力是一種復雜無規律的沖擊荷載，滾刀法向力是滾動力的數倍；對每種巖石都存在最優刀間距貫入度的比值，
科學技術與工程 2022年13期2022-06-14
- 砂卵石地層對盾構滾刀耐磨性影響試驗研究
度高硬度大給盾構滾刀造成較大磨損，嚴重影響滾刀破巖效率。為了探究卵石對滾刀的磨損影響，預測滾刀的磨損程度為現場提供關鍵換刀數據，眾多學者及專家開展了卵石對滾刀的磨損影響研究[1-15]。研究學者提出了影響滾刀磨損的多種因素，但是也呈現出了研究的局限性，未能深入分析滾刀材質與巖石性能關系，本文利用縮尺滾刀與足尺滾刀實驗，從滾刀材質方面對滾刀強度與刃型開展研究，并通過縮尺滾刀和足尺滾刀的破巖實驗，深入開展了滾刀磨損及耐磨研究。1 工程概況四川都四隧道的都江堰站
建筑機械化 2022年1期2022-01-29
- 基于剛體動力學-離散元耦合數值方法的復合地層盾構滾刀響應
，刀盤多同時采用滾刀和刮刀[3]。在復合地層中，采用滾刀刀具的盾構機將面臨偏磨的挑戰[4]，偏磨的產生與隧道地質情況、滾刀響應機理有關[5-11]。目前室內實驗能較好得分析滾刀對巖土體的破壞作用。鄒飛等[12]基于實驗分析了滾刀作用下巖體位移與應變場。張桂菊等[13]采用數值分析和實驗相結合的形式對滾刀切削力學進行了分析。由于滾刀運動狀態在實際掘進過程中的不可見性，研究者多采用數值模擬的手段進行研究。van Wyk等[14]以Paarl花崗巖為宏觀對象，通
科學技術與工程 2021年32期2021-11-23
- TBM 破巖過程的滾刀受力計算模型研究
掘進過程中的刀盤滾刀與掌子面的硬巖直接接觸，此時滾刀的受力分析顯得尤為重要。截至目前，國內外對TBM 滾刀破巖理論模型的研究已有一定的基礎，李克金等[2]基于空腔膨脹理論，分析滾刀貫入過程中巖石力學響應過程和分區，建立滾刀破巖過程空腔膨脹模型；李彬嘉等[3]根據科羅拉多礦業學院(CSM)模型得到滾刀受力理論計算公式，揭示了盾構機在地層中掘進時滾刀的受力機理及磨損規律；武薇等[4]根據盤形滾刀和切刀在上軟下硬地層中受到周期性沖擊載荷作用的事實，通過分析刀具受
工程力學 2021年10期2021-11-12
- 滾刀載荷監測及刀盤載荷分布規律實驗研究
重要作用[1]；滾刀作為TBM破巖的核心工具，其破巖性能及破巖效果直接決定了TBM的施工效率。然而，TBM在硬巖地層掘進，滾刀破巖載荷獲取困難、刀盤上多把滾刀的載荷分布規律未掌握，往往導致滾刀過載失效、TBM掘進效率低。對于滾刀信息監測，殷謙等[2]、馬強等[3]提出了常壓換刀盾構的滾刀監測系統，用于監測滾刀轉速、溫度以及磨損量等信息，未能獲取滾刀載荷信息；龔秋明等[4]、丁世鵬[5]通過監測滾刀破巖實驗過程中的聲發射特征，發現滾刀載荷與監測到的聲發射能率
科學技術與工程 2021年26期2021-10-08
- 復合盾構盤形滾刀在石英巖地層掘進中的應用研究*
“項目”)來介紹滾刀在石英巖中的磨損情況[1]。1 工程概況區間單線長1 425m，地層以不同程度風化石英巖為主，盾構掘進范圍內無地下水；區間微風化的石英巖占7%(單軸抗壓強度在90MPa以上，最大可達125MPa)，中風化的石英巖占56%(單軸抗壓強度在50～90MPa)，強風化石英巖占37%(單軸抗壓強度在15～50MPa)。巖石的石英含量在85%～95%，巖石完整性指數RQD最高可達97%。采用復合盾構施工[2]，隧道覆土厚10～18m，隧道內徑5
施工技術(中英文) 2021年11期2021-08-06
- 硬土地層施工中的盾構刀具損壞機理及防治措施
置的刀具類型包括滾刀、焊接式先行刀、切刀、邊緣刮刀、超挖滾刀、保護刀、外周耐磨塊等，各種刀具在盾構過程中所具有的作用存在著較大的差異。（1）滾刀在盾構機中主要承擔開挖面硬巖土層的挖掘施工，也是盾構機中最先與開挖面接觸的刀具，其在安裝時通常比盾構機的刀盤高度高出175mm；（2）焊接式先行刀在盾構機中起保護切刀的作用，其安裝高度相較于切刀高出20mm，相較于滾刀高出15mm；（3）切刀和邊緣刮刀主要發揮切削和裝載的功能，開挖面土層經滾刀破碎后，產生的渣土經切
工程技術研究 2021年11期2021-07-31
- 滾刀狀態實時診斷技術在超大直徑泥水盾構中的應用——以汕頭蘇埃通道為例
易導致泥餅粘結、滾刀堵轉，進而造成滾刀磨損加速以及偏磨?；谝陨显?，需要對全盤滾刀進行不間斷監測，為判斷刀具狀態與更換刀具提供依據。國外對于掘進機的刀具實時監測研究較早，代表性的有海瑞克公司研制的DCRM滾刀旋轉監測系統,可實現滾刀旋轉和溫度狀態監測，已在土耳其伊斯坦布爾海峽公路隧道、佛莞城際獅子洋隧道等多個項目應用，并取得了一定的效果。美國羅賓斯公司研制的RDCM刀具監測系統，能實現掘進過程中滾刀旋轉、溫度、振動實時監測，已在加拿大尼亞加拉隧道等項目中
隧道建設(中英文) 2021年5期2021-07-26
- 正滾刀多目標優化布局與刀盤結構優化研究
過程中刀盤和盤形滾刀是掘進機最先與巖石接觸的部位，最容易發生損壞，情況嚴重甚至出現刀盤脫落等故障，導致換刀次數增加，影響隧道掘進施工效率［1-2］.因此對滾刀進行合理布局，并結合疲勞分析對刀盤進行結構優化顯得尤為重要.目前國內外針對滾刀優化布局和刀盤結構優化研究取得了許多有價值研究成果.天津大學劉建琴等［3-4］以秦嶺隧道TB880E刀盤為例，提出基于等磨損速率的正滾刀極徑設計方法，研究表明，8條螺旋線型刀盤滾刀的布置性能綜合最優.Sun等［5］以刀盤實際
河南科學 2021年6期2021-07-07
- 基于ABAQUS的單雙滾刀破巖分析
剝離。其中，盤形滾刀是刀盤所載刀具系統中最主要的刀具。研究滾刀在破巖過程中的受力磨損機理、滾刀布置是否合理等對于提高破巖效率、優化滾刀及刀盤設計具有重要意義［2］。眾多學者對滾刀破巖過程進行了研究。張照煌［3］用壓痕試驗模擬掘進機破巖，認為剪切破壞是盤形滾刀破裂巖石的主要形式。胡怡等［4］通過對刀圈表面進行掃描電鏡分析及金相分析，提出微觀變形疲勞磨損是滾刀磨損的主要形式。物理試驗法成本較高，因此具備成本低、數據收集簡潔、可模擬多種環境等優點的數值模擬方法被
鐵道建筑 2021年6期2021-07-06
- 刮渣斗與緊鄰滾刀夾角對滾刀磨損影響研究
旭等[2]研究了滾刀磨料磨損和在不同巖石強度下的磨損形式。陳巍等[3]認為刮渣斗面積和刀盤排渣效率密切相關，并從排渣效率方面給出了刀盤合理刮渣斗面積?；糗娭艿萚4]提出在開口面積一定的情況下，刮渣斗應布置為長短交替等對稱布置形式，以提高出渣穩定性和出渣效率。耿麒等[5]采用離散元方法模擬級配巖渣的落渣、產渣和出渣過程，并為刮渣斗的結構形式和尺寸提供了建議。陳巍[6]通過研究刀盤開口面積、出渣槽結構和溜渣結構，提出折線形溜渣結構，優化出渣槽長度，保證出渣槽寬
隧道建設(中英文) 2021年3期2021-04-14
- 基于光滑粒子流方法的全斷面巖石掘進機盤形滾刀側向力研究
施工的首選。盤形滾刀是TBM的主要破巖工具，刀盤在推力和扭矩作用下使滾刀實現滾壓破巖運動，這種運動是一種復雜的空間運動。在破巖過程中，盤形滾刀除了受到正壓力和滾動力的作用，還會受到側向力作用，甚至會出現側向力大于滾動力的情況。盤形滾刀受力分析是確定TBM刀盤推力和扭矩的基礎，但是由于沒有一個普遍接受的模型，刀盤設計中很少考慮滾刀側向受力因素。另外一些研究表明，側向力有時同滾刀磨損、軸承損壞以及刀盤受力不均等問題關系密切，因此，側向力研究對于延長滾刀壽命、優
中國工程機械學報 2021年1期2021-03-17
- 單刃滾刀與雙刃滾刀刀盤掘進對比分析
下合理的刀間距、滾刀刀圈的刃型、材質是主要考慮的問題。但在城市地鐵施工中，存在較多的混合地層，比如在粉質粘土與強風化、中風化的泥灰巖、石灰巖、角礫巖等混合地質盾構區間掘進，巖石的單軸抗壓強度不高，破巖不是主要矛盾，采用單刃滾刀的刀盤方案還是雙刃滾刀的刀盤方案掘進施工一直是業內討論的問題。1 單刃滾刀與雙刃滾刀結構特點盤形滾刀技術是盾構/TBM 的核心技術之一，要求滾刀承載能力強、質量穩定性好；刀圈具備很好的沖擊韌性，同時耐磨性和紅硬性好。目前常用直徑17
建筑機械化 2021年1期2021-02-23
- TBM掘進模態綜合實驗平臺升級改造研究
學研制了全尺寸單滾刀線性切割試驗機(linear cutting machine)和全尺寸單滾刀旋轉切割試驗機(rotary cutting machine)；韓國施工技術研究所、土耳其伊斯坦布爾理工大學等機構也研制了全尺寸單滾刀線性切割試驗機。旋轉切割試驗機比線性切割試驗機多了回轉裝置，少了推進巖樣水平運動油缸，更符合滾刀真實運動情況。針對多滾刀同時破巖，美國科羅拉多礦業大學研制了縮尺和全尺寸的掘進機試驗機，僅能獲取多把滾刀的整體受力，無法獲取單把滾刀載
隧道建設(中英文) 2020年11期2020-12-14
- TBM盤形滾刀切削力學模型分析
的刀具之一的盤形滾刀，直接參與掘進破巖的工作[1-2]。對盤形滾刀與巖石的作用機理進行研究，分析刀具的載荷規律，建立刀具破巖的力學模型，有利于研究分析刀盤推力、刀盤扭矩以及掘進機的掘進性能，對于提高破巖掘進效率意義重大[3-7]。對于硬巖掘進機的盤形滾刀破巖機理，國內外學者進行了大量的研究[8]。EVANS等[9]對盤形滾刀破巖過程進行了研究，認為巖石屬于擠壓破壞，在破巖過程中，滾刀的垂直推力與其滾壓的巖石范圍投影于巖石的面積呈正比。AKIYAMA[10]
中南大學學報（自然科學版） 2020年10期2020-11-13
- 盾構機在長距離高磨蝕性巖層中刀具磨損的數據分析
110051）滾刀是盾構機破巖掘進的常規配置刀具，盾構機在高強度高磨耗的地層中長距離掘進中，滾刀磨損失效較為頻發，頻繁的停機換刀對工程進度和設備、人員安全影響都很大。本文通過某項目高磨耗地層中滾刀的磨損失效形式進行數據統計分析，旨在總結出一般規律，為相應同類施工提供參考。1 盾構機滾刀磨損失效的幾種情形盾構機滾刀的失效損壞情況主要有以下幾種：表1 非正常磨損統計圖2 非正常失效類型占比（1）正常線性磨損。這種磨損形式表現為滾刀刀圈各處磨損量基本相同，刀具
中國設備工程 2020年15期2020-07-29
- 基于MATLAB/Simulink的TBM邊滾刀動力學模型及振動分析
1)0 引言盤形滾刀作為TBM掘進機的開挖部件，其破巖特性的好壞直接影響到施工質量和效率。滾刀根據其安裝位置可分為中心滾刀、正面滾刀和邊滾刀。邊滾刀由于安裝傾角較大，與刀盤上其他滾刀相比承受著較大的側向力，磨損失效更嚴重。秦嶺隧道施工平均每開挖248 m，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]統計了重慶過江隧道盾構刀具磨損情況,發現邊滾刀的報廢量大于中心滾刀。Hassanpour等[4-5]統計了伊朗Karaj輸水隧道工
隧道建設(中英文) 2020年6期2020-07-03
- 不同刃型組合的TBM滾刀破巖數值模擬研究
程。TBM的盤型滾刀主要包括常截面(CCS，Constant Cross Section)和V型截面2種。這2種滾刀的破巖效果和耐磨程度有所差別：V型滾刀的破巖效率非常高，這是因為其刃端與巖石的接觸區域很小，從而可以產生很大的壓縮應力，然而由于V型滾刀刃端金屬材料少，隨著刀刃的快速磨損和刃寬增大，其破巖效率急劇下降；與之相比，CCS型滾刀由于刃寬不隨磨損發生明顯變化，其破巖效率一直保持在較高水平且較為穩定。因此，最初廣泛應用于TBM的V型滾刀已逐步被CCS
筑路機械與施工機械化 2020年12期2020-04-20
- 雙護盾TBM滾刀磨損及換刀判定案例分析
BM的實踐證明，滾刀磨損檢查更換的時間占據了總施工推進時間的10%～28%，嚴重影響了雙護盾TBM的掘進進度?，F場1月內各工序消耗時間統計如圖1所示。更換刀具和維修刀具的費用占據設備維修費用的40%左右，造成了施工成本的快速上升。為了更好地完善雙護盾TBM在城市地鐵中的應用，滾刀磨損的研究已經迫在眉睫。圖1 現場各工序消耗時間占比為了減少滾刀更換時間，提高雙護盾TBM的掘進效率，許多學者對滾刀磨損預測進行了分析。如張厚美等[1]研究了利用盾構掘進參數判斷滾
隧道建設(中英文) 2019年12期2020-01-01
- 基于現場試驗的TBM滾刀磨損分析及預測
路、水利隧道等。滾刀作為TBM破巖的核心工具，對工程的施工速度、施工成本、TBM使用壽命均有舉足輕重的作用。但由于滾刀破巖易損壞，且滾刀檢修、更換時間長(占隧道施工周期的10%以上)，對整個施工作業過程產生極大的影響。明確滾刀破巖中的損耗情況，探索滾刀磨損的原理及規律，同時，結合理論預測模型分析滾刀損耗情況，對降低滾刀消耗量、提升作業效率具有重要的作用[1-2]。因此，開展針對滾刀磨損機制及生命周期的相關性研究很有必要。TBM滾刀磨損主要是滾刀破巖過程中刀
隧道建設(中英文) 2019年11期2019-12-13
- 富水卵漂石地層盾構滾刀磨損規律及壽命預測分析
4]在構建TBM滾刀消耗預測模型中考慮了地質適應性和滾刀直徑，研究發現刀具消耗與巖體完整性密切相關； 滾刀直徑越大，刀具消耗越小。文獻[5-8]研究了刀圈特性、地層巖性和圍巖壓力等因素對TBM滾刀磨耗性能及破巖效果的影響。文獻[9-12]在成都富水砂卵石地層盾構選型及施工中所存在問題的基礎上，對刀盤、刀具適用性進行了研究。此外，文獻[13-14]基于盾構掘進參數對滾刀磨損情況進行了相關性研究，為預測盾構最長推進距離提供了理論參考。參考國內研究成果可以發現，
隧道建設(中英文) 2019年10期2019-11-07
- 海底隧道基巖突起段地層典型滾刀破巖實驗研究
地層掘進時，盤形滾刀類型及掘進參數的選取至關重要，將直接影響著盾構的掘進效率及設備安全。國內諸多研究人員在滾刀破巖方面開展了大量的研究工作： 文獻[1]采用基于43.18 cm(17英寸)盤形滾刀制作縮尺滾刀，研究不同載荷下盤形滾刀破巖的破碎效果及破碎效率；文獻[2]研究了30.48 cm(12英寸)4排鑲齒滾刀在不同貫入度下的破巖規律；文獻[3]利用線性切割試驗，研究碴片形狀與TBM破巖效率之間的關系，利用刀間距與貫入度的比值來評估刀具破巖效率；文獻[4
隧道建設(中英文) 2019年10期2019-11-07
- TBM滾刀貫入度及受力影響研究
關鍵，刀具尺寸、滾刀間距、滾刀轉速及貫入度等不合理會造成刀具貫入巖石困難，施工速度緩慢，且刀具磨損嚴重，更換頻繁；刀盤布置不合理會造成刀盤受力不平衡，進而造成刀盤不同區域的刀具偏磨[1-2]。刀具和刀盤的研究是TBM破巖的關鍵問題。張志強等[3]基于滾刀受力與貫入度關系曲線多峰值躍進特征，得出不同巖性條件下合理的貫入度及與其匹配的最優方案。程永亮[4]運用有限元和回轉式切削實驗得到在特定地層下的最優貫入度。龔秋明等[5]對北山花崗巖進行線性切割試驗，結果表
四川建筑 2019年3期2019-07-19
- 正、偏楔形盤形滾刀破巖作業載荷對比研究
1 研究背景盤形滾刀作為TBM（Tunnel Boring Machine）的關鍵部件，其破巖性能直接關系到TBM的掘進效率和施工成本。TBM盤形滾刀嚴格意義上講已經走過了兩代發展歷程——1950年代至1980年代的楔形刃盤形滾刀（第一代）和1980年代至今的CCS（Constant Cross Section的英文縮寫）型盤形滾刀（第二代）。第一代盤形滾刀設計理論建立的基礎是盤形滾刀的壓痕試驗，其成果也就是盤形滾刀的一維設計理論，如伊萬斯（Evans）［
中國水利水電科學研究院學報 2019年1期2019-03-28
- 風化砂巖中盾構刀具磨損狀況分析及處理方法探討
共配備19把雙刃滾刀、68把齒刀等。刀盤的外徑設計為6 400 mm，比盾體外徑6 390 mm略大。盾體呈前大后小錐形，便于盾構在推進時減少盾殼與圍巖的摩擦；刀盤轉速為0～2.5 r/min，由液壓系統無級調速。此區間隧道主要穿越中風化泥質砂巖層地質，盾構首先通過滾刀進行破巖，滾刀選用傳統雙刃盤形滾刀。滾刀的超前量大于切刀的超前量[3]（滾刀比刮刀高35 mm，滾刀刃間距為100 mm），在滾刀磨損后仍能避免切刀進行破巖，確保切刀的使用壽命。2.3 換刀
鐵路技術創新 2019年6期2019-02-24
- 基于數值分析的TBM動態載荷擬合*
仿真模型，并通過滾刀切割砂巖、盤形滾刀侵入混凝土試樣和切割花崗巖的數值仿真得到了TBM相應的動態載荷；李玉鈺[4]基于ADAMS仿真環境，建立了刀盤掘進過程仿真模型，并對刀盤動態掘進載荷分布情況進行了研究；夏毅敏等[5]建立了盤形滾刀破巖過程的仿真模型，并進行了相關的滾刀破巖試驗，通過對理論結果、實驗結果與仿真結果進行對比得到了三向動態載荷；A E Samuel等[6]對TBM現場測量了刀盤載荷，獲取了滾刀載荷變化規律?，F場測試環境惡劣，除了浪費大量人力物
組合機床與自動化加工技術 2018年12期2019-01-03
- 基于CSM模型硬巖滾筒載荷理論研究
隧道的施工。盤形滾刀與巖石相互作用是TBM的設計和應用方面的關鍵理論。自1956年發明盤形滾刀以來，國內外許多人對這一理論作了大量的研究工作，其中克羅拉多礦學院(CSM)J.Rostami等人對廣泛應用的盤形滾刀破巖進行了研究[1-2]，給出了CSM改進模型，在工程上得到了較多的應用。根據需要改變尺寸，滾筒刀盤可以方便地開挖平底的矩形斷面。與傳統的圓形斷面隧道相比，矩形隧道有效利用面積高[3]，公路隧道、鐵路隧道、地鐵隧道、人行地道、地下共同溝的斷面形式以
采礦與巖層控制工程學報 2018年5期2018-11-08
- 凸角型滾刀的加工過程模擬研究
230009）滾刀是加工回轉型齒輪零件的一種高效率刀具，廣泛地應用于齒輪生產中[1，2]。根據齒輪齒根加工情況，滾刀可以分為無凸角型滾刀和凸角型滾刀兩種。由于齒輪普遍采用“滾剃”和“滾磨”加工工藝，因此，凸角型滾刀被應用的更為廣泛。眾所周知，由于滾刀相對于普通的車刀、銑刀等刀具具有更為復雜的結構和齒形，其加工采用展成法，即依據齒條和齒輪的運動關系不斷由齒條包絡出齒輪的齒形，因此，難以憑借經驗或者簡單的分析來直接判斷代用滾刀加工結果的正確性，從而制約了庫存
裝備制造技術 2018年3期2018-05-21
- 硬巖TBM盤形滾刀破巖力的一種計算分析方法
刀盤不僅起到帶動滾刀擠壓破巖的作用，還可以通過旋轉刀盤上的鏟斗齒拾起石渣，將其運到洞外。目前已經有很多的學者對硬巖掘進機的破巖機理進行理論探索和實驗研究，這些工作在滾刀破巖原理、刀間距的合理布置、滾刀刀具的參數、刀盤直徑的影響等方面提出了非常多有意義的計算理論與觀點。本文在前人工作的基礎之上歸納總結，并以工程實踐中實際使用的刀盤為對象提出了一種滾刀受載分析方式，為以后硬巖掘進機的相關設計和研究提供參考。1 刀盤工況描述TBM刀盤上安裝著盤形滾刀，盤形滾刀與
機電工程技術 2018年4期2018-05-05
- TBM滾刀布置方案對比分析與評價
出渣排渣等作用。滾刀在刀盤上的安裝布置設計是刀盤結構設計的重要內容，直接決定了滾刀的破巖效果和刀盤的力學性能，同時對刀盤后端主軸承的壽命、推進和驅動系統的選型設計也具有重要影響。針對滾刀的布置設計，國內外已有研究主要集中在滾刀布置模式的優化方面。文獻[2-5]利用遺傳算法、蟻群算法和協同進化算法等數學方法對多隨機式、米字型和隨機式滾刀布置模式進行了優化，研究表明滾刀布置不僅影響刀盤的受力平衡，而且影響刀盤的強度和剛度，同時認為隨機式滾刀布置模式可以設計出最
隧道建設(中英文) 2018年3期2018-04-19
- 基于復合磨蝕試驗臺的滾刀磨損試驗研究
領域[1]。盤形滾刀是TBM滾壓破碎巖石的關鍵部件，工作環境復雜、惡劣，使得按照統一性能標準生產的滾刀普遍存在刀圈地質適應性差、磨損嚴重等問題[2]。滾刀常見磨損形式包括刀圈正常磨損和非正常磨損，其中： 刀圈正常磨損是滾刀磨損主要形式，占比80%～90%； 非正常磨損包括刀圈偏磨、卷刃、斷裂、崩刃、軸承失效等[3]。由統計數據表明： 刀具的消耗費用和維護更換時間分別占項目成本和工期的30%～40%，在高磨蝕及軟硬不均地層中這2項指標還會上升[4-5]。為降
隧道建設(中英文) 2018年1期2018-02-27
- 齒輪高速干切滾刀壽命預估模型與優化方法
44齒輪高速干切滾刀壽命預估模型與優化方法張 應 曹華軍 朱利斌 李本杰重慶大學機械傳動國家重點實驗室,重慶,400044由于齒輪高速干式滾切工藝切削速度高且缺少切削油的冷卻潤滑，為滿足高速干切滾刀的抗磨損、耐高溫等性能要求，高速干切滾刀基體材料和涂層的制備工藝均較為復雜，且價格昂貴，因而需要優化高速干切工藝以延長高速干切滾刀使用壽命，進而降低工件制造成本，提高效益。結合生產實踐和理論分析，研究了齒輪高速干切滾刀的失效形式和失效原理，提出了以單個刀齒切削長
中國機械工程 2017年21期2017-11-15
- 整體滾刀修磨工藝的研究
00220）整體滾刀修磨工藝的研究段仕存，喬新亮（西門子機械傳動天津有限公司，天津300220）滾齒刀是含齒零件加工中的核心刀具，可重復修磨使用，但單次修磨后的滾刀壽命降低是普遍現象，有效保持修磨后滾刀壽命是一個難點。就如何高精度修磨滾刀，并有效的保持修磨后滾刀壽命的加工工藝進行了分析和研究。滾刀；重磨精度；滾刀壽命；修磨效率齒輪工件是各種機械轉動系統中重要的組成部件。齒輪齒部成型工序中，通常采用相對高效的滾齒加工，選用的刀具稱為滾齒刀，以下簡稱滾刀。滾刀
裝備制造技術 2017年5期2017-06-26
- TBM盤形滾刀磨損與滾刀滑動距離關系研究
0)?TBM盤形滾刀磨損與滾刀滑動距離關系研究張厚美(廣州市盾建地下工程有限公司， 廣東 廣州 510030)盤形滾刀磨損是制約TBM掘進效率和施工成本的重要因素。為研究滾刀滑動對滾刀磨損的影響，提出了“一次侵入位移”的概念，應用質點的運動合成原理推導出了考慮滾刀刀刃寬度影響的一次侵入位移及滾刀滑動距離的計算公式，研究一次侵入位移的影響因素以及滾刀磨損與滑動距離的關系，基于上述研究分析秦嶺隧道TB880E型TBM滾刀滑動磨損系數分布規律。研究表明： 1)滾
隧道建設(中英文) 2017年3期2017-04-07
- 非對稱雙圓弧齒輪加工刀具設計
式，對雙圓弧齒輪滾刀基本蝸桿齒面方程、滾刀前刀面齒形設計進行了實例計算.對滾刀的結構進行了詳細的設計，給出了加工滾刀的技術要求，并試制出了滾刀樣品，加工出齒輪，且用在大排量齒輪泵上驗證壓力增高，流量平穩噪音小，性能優越.非對稱雙圓弧齒輪；雙圓弧齒輪；滾刀設計0 引言非對稱雙圓弧齒輪泵由于流量恒定從而壓力平穩目前引起廣泛關注，我們所設計的非對稱雙圓弧齒輪是指一個非對稱具有工作側為雙圓弧齒形，非工作側為漸開線齒形特征的非標準齒輪，工作側壓力角為23°，非工作側
大連交通大學學報 2016年6期2016-12-20
- 全斷面巖石隧道掘進機滾刀磨損影響因素分析
面巖石隧道掘進機滾刀磨損影響因素分析楊延棟， 陳 饋， 郭 璐， 李 星(盾構及掘進技術國家重點實驗室， 河南 鄭州 450001)為了有效控制和降低全斷面巖石隧道掘進機施工時滾刀的磨損，較準確地預測滾刀的磨損量，通過室內實驗和現場實驗從地質影響因素和機械影響因素2個方面對滾刀磨損問題進行了分析。通過水泥試樣實驗，得出等效石英含量EQC和單軸抗壓強度UCS單獨對巖石磨蝕性的影響規律；通過現場巖樣實驗，得出兩者共同對巖石磨蝕性的影響規律。通過對比進口與國產T
隧道建設(中英文) 2016年11期2016-12-13
- 基于ANSYS盤形滾刀破巖參數的分析
于ANSYS盤形滾刀破巖參數的分析胡 艷（安徽工貿職業技術學院，安徽淮南 232001）利用ANSYSWORKBENCH對單把盤形滾刀破碎巖石的過程進行分析仿真。對盤形滾刀的破巖機理進行分析，由于巖石為脆性材料，幾乎不存在彈性變形，當逐漸增加滾刀的破切力，引起巖石的損傷積累，當巖石完全損傷時突然發生破碎。得到此時加載在單把滾刀上的垂直力，這對多把滾刀的布置，計算掘進機對刀盤所需提供的推力有一定的指導意義。盤形滾刀；破巖；有限元；數值仿真巖石掘進設備在掘進破
湖南城市學院學報（自然科學版） 2016年6期2016-12-10
- 基于工藝流程的齒輪滾刀生產過程質量控制
于工藝流程的齒輪滾刀生產過程質量控制李鷺，馬麗心，宮運啟（哈爾濱商業大學輕工學院，哈爾濱150028）以磨前齒輪滾刀為例，通過對其工藝流程的分析，根據各加工工序的難易程度或產生不合格率的頻率可得出滾刀生產過程中的關鍵工序，針對關鍵工序中機床的精度、采用的加工方法、切削用量的使用、材料的應用等方面，并綜合運用工藝流程圖、計數統計、因果圖、AtuoCAD等工具，從中找出影響齒輪滾刀質量的關鍵因素，針對問題采取相應的措施，來達到對齒輪滾刀質量的控制，以此提高齒輪
哈爾濱商業大學學報（自然科學版） 2016年2期2016-09-02
- 平面磨床上實現齒輪滾刀的刃磨
面磨床上實現齒輪滾刀的刃磨□紀曉冬 南京寧嘉機電有限公司南京211153針對齒輪滾刀刃磨床價格高、利用率不高的情況，研究通過設計合理的工裝，實現在平面磨床上進行齒輪滾刀的刃磨。既能滿足滾刀刃磨的需要，又能節省設備投資，降低生產成本。齒輪滾刀是一種按展成法加工齒輪的刀具，它可以用來加工直齒輪、斜齒輪和變位齒輪。齒輪滾刀加工齒輪的過程猶如一對相錯軸漸開線圓柱齒輪的嚙合過程。滾刀的幾何精度直接影響所加工齒輪的精度，刀刃用鈍以后的滾刀必須刃磨后才能繼續使用，刃磨精
裝備機械 2015年3期2015-09-15
- TBM正滾刀回轉切削仿真分析
體是通過刀盤上的滾刀實現，其中正滾刀是刀盤最主要的開挖刀具，其位置布置是否合理，會直接影響掘進效率。譚青等[2]采用顆粒離散元法從細觀角度對滾刀最優刀間距問題進行分析，并將試驗數據與現場施工數據相結合?；糗娭艿萚3]基于RFPA2D仿真平臺模擬了多滾刀順次作用下巖石破碎，建立了順次角度與巖石破碎能量之間的映射關系。暨智勇[4]在ANSYS/LS-DYNA軟件中進行仿真模擬，分析了刀具不同結構參數與工作參數的組合對刀具載荷的影響規律。薛靜[5]動態模擬了刀具
制造業自動化 2015年22期2015-09-13
- 滑動支撐的新型滾刀設計及其動態性能
16024)盤形滾刀作為全斷面巖石隧道掘進機(tunnel boring machine，TBM)破碎巖石的主要切削工具，廣泛用于水利、水電鐵路、交通、油氣管道以及國防等工程建設。TBM刀具直接與巖石接觸并在強擠壓、強沖擊、高磨損的惡劣環境下工作，從而導致巖石掘進機刀具成為掘進過程中最易損壞和失效的零部件，也是制約掘進效率的關鍵因素，同時刀具損壞產生的費用占整個掘進成本的30%左右［1］，而且國內90%以上的TBM刀具都是從國外進口的［2］。近年來，國內外
哈爾濱工程大學學報 2015年11期2015-03-23
- 基于相似理論TBM 滾刀磨損試驗裝置的研制
來越廣泛的應用，滾刀作為其破巖的主要工具，存在磨損嚴重、消耗量大和造價高等問題。大量工程案例表明，TBM 施工過程中刀具損耗所占據的費用達到總施工費用的1/4 到1/5 左右，遇到極端工況時，刀具損耗所占據的費用甚至達到總施工費用的1/3，刀具檢查、更換和維護所消耗時間約占總施工時間的1/3［1-3］。因此，開展TBM 滾刀磨損影響規律和磨損壽命預測研究尤其重要。目前，滾刀磨損研究主要集中在刀具摩擦磨損機理、巖石磨耗性檢測以及刀具磨損壽命預測等方面。工程中
技術與市場 2014年11期2014-12-26
- 硬巖T B M滾刀安裝方式設計分析
主要是靠刀盤上的滾刀在撐子面上滾動以破碎巖石，在施工過程中滾刀的磨損消耗量很大，需經常更換滾刀，因此滾刀在刀盤上的定位安裝應滿足固定可靠、背裝式安裝以及能夠快速更換的要求。本文對目前國際上著名TBM廠商使用的常用的滾刀定位方式從加工制造、裝配及刀具更換等方面進行分析對比，設計出一種新型的滾刀安裝方式，以滿足在TBM施工中能夠快速、方便地更換滾刀的要求，提高了TBM整機施工效率。1 常用滾刀刀座形式及工作原理常用的幾種刀座結構形式有：1）海瑞克硬巖TBM刀座
機械工程師 2014年1期2014-10-12
- 不同模式下TBM刀群三維回轉切削仿真與優化設計
建立了17寸盤形滾刀刀群切削巖石的數值仿真模型，使用有限元仿真分析軟件ANSYS LS-DYNA對不同工作模式下的盤形滾刀回轉切削巖石工作過程進行仿真。仿真結果表明，通過對盤形滾刀刀間距進行優化設計，分析不同刀間距下滾刀的力學參數，得到在該地質條件下，中心滾刀最優刀間距為75 mm、正滾刀最優刀間距為80 mm；通過對邊滾刀安裝角度進行優化，分析不同安裝角度下滾刀的力學參數，得到邊滾刀最優安裝角度為6.5°；通過對滾刀切削巖石的順次切削角度進行優化，分析不
哈爾濱工程大學學報 2014年11期2014-06-15
- 大模數可轉位齒輪滾刀的切削應用
種加工方法。普通滾刀在滾削過程中承受沖擊載荷和磨損。滾刀磨鈍后均需重新修磨前刀刃面，如果刀齒損壞，則將導致整件滾刀報廢。采用普通滾刀加工齒輪時，切削速度根據齒輪模數和齒數，一般取15～30m/min?？赊D位硬質合金齒輪滾刀是一種新型高速重載切削刀具。刀片一般是由高硬度、難熔的金屬碳化物 (WC、TiC等)微米級粉末，采用Co、Mo及Ni等作粘結劑燒結而成的粉末冶金制品，具有高的耐磨性、耐熱性及抗氧化能力，切削速度可達100～200m/min，壽命是高速鋼的
金屬加工(冷加工) 2014年8期2014-04-09
- 硬齒面齒輪加工技術展望
司現采用硬質合金滾刀干切的方式進行加工，如圖1、圖2所示。該零件在制造過程中主要有以下難點：（1）硬質合金滾刀每次磨鈍后需重新刃磨，因硬質合金韌性差，必須采用大負前角切削以減少刀片的崩刃，但大負前角硬質合金滾刀在刃磨時需要嚴格地控制前角的變化以保證滾刀的齒形精度，對重磨的設備、技術人員提出了很高的要求。我公司在重磨約1/3時就出現齒形偏出設計要求的現象，嚴重制約齒輪加工質量。（2）因硬質合金韌性較差，在使用過程中不可避免的存在崩刃現象，當崩刃出現后，在重磨
金屬加工(冷加工) 2013年4期2013-10-11
- 多滾刀順次作用下巖石破碎模擬及刀間距分析
工程機械，其中多滾刀作用下的刀間距設計是掘進機設計的核心技術之一，合理的刀間距設計對提高刀盤掘進性能、刀具壽命和刀盤大軸承壽命，減輕掘進機震動，降低噪音等具有舉足輕重的作用.TBM刀盤上的滾刀在推力和扭矩作用下，不斷旋轉貫入巖石，在刀尖下和刀具側面形成高應力壓碎區和放射狀裂紋，并使產生裂紋擴展，當其中一條或多條裂紋擴展到鄰近滾刀造成的裂紋時，形成巖石碎片［1］.針對復雜多變的巖石邊界條件，設計最優的刀間距以實現最優的掘進性能，一直是許多學者研究的目標.國內
哈爾濱工程大學學報 2012年1期2012-10-26
- 滾齒加工中滾刀的合理使用
切削齒坯的刀具為滾刀。在滾齒加工中，滾刀的制造精度、安裝誤差、重磨誤差是造成被加工齒輪齒形誤差和基節偏差的主要原因，齒形誤差會引起每對齒輪嚙合過程中傳動比的瞬時變化，基節偏差會引起一對齒過渡到另一對齒嚙合時傳動比的突變。齒輪傳動由于傳動比瞬時變化和突變而產生噪聲和振動，從而影響齒輪工作平穩性精度?，F結合我公司多年的滾齒加工經驗，淺談滾齒加工中滾刀的合理使用。1 選擇合適的滾刀我們在購買滾刀時，應盡量選用專業滾刀生產廠家提供的滾刀，確保滾刀的制造精度達到要求
中國新技術新產品 2010年2期2010-07-27
- 利用萬能工具磨刃磨滾刀
差的各種因素中,滾刀的刃磨誤差尤為重要。關鍵詞:齒輪傳動;滾刀由于滾刀的齒背是經過鏟磨的螺旋面,因此當滾刀用鈍后只需刃磨滾刀前刃面。滾刀有直槽滾刀和螺旋槽滾刀兩大類,一般都設計成0°前角,所以直槽滾刀的前刃面是一個通過滾刀軸線的徑向平面,而螺旋槽滾刀的前刃面是一個阿基米德螺旋面,其在滾刀端剖面內的截形是一條通過中心的徑向直線。經過刃磨后的滾刀前刃面還應保持這樣的位置形狀,因此滾刀刃磨后為保持滾刀原有的精度,需要保證以下三條原則:滾刀各排刀齒的前刃面必須在圓
中國新技術新產品 2009年15期2009-08-19