掘進(jìn)機(jī)培訓(xùn)技巧之刀盤(pán)刀具

1、盾構(gòu)機(jī)功能介紹及應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn) 刀盤(pán)、刀具與地質(zhì)刀盤(pán)、刀具與地質(zhì)目 錄目 錄第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式開(kāi)挖地層開(kāi)挖地層攪拌渣土攪拌渣土排渣排渣擴(kuò)挖擴(kuò)挖刀盤(pán)的基本功能：刀盤(pán)的基本功能：第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式輻條式輻條式面板式面板式第一

2、部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式輻條式與面板式刀盤(pán)的區(qū)別輻條式與面板式刀盤(pán)的區(qū)別 面板式刀盤(pán)在中途換刀時(shí)安全可靠，但在開(kāi)挖土體時(shí)易粘結(jié)易堵塞，在刀盤(pán)上易形成泥餅。 輻條式刀盤(pán)通常僅有幾根輻條，渣土流動(dòng)順暢，不易堵塞。通常不能安裝滾刀，且中途換刀安全性差，需進(jìn)行土體加固。第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式A)A)適應(yīng)軟土及砂性地層的輻條式刀盤(pán)適應(yīng)軟土及砂性地層的輻條式刀盤(pán)輻條式刀盤(pán)：刮刀先行撕裂刀輻條式刀盤(pán)：刮刀先行撕裂刀第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式B)B)適應(yīng)軟土及砂卵石地層的刀盤(pán)適應(yīng)軟土及砂卵石地層的刀盤(pán)輻條面板式刀盤(pán)：刮

3、刀先行撕裂刀輻條面板式刀盤(pán)：刮刀先行撕裂刀第一第一 部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式C)C)適應(yīng)巖石適應(yīng)巖石及復(fù)雜及復(fù)雜地層的復(fù)合型刀盤(pán)地層的復(fù)合型刀盤(pán)輻條面板式刀盤(pán)：刮刀滾刀輻條面板式刀盤(pán)：刮刀滾刀第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式D)D)適應(yīng)堅(jiān)硬巖石地層的面板型刀盤(pán)適應(yīng)堅(jiān)硬巖石地層的面板型刀盤(pán)面板式刀盤(pán)：滾刀刮刀面板式刀盤(pán)：滾刀刮刀第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)區(qū)域的劃分：中心區(qū)、正面區(qū)和邊緣區(qū)掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)區(qū)域的劃分：中心區(qū)、正面區(qū)和邊緣區(qū) 刀盤(pán)的分區(qū)刀盤(pán)的分區(qū)邊緣區(qū)正面區(qū)中心區(qū)目 錄目 錄第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三

4、部分：刀具的破巖機(jī)理 第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類盤(pán)形滾刀盤(pán)形滾刀單刃滾刀單刃滾刀雙刃滾刀雙刃滾刀三刃滾刀三刃滾刀多刃滾刀多刃滾刀第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類刀圈的尺寸刀圈的尺寸第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類滾刀結(jié)構(gòu)示意圖滾刀結(jié)構(gòu)示意圖第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類滾刀結(jié)構(gòu)示意圖滾刀結(jié)構(gòu)示意圖第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類刮

5、刀（切削刀刮刀（切削刀/ /切刀）切刀）面刮刀面刮刀周邊刮刀周邊刮刀雙層刮刀雙層刮刀第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類雙層雙層先行先行撕裂撕裂刀刀先行撕裂刀先行撕裂刀單層先行撕裂刀單層先行撕裂刀貝形先行撕裂刀貝形先行撕裂刀羊角形先行撕裂刀羊角形先行撕裂刀第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類中中心心刀刀第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類仿形刀仿形刀超挖刀超挖刀第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類147s120特殊功能刀具及刀盤(pán)設(shè)計(jì)特殊功能刀具及刀盤(pán)設(shè)計(jì)可伸縮式（隱藏式）刀具可伸縮式（隱藏式）刀具常壓換刀設(shè)計(jì)常壓換刀設(shè)計(jì)第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類隱藏時(shí)狀態(tài)隱藏時(shí)狀

6、態(tài)伸出時(shí)狀態(tài)伸出時(shí)狀態(tài)第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類刀具的磨損檢測(cè)裝置刀具的磨損檢測(cè)裝置傳感式傳感式液壓式液壓式第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類螺栓式插入式焊接式刀柄后角前角刀刃高度刮刀（切削刀刮刀（切削刀/ /切刀）的安裝方式切刀）的安裝方式第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類泡沫噴口保護(hù)刀泡沫噴口保護(hù)刀刀盤(pán)邊緣保護(hù)刀刀盤(pán)邊緣保護(hù)刀滾刀保護(hù)刀滾刀保護(hù)刀保徑刀保徑刀目 錄目 錄第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的

7、失效形式及其原因第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 刮刀（切削刀）的開(kāi)挖方式與土的破壞機(jī)理刮刀（切削刀）的開(kāi)挖方式與土的破壞機(jī)理 切削刀的基本切削過(guò)程是：切削刀通過(guò)刀刃的切削作用和前刀面的推擠作用使得被開(kāi)挖土體產(chǎn)生應(yīng)力與變形。其中刀刃的切削作用使切削層土體沿刀刃方向產(chǎn)生分離。前刀面的推擠作用使得已分離的土體產(chǎn)生變形而與母體分離形成土屑。刀具切削時(shí)，通常做兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)： 沿開(kāi)挖面的運(yùn)動(dòng)，它起著分離巖土的作用； 切入開(kāi)挖面的運(yùn)動(dòng)，它改變切削的厚度。 切削刀工作原理圖切削刀工作原理圖第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)

8、理旋 轉(zhuǎn) 切 線 方 向t 切 入 深 度前 刀 面盾 構(gòu) 前 進(jìn) 方 向后 刀 面刮刀刮刀一般形狀及其一般形狀及其切削土體切削土體示意圖示意圖土 體盾 構(gòu) 前 進(jìn) 方 向主 切 削 刀注：一般情況下（前刃角）（后刃角）隨切削地質(zhì)特性不同變化，取值范圍在520之間。粘土地層稍大，砂卵石地層稍小。 第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 刮刀的開(kāi)挖方式刮刀的開(kāi)挖方式(a) 流動(dòng)型切屑 (b) 裂斷型切屑 (c) 剪斷型切屑 (d) 剝離型切屑 1CF1N11N 00N 0NTFNFP)cos(sinsincos11000ACFNNFt)sin(coscossin01000BCFNNFn

9、第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理先行撕裂刀是先行切削土體的刀具，通常與切削刀組合協(xié)同工作。即在刮刀（切削刀）切削土體之前先行切削土體，將土體切割分塊，為切削刀創(chuàng)造良好的切削條件，同時(shí)延長(zhǎng)刮刀的使用壽命。盾構(gòu)前進(jìn)方向土體主切削刀主超前刀主超前刀主切削刀與主超前刀協(xié)同切削土體示意圖主切削刀與主超前刀協(xié)同切削土體示意圖先行撕裂刀破巖機(jī)理先行撕裂刀破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 設(shè)置在刀盤(pán)中心位置，尺寸較大的魚(yú)尾狀的刀具。魚(yú)尾刀的設(shè)計(jì)和布置原理是： 使魚(yú)尾刀最先切削土體，讓盾構(gòu)機(jī)先小圓切削土體后擴(kuò)大到全斷面切削土體； 將魚(yú)尾刀根部設(shè)計(jì)成錐形，使刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)隨魚(yú)尾

10、刀切削下來(lái)的土體增加一項(xiàng)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（如同犁地一般）。這樣既解決了中心部分土體的切削問(wèn)題，改善了切削土體的流動(dòng)性，又提高了盾構(gòu)機(jī)整體掘進(jìn)水平。魚(yú)尾刀切削土體示意圖如圖所示。魚(yú) 尾 刀切 削 刀土 體土 體 魚(yú)尾刀切削土體示意圖魚(yú)尾刀切削土體示意圖魚(yú)尾（中心）刀魚(yú)尾（中心）刀第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理貝型（碎石）刀貝型（碎石）刀 砂卵石地層特別是大粒徑砂卵石地層，若采用滾刀，因土體松散，在滾刀掘進(jìn)擠壓下，會(huì)產(chǎn)生較大變形，大大降低滾刀的切削效果，有時(shí)甚至喪失切削破碎能力。針對(duì)大較粒徑砂卵石地層的特性，使用貝型刀效果更好，用以敲擊破碎較大粒徑的卵石，因此又稱作“碎石刀”。第三部分：

11、刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 滾刀在巖石面上連續(xù)做同心圓運(yùn)動(dòng)，軸壓力（推力）使刀刃壓入巖石，產(chǎn)生類似于靜壓破巖；滾動(dòng)力（扭矩）使盤(pán)刀刀刃沿軌跡線連續(xù)滾壓巖石，并在滾刀通過(guò)處對(duì)巖體產(chǎn)生側(cè)向壓力，使盤(pán)刀運(yùn)動(dòng)軌跡線周邊的巖石不斷產(chǎn)生崩裂，從而達(dá)到連續(xù)破巖。 滾刀破巖原理示意圖滾刀破巖原理示意圖 靜壓破巖狀況靜壓破巖狀況切削刀的開(kāi)挖方式切削刀的開(kāi)挖方式第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 刀間距作用在滾刀上的力作用在滾刀上的力第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 滾刀破碎的巖渣滾刀破碎的巖渣第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理影響巖石破碎過(guò)程的因素影響巖石

12、破碎過(guò)程的因素巖石強(qiáng)度特性（抗壓及抗拉）滾刀法向力滾刀間距滾刀刀刃寬度滾刀直徑目 錄目 錄第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置與刀盤(pán)設(shè)計(jì)及刀具配置有關(guān)的地質(zhì)參數(shù)與刀盤(pán)設(shè)計(jì)及刀具配置有關(guān)的地質(zhì)參數(shù) grain size distribution 粒徑分布 unit weight g 土壤容重 inner a

13、ngle of friction j 內(nèi)摩擦角 cohesion c 粘聚力 permeability k 滲透系數(shù) groundwater condition 地下水狀況 clay mineralogy 粘土礦物質(zhì)分析 Atterbergs limits wl, wp, w 含水率，液限，塑限 quartz content 石英含量 elastic modulus Ec 彈性模量 lateral earth pressure coefficient K0 靜止側(cè)向土壓力系數(shù) OCR 超固結(jié)率 UCS 單軸抗壓強(qiáng)度（巖石）第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置單軸抗壓強(qiáng)度

14、單軸抗壓強(qiáng)度USC的測(cè)試的測(cè)試第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置完整性不同的巖石地層完整性不同的巖石地層第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置巖石耐磨性：一般巖石強(qiáng)度越高、石英含量越多，其耐磨性越高。第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置砂礫石砂礫石/砂卵石地層砂卵石地層第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置沙礫石、砂與粘土互層地層沙礫石、砂與粘土互層地層 第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置粉質(zhì)粘土地層粉質(zhì)粘土地層 第

15、四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置刮刀：軟土、砂土、粘土刮刀先行撕裂刀：軟土、軟巖刮刀雙刃滾刀：軟土、軟巖、中硬巖刮刀單刃滾刀 ：硬巖刀具的典型配置參考刀具的典型配置參考第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置卵石地層卵石地層巖石地層巖石地層砂性地層砂性地層刮刀先行撕裂刀刮刀先行撕裂刀刮刀先行撕裂刀碎石刀刮刀先行撕裂刀碎石刀刮刀滾刀刮刀滾刀刮刀刮刀刮刀滾刀刮刀滾刀地層與刀具配置設(shè)計(jì)地層與刀具配置設(shè)計(jì)目 錄目 錄第三部分：刀具的破巖機(jī)理第三部分：刀具的破巖機(jī)理 第二部分：刀具的種類第二部分：刀具的種類第四部分：地質(zhì)條件與刀具的配置第四部分：地質(zhì)條件與刀

16、具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第一部分：刀盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)形式第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因滾刀的失效形式滾刀的失效形式 正常磨損 刀圈斷裂 刀圈剝落（表面缺陷） 刀圈卷刃（表面缺陷） 刀圈移位 漏油 擋圈脫落 偏磨（弦磨） 多邊弦磨 刀體磨損（輪轂?zāi)p） 端蓋磨損（輪轂?zāi)p） 完全損壞刮刀的失效形式刮刀的失效形式 正常磨損 斷齒 掉齒 刀體折斷第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因1 1）正常磨損）正常磨損 刀具的正常磨損是指刀圈的磨損量超過(guò)了規(guī)定值，磨損量可用專用的

17、量具進(jìn)行測(cè)量。滾刀失效形式及原因滾刀失效形式及原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因 2 2）刀圈偏磨）刀圈偏磨/ /弦磨弦磨 如果滾刀在掘進(jìn)工作面不轉(zhuǎn)動(dòng)，由于刀圈和掘進(jìn)工作面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就會(huì)形成刀圈的偏磨。由于中心區(qū)滾刀線速度較小，承受載荷較大，中心區(qū)滾刀容易出現(xiàn)此現(xiàn)象。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因3 3）刀圈斷裂）刀圈斷裂 推力過(guò)大或刀圈在比較硬的巖石上滾動(dòng)就有可能使刀圈斷裂，若一個(gè)刀圈有兩處斷裂，斷

18、裂的部分刀圈就有可能掉到土艙。邊緣滾刀和正面區(qū)滾刀經(jīng)常有此現(xiàn)象。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因4 4）表面缺陷）表面缺陷 如果有金屬或其它堅(jiān)硬物損壞了刀圈的局部表面，刀圈局部表面就會(huì)形成表面缺陷。5 5）環(huán)幅式磨損）環(huán)幅式磨損 如果刀圈的工作面和掘進(jìn)工作面充分接觸摩擦，就會(huì)形成環(huán)幅式磨損。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因6 6）刀圈擋圈磨損或脫落）刀圈擋圈磨損或脫落 擋圈是由兩個(gè)半圓的鋼環(huán)安裝在滾刀軸的卡槽里焊接成一個(gè)完整的圓環(huán)，其作用是防止刀圈從滾刀軸上脫落，一旦

19、刀圈擋圈脫落或焊接處磨損嚴(yán)重，就應(yīng)該更換刀具。7 7）滾刀漏油）滾刀漏油 由于密封件的損壞，就可能使密封油泄漏，從而導(dǎo)致油封座和輪轂的損壞。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因8 8）輪轂?zāi)p）輪轂?zāi)p刀具和渣土不間斷的摩擦，使得滾刀輪轂也發(fā)生嚴(yán)重磨損。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因9 9）油封座損壞）油封座損壞 由于漏油使得油封座損壞。1010）輪轂或油封座損壞）輪轂或油封座損壞 刀圈如果在金屬物（掉了的刀圈或螺帽）上滾動(dòng)，輪轂或油封座有可能被卡住，就會(huì)妨礙刀圈繞著滾刀中心軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具

20、的失效形式及其原因1111）滾刀的多邊形磨損）滾刀的多邊形磨損 在掘進(jìn)時(shí)滾刀時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)，或者在某個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)在其它點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間短，就會(huì)產(chǎn)生這樣的磨損。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因撕裂刀的失效形式及原因撕裂刀的失效形式及原因正常磨損：撕裂刀在切削土層或砂礫地層所造成的均勻磨損。異常磨損：由于品質(zhì)或換刀不及時(shí)等原因出現(xiàn)的掉齒、斷齒、刀體折斷等。正常磨損的撕裂刀斷齒的撕裂刀第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因正面刮刀和邊緣刮刀的失效形式及其原因正面刮刀和邊緣刮刀的失效形式及其原因正常磨損：刮刀刮削土層、砂礫層和被滾刀擠碎的巖層時(shí)所造成的

21、磨損。異常磨損：由于品質(zhì)、滾刀部件掉落或未及時(shí)換刀等原因造成的掉齒、斷齒、刀體折斷或完全磨損等。第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因正面刮刀的異常磨損正面刮刀的異常磨損第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因邊緣刮刀的異常磨損邊緣刮刀的異常磨損第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因刀盤(pán)清倉(cāng)清出的孤石及孤石上的刀痕刀盤(pán)清倉(cāng)清出的孤石及孤石上的刀痕第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因孤石對(duì)刀盤(pán)和刀具的影響孤石對(duì)刀盤(pán)和刀具的影響第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因孤石對(duì)刀盤(pán)和刀具的影響孤石對(duì)刀盤(pán)和刀具的影響第五部分：刀具的失效形式及其原因第五部分：刀具的失效形式及其原因粘性土對(duì)刀盤(pán)