刀具維修與維護(hù)

1、1刀具的維修和維護(hù)21、 盾構(gòu)機(jī)刀具的分類 目前我們使用的刀具一般分為兩大類:刮刀、滾刀。3刮刀具 刮削刀具是指只隨刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)而沒(méi)有自轉(zhuǎn)的破巖刀具 刮削刀具的種類繁多，目前盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)上常用的刮削刀具類有邊刮刀、刮刀、齒刀、先行刀、貝殼刀、魚(yú)尾刀等4滾動(dòng)刀具(滾刀) 滾動(dòng)刀具是指不僅隨刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，還同時(shí)作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的破巖刀具。根據(jù)刀刃的形狀滾刀可分為：齒形滾刀（鋼齒和球齒）、盤形滾刀（鋼刀圈滾刀和球齒刀圈滾刀）5 根據(jù)安裝位置滾刀可分為：正滾刀、中心滾刀、便滾刀。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)滾刀主要是盤形滾刀，盤形滾刀又有單刃、雙刃和多刃。根據(jù)刀刃外徑的大小，又分成13、15、17、19等規(guī)格，目前我們用的是17寸。6

2、2、刀具的結(jié)構(gòu)、材料和工作原理 2.1 滾刀 滾刀結(jié)構(gòu)如圖所示。它們主要由刀圈、刀體(套)、刀軸、軸承、金屬浮動(dòng)密封環(huán)、刀蓋(座)及聯(lián)接螺栓等件組成。滾刀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)滾刀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是保證滾刀工作時(shí)正常旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，通常是由軸承、密封、潤(rùn)滑油脂組成。7 刀具安裝結(jié)構(gòu)安裝結(jié)構(gòu)是為了把滾刀即方便又可靠的安裝在刀盤上。常用的安裝形式如下：8 刀具刀圈結(jié)構(gòu)形狀刀圈是用來(lái)破巖的，通常有齒形和盤形兩大類，每一類往往又有多種不同的刀刃形狀。如下圖.9 刀圈的材料 根據(jù)刀圈的工作條件，刀圈材料應(yīng)滿足以下性能：1)高的屈服強(qiáng)度，避免刀刃端在高應(yīng)力下壓潰變形；2) 足夠高的硬度，增加耐磨性，減少刀圈磨損；3) 良好的沖

3、擊韌性，提高材料裂紋擴(kuò)展功，防止刀圈斷裂；4)良好的抗回火性能，提高材料的熱穩(wěn)定性，保證刀圈在熱裝和滾壓巖體過(guò)程中不降低硬度。5)良好的熱加工和冷加工的工藝性能，材料成本低，制造方便，提高產(chǎn)品合格率。目前的滾刀刀圈有兩大類：整體耐磨鋼材料和鑲有硬質(zhì)合金球齒的刀具材料。10 盤形滾刀工作原理滾刀在推力和和滾動(dòng)力（轉(zhuǎn)矩）的作用下，推力使刀圈壓入巖體，滾動(dòng)力使刀圈滾壓巖體。通過(guò)滾刀對(duì)巖體的擠壓和剪切使巖體發(fā)生破碎，在巖面上切出一系列的同心圓（見(jiàn)圖）。11 2.2 刮刀刮刀是由刀體和刀刃組成的，有的刮刀是與刀盤螺栓連接的如邊刮刀，有的刮刀與刀盤的連接有焊接如先行刀。有的刮刀是插銷接如正面刮刀。替換滾刀

4、部位的齒刀、切刀、魚(yú)尾刀與滾刀的安裝方式相同。12 刀座有的是與刀盤成一體的，有的是與刀體焊接的。與刀體焊接的刀座材料一般是低碳低合金鋼。 刀刃與刀體的的連接是關(guān)鍵，具體工藝有釬焊、鑲嵌和鑲嵌焊。釬焊時(shí)，焊料和焊接方法、工藝是很關(guān)鍵的，焊料有銅基和銀基兩大類，焊接方法有高頻焊和真空焊等。 刀體對(duì)硬質(zhì)合金刀刃起支撐和保護(hù)作用，要有足夠強(qiáng)度和耐磨性。常常采用表面硬化技術(shù)或局部堆焊耐磨層。 刮刀刃是刮刀刮削巖土和保護(hù)刀體不被磨損的關(guān)鍵部位，通常是用硬質(zhì)合金做成的。其大小和形狀根據(jù)部位、作用、地層設(shè)計(jì)。13 刮削類刀具的工作原理 在推力的作用下，刮刀嵌如巖渣或巖層中，刀盤帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刮削巖層，在掌子

5、面形成一環(huán)環(huán)犁溝，特點(diǎn)是效率高，刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)阻力大。 在軟土地層或滾刀破碎后的渣土通過(guò)刮刀進(jìn)行開(kāi)挖，渣土隨刮刀正面進(jìn)入渣槽。14刀盤上三個(gè)不同的區(qū)域：中心區(qū)、正面區(qū)、邊緣區(qū)，因其承擔(dān)的破巖量和刀具的受力特性差異，刀具的性能也有差別。 中心區(qū)該區(qū)是刀盤的中心，特點(diǎn)是空間小，滾刀的轉(zhuǎn)彎半徑小，所以滾刀滑動(dòng)加滾動(dòng)，承受軸向力大。所以中心刀與正滾刀有如下差別：成組安裝：有兩個(gè)一組和四個(gè)一組。密封形式: 單密封環(huán)與軸承或刀體配對(duì)。軸承型號(hào)：軸承常選用大角度的，且預(yù)緊力也大要求刀圈韌性更高些3、刀具位置的差異性15 正面區(qū)該區(qū)處于中心區(qū)和邊沿區(qū)之間，工作時(shí)刀具正對(duì)著掌子面，有一定的轉(zhuǎn)彎半徑，是以所謂的純滾動(dòng)工

6、作，又有足夠的布置空間，該區(qū)的刀具稱為正滾刀，在刀具掘進(jìn)中，純滾動(dòng)無(wú)論是刀具軸承壽命還是刀圈壽命都比較高，所以正滾刀壽命也相對(duì)較長(zhǎng)。 邊緣區(qū)該區(qū)位于刀盤的邊沿，其刀具不但承擔(dān)的破巖量大，且刀具受力復(fù)雜，還要保證開(kāi)挖直徑，刀圈所用磨損量較少（由35降到15），所以，常常布刀量要多，刀間距減小。有些公司還對(duì)刀圈形狀和刀體進(jìn)行特殊處理，作成專用邊滾刀。但邊滾刀壽命還是較低。164、刀具的失效形式 4.1刮刀的失效：1）正常磨損2) 刮刀刀刃崩裂：在硬巖掘進(jìn)中，滾刀磨損太大，刮刀直接切割未經(jīng)滾刀破碎的硬巖；在硬巖中掘進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)速太快，突遇硬巖，沖擊造成刀刃崩裂；在硬巖掘進(jìn)中，進(jìn)刀太深等原因造成刀刃崩裂。

7、3) 刮刀刀體斷裂：刀體本身的強(qiáng)度和韌性不夠；進(jìn)刀太深。4) 刮刀掉齒：合金刀齒的焊接工藝不過(guò)關(guān)；刮刀突遇硬巖。1718 4.2滾刀的失效形式主要是刀圈磨損，也有軸承、密封早期失效、刀圈斷裂現(xiàn)象。 刀圈的正常磨損 非均勻磨損（偏磨和弦磨）滾刀刀圈周邊各部位的磨損程度不一致，有單邊偏磨和多邊偏磨。單邊偏磨一般是滾刀不轉(zhuǎn)造成的，多邊偏磨則是滾刀時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)造成的，造成滾刀不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因除刀具制造方面外，主要和地層及刀具配置、盾構(gòu)操作有關(guān)。 刀圈崩塊、斷裂滾刀刀圈在掘進(jìn)過(guò)程中刃口位置崩塊、開(kāi)裂甚至從刀體脫落。這和刀圈制造技術(shù)、地層條件和應(yīng)用都有關(guān)系，要區(qū)分分析。19刀圈崩裂刀圈偏磨刀圈正常磨損刀圈

8、弦磨20 軸承或密封損壞： 軸承是刀具上的一種重要組件，對(duì)刀具掘進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和刀具的消耗具有特別重要的影響。正常使用狀態(tài)下，大部分刀具軸承的壽命可達(dá)到900小時(shí)左右。但在施工過(guò)程中,由于各種原因的影響, 軸承會(huì)發(fā)生早期損壞，主要損壞形式為剝離：滾道或滾動(dòng)體表面剝離，呈凹凸?fàn)?。保持架破壞等。主要是刀具裝配不到位或零部件性能、精度不合格造成的。 刀體與刀蓋之間的浮動(dòng)密封失效造成刀具漏油，泥沙進(jìn)入刀體內(nèi)影響軸承。造成刀具密封失效的原因很多，通常與刀具零部件的自身質(zhì)量和裝配質(zhì)量，刀具的使用工況和所掘進(jìn)的巖石條件等因素有關(guān)。215、刀具的檢查 5.1 在掘進(jìn)中過(guò)程中檢查刀盤刀具 刀具是易損件，因此必須

9、進(jìn)行定期檢查，維修保養(yǎng)，使刀盤及刀具保持完好狀態(tài)。在進(jìn)行刀盤維修保養(yǎng)時(shí)，需認(rèn)真徹底，損壞的刀具應(yīng)該及時(shí)更換。由于刀具的布置是相互保護(hù)的，如果某把刀損壞了沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換，特別是在硬巖地層或磨礪性大的地層，繼續(xù)掘進(jìn)很可能造成成片的刀具損壞甚至刀盤損壞嚴(yán)重影響掘進(jìn)。 對(duì)于不具備開(kāi)倉(cāng)條件，但恰恰是這類地層，刀具適應(yīng)性較差，刀具壽命較短或非正常刀具損壞越經(jīng)常發(fā)生。這種情況下我們應(yīng)該建立嚴(yán)格、完整的刀具、檢查、更換制度。如采取刀具磨損檢測(cè)裝置、帶壓進(jìn)倉(cāng)、事先加固等措施保證刀具檢查和更換制度的執(zhí)行。因不重視刀具檢查，未能及時(shí)更換刀具造成刀盤磨損而停機(jī)。22 5.2 成品刀具的檢查 對(duì)于新購(gòu)的刀具或返修的

10、刀具，要檢查刀具的密封情況、刀圈的硬度及磕碰損壞情況、刀具的啟動(dòng)扭矩?cái)?shù)值。6、刀具的拆卸及安裝 刀具現(xiàn)場(chǎng)的維修除要有專人負(fù)責(zé)、具有專用拆裝工具、嚴(yán)格的拆裝工藝規(guī)程、檢驗(yàn)、記錄規(guī)定外，特別強(qiáng)調(diào)如下： 1) 重復(fù)使用零件嚴(yán)格按新件標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，特別是軸承和旋轉(zhuǎn)密封這樣的關(guān)鍵件，用肉眼看可能沒(méi)問(wèn)題，但實(shí)際上已報(bào)廢了。不要因省小錢而廢大錢，經(jīng)常有因螺絲、密封等小件質(zhì)量問(wèn)題造成整個(gè)刀具報(bào)廢的。23 2) 裝配過(guò)程中，對(duì)熱裝件嚴(yán)格控制加熱溫度，對(duì)緊固件嚴(yán)格控制緊固力矩。選用的刀圈要能滿足工程地質(zhì)實(shí)際需要。焊擋圈時(shí)一定要保證不在刀圈上點(diǎn)火。 3) 由于滾刀靜轉(zhuǎn)矩（可針對(duì)不同地質(zhì)調(diào)整）對(duì)整個(gè)滾刀的使用性能影響很大。一定要認(rèn)真調(diào)整。如果太大，巖