刀具的受力計算和磨損

1、軟土泥水盾構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 知護抽）+ （#asbb）cos（d式中嚴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性質(zhì)*旋轉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.在轉速L 5r/min 下該盾構配置的最大扭拒為26MN- m,可攜足»工需耍.同時刀具磨損與刀盤貫人度t相關，而刀盤貫人度受盾構總推力母響.盾構推力計算 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總推力需1和"N,考慮到該盾構將來適用更多地質(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盾構刀具磨損經(jīng)驗,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龍道盾構機掘進總距離為7. 5kmD刀具切削直徑為0-15, 43m»N刀盤轉速為0. 79-L 5r/minf/盾構機設計推進連度為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)實際情況刀盤平均轉速"/mm,推進平均速度40mm/min.該盾構刀具設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)'故在招標時要求盾構機加裝了刀具磨損 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，因為最外周刀具線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機刀具磨損檢測和更換陳向科黃忠輝盾構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千斤頂?shù)淖饔孟戮o壓在巖面上，隨著 刀盤的旋轉，盤形滾刀一方面繞刀盤中心軸公轉，同時繞自身軸線自轉。 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。當推力超過巖石的強度時，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大，當?shù)毒邏毫Τ^巖石的剪切和拉伸 強度時，相鄰同心圓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齒刀工作原理在巖石較軟的情況下掘進時，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，因此刀盤正反轉時齒刀都能進行破巖，見圖3。圖孑 齒刀破巖機理示童圖切刀（刮刀）工