刀具的受力計算和磨損

1、軟土泥水盾構(gòu)切削刀具的切削力計算模型:根據(jù)國際迪用的軟土猊水平衡盾構(gòu)刀具ROWE/BARNES切削力模型.開挖力眞受力如圖冷示.ff|2 7JR的二雄切削力（劃X 軸向力為Fx = Fwj （ sina +£BS cost?） + Fa cosaF 軸向力為Fy =FND（coscBssina）F<sina耳中，切削刀下部支撐力為F _ Fy （百inj?+ 戸胭 cos/?+ 玖 + F* + tx>$（a+0Y十/sin（盤 + 件）sin（tt+j8）（1 知護(hù)抽）+ （#asbb）cos（d式中嚴(yán)陽二畑時鋼厳擦系數(shù)*ibb = tan 地面摩擦系數(shù)*9巖土內(nèi)摩擦角

2、.1）加速度力為sing sin(r4*>式中 y土壤比軍$ b刀具寬度 f貫人度；v最周邊速率;盤切削角*3 -傾斜滑動面亠2）內(nèi)聚力為式中 c單位面積的內(nèi)聚力* t貫人度。3>粘附力為F-=flWo式中 粘附力扌l(wèi)o刀具長度*4）垂力為亡£>藝侖 士戸）+$in （也2sinp由上述計算模型可知，刀具的磨損受土層物理力學(xué)性質(zhì)*旋轉(zhuǎn)速度和貫人度的診響最 大B切削力計算模型有助于優(yōu)化可更換刀具的長度、寬度和刀頭解損量。刀具磨損與刀盤扭矩有密切關(guān)系*刀盤的扭矩計算時主聲包括開挖刀具的切削力，刀 盤曲、后板的摩擦力，刀盤輪緣的摩擦力，主驅(qū)動單元（齒輪、軸承厚擦力。報據(jù)施

3、丁參數(shù)計 算'刀具切削力Fx約等于刀具總扭矩M堆大約為23MN - m.在轉(zhuǎn)速L 5r/min 下該盾構(gòu)配置的最大扭拒為26MN- m,可攜足»工需耍.同時刀具磨損與刀盤貫人度t相關(guān)，而刀盤貫人度受盾構(gòu)總推力母響.盾構(gòu)推力計算 時主要包括盾處摩擦力、著尾與管片的摩擦力、刀盤正面阻力*后方車架牽引阻力。楡據(jù)施 工參數(shù)計算在最大埋探下的盾構(gòu)總推力需1和"N,考慮到該盾構(gòu)將來適用更多地質(zhì)狀況; 隸共配置19組57個千斤頂，最大推力為2O3MN.刀具的磨損判斷和計算模型：根據(jù)國際長距離HUB盾構(gòu)刀具磨損經(jīng)驗(yàn),刀具層損計算公式為SKXitXDXLXN/ti則 S=o. 001

4、5X3. 14X15, 43X7. 5X1/0. 04 = 13. Smm（% K = O, 007 時，磨損量為 64tnm）式中K磨損蔡數(shù)（mm/km）；L龍道盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)總距離為7. 5kmD刀具切削直徑為0-15, 43m»N刀盤轉(zhuǎn)速為0. 79-L 5r/minf/盾構(gòu)機(jī)設(shè)計推進(jìn)連度為S刀具的磨損量.磨損系數(shù)與刀蠱切削的十休性質(zhì)有蕪,淤泥和黏土磨損系數(shù)取 0* 0015mm/kmt 砂土取 0.00Zmm/kmB報據(jù)實(shí)際情況刀盤平均轉(zhuǎn)速"/mm,推進(jìn)平均速度40mm/min.該盾構(gòu)刀具設(shè)計伸出刀輕面最外周超挖刀允許磨損憒為40mrnt其他刀具允許 磨損量為20mmt

5、介于理論計算的磨損量l&664Em之閭。如果盾構(gòu)穿越土層都是黏 則刀具無需更換.但局部穿越砂性土增加了變數(shù)'故在招標(biāo)時要求盾構(gòu)機(jī)加裝了刀具磨損 檢隅裝置.鑒于備種土層中磨損系數(shù)的不確定性可根據(jù)第一次刀具更換時穿越各土層的祇進(jìn)距 離，再精確計算第二次刀具免換的距離.由上述公式也可看出最外周刀具先磨損，因?yàn)樽钔庵艿毒呔€速度比中心處刀具大+所口 檢測購損量時'可先杳看廉外周的刀具的磨損情況，再査看中心處刀具口上海長江隧道盾構(gòu)機(jī)刀具磨損檢測和更換陳向科黃忠輝盾構(gòu)刀盤開口大小和位置的選擇。刀具的合理配置，包括滾刀、切刀、齒刀的合理配置。成都砂卵石地層盾構(gòu)刀盤與刀具的選擇郭家慶刀具

6、工作原理：對于不同地層的開挖，盾構(gòu)的刀具采用不同型式：開挖地層為硬巖時，采用盤形滾刀；地層為較軟巖石時，采用齒刀；地層為軟土或破碎 軟巖時，可采用切刀（或刮刀）。不同類型刀具的工作原理如下：滾刀工作原理如圖 2,安裝在刀盤上的盤形滾刀在盾構(gòu)千斤頂?shù)淖饔孟戮o壓在巖面上，隨著 刀盤的旋轉(zhuǎn)，盤形滾刀一方面繞刀盤中心軸公轉(zhuǎn)，同時繞自身軸線自轉(zhuǎn)。 盤形滾刀在刀盤的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圓。當(dāng)推力超過巖石的強(qiáng)度時，盤形滾刀刀尖下的巖石直接破碎， 刀尖貫入巖石，掌子面上巖石被盤形滾刀擠壓碎裂而形成多道同心 圓溝槽。隨著溝槽深度的增加，巖體表面裂紋加深擴(kuò)大，當(dāng)?shù)毒邏毫Τ^巖石的剪切和拉伸 強(qiáng)度時，相鄰?fù)膱A溝槽間的巖石成片崩落，完成盤形滾刀的破巖過程。刀閭距刀間距盤形滾刀切削區(qū)徑向裂紋破碎區(qū)圖2 盤形灣刀破巖狀況示癥團(tuán)齒刀工作原理在巖石較軟的情況下掘進(jìn)時，如果盤形滾刀與巖石掌子面之間不能產(chǎn)生一定的附著力，使?jié)L刀產(chǎn)生滾動，滾刀將會產(chǎn)生弦磨。滾刀不能滾動，將失去有效的破巖功能，此 時在較軟的巖層中可以采用齒刀進(jìn)行破巖，齒刀安裝方式同滾刀。由于齒刀上裝有二個切削刃，因此刀盤正反轉(zhuǎn)時齒刀都能進(jìn)行破巖，見圖3。圖孑 齒刀破巖機(jī)理示童圖切刀（刮刀）工