A Closer Look at the Design of Cutterheads for Hard Rock Tunnel-Boring Machines

摘要

在隧道项目中,隧道掘进机(TBM)能否顺利施工取决于TBM系统所有部件(从刀具到后备系统)能否正常运转,并取决于全部机车车辆的配合。而在整个TBM系统中,刀盘是影响TBM施工效率最为关键的因素。刀盘的设计影响到掘削效率、刀盘平衡、刀具使用寿命、主轴承/齿轮箱维护、出渣效果、面刀和边刀/排渣铲斗的磨损情况。总体来说,刀盘设计对掘进速度(ROP)、机器利用率(U)及每日进尺(AR)有重要影响。尽管当前可用文献中已就盘形滚刀、切削力、刀盘的某些设计特征做了讨论,但与本论题相关的文献却十分有限,这是因为刀盘的设计主要由隧道掘进机制造商负责,大部分设计工艺都属制造商专有,虽然本论题当前大受关注,但岩石隧道掘进机的设计对终端客户而言仍是个谜题。本文将试着阐明设计中的基本概念,虽不足以帮助读者进行成熟设计,却可助工程师与承包商理解设计步骤中的构思过程、合理设计中应注意的事项以及刀盘设计对于隧道掘进机运行及寿命周期的意义。