盘形滚刀

摘要： 盘形滚刀切削岩石的过程中,当滚刀压入岩石后,滚刀刀刃会与周围的岩石发生摩擦,从而导致盘形滚刀温度的上升,温度可高达上百度。随着温度的上升,随之而来的就是盘形滚刀的内部会产生巨大的热负荷,进而导致诸多不良影响,譬如会增加盘形滚刀的磨损率、影响切削效率和降低滚刀寿命等,甚至会短时间内导致盘形滚刀失效破坏。本文拟借鉴金属切削领域的相关研究,从热传导理论出发,建立基于傅里叶定律的盘形滚刀破岩过程中稳态温度场热传导模型,并结合数学方法对模型进行分析求解,得到双层介质盘形滚刀的温度分布规律。在此基础上,并结合具体案例对双层介质盘形滚刀的温度场数学模型进行分析讨论。

摘要： 分析盘形滚刀在破岩过程中滚刀的受力,论述了盘形滚刀磨损失效的常见形式,并利用ANSYS有限元软件,通过构建盘形滚刀破岩有限元模型,发现盘形滚刀刀圈半径、刀刃宽度、刀间距与切削深度是盘形滚刀磨损的主要影响因素。在对滚刀优化设计时,建议要结合盾构机盘形滚刀磨损影响因素提出可行性方案,保障盾构机后期有效运行。

摘要： 为了实现全断面隧道掘进机(TBM)盘型滚刀的国产化,结合滚刀刀圈的失效形式,从原材料到整个刀圈的生产工艺,进行了多年的研究与开发,生产出了国内外最先进的新型高性能TBM滚刀刀圈。

摘要： 侧向力对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀和刀盘设计具有重要影响.根据盘形滚刀空间运动规律,利用D-H矩阵法分析滚刀侧向受力的运动学原因,基于岩石断裂力学理论,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法混合建模,模拟盘形滚刀动态破岩过程,得到滚刀侧向力.利用试验和美国科罗拉多矿业学院的预测模型(CSM),验证数值模型的准确性和可行性.通过仿真得到不同刀位安装半径的侧向力分布规律,进而分析了刀间距及滚刀加载次序对侧向力的影响.结果 表明:内侧滚刀先行破岩时侧向受力较小,可为TBM滚刀设计、刀盘优化布局和实际施工提供理论参考.

摘要： 在进行掘进的过程中,盘形滚刀是进行掘进的重要工具,岩层的性质不同,对于滚刀的掘进效果也具有不同的影响.依据岩层的围压及强度不同,对其掘进的效果进行分析.结果表明,随着围压的增加,侧向的裂纹占比增加显著,但在围压达到一定数值后,侧向裂纹的占比变化不大;围岩的强度越大,进行破碎所需要的载荷越大.

摘要： 为了实现全断面隧道掘进机(TBM)盘型滚刀的国产化,结合滚刀刀圈的失效形式,从原材料到整个刀圈的生产工艺,进行了多年的研究与开发,生产出了国内外最先进的新型高性能TBM滚刀刀圈.

摘要： 盘形滚刀是用在全断面隧道掘进机(TBM)上的重要破岩工具.现阶段,利用全断面隧道掘进机进行硬岩隧道施工时,刀具损耗巨大,致使工期加长、施工效率低下.研究盘形滚刀与岩石的相互作用机理对于指导盘形滚刀选型、盘形滚刀形貌设计以及施工参数的选取都具有重要的理论意义与实践价值.作为开展滚刀-岩石相互作用机理研究工作中的一环,研究方法的设计显得尤为重要.本文介绍了国内外学者常用的研究滚刀与岩石相互作用机理的实验方法与数值模拟方法,分析了各类方法的优劣势,并就相关技术的未来发展进行了展望.

摘要： 为了研究盘形滚刀破碎岩体的受力过程,利用PFC颗粒流软件对盘形滚刀破碎岩石的过程进行建模仿真,得到其滚动力、侧向力和法向力.引入三种神经网络(BP、ELM、RBF)构建模型,选取适当的函数训练模拟,截取颗粒流仿真得到的部分数据,对盘形滚刀的法向力进行预测,并且随机选取几组节点,比较误差优劣.通过预测结果分析得知,ELM极限学习机对该模型具有较高的预测准确度,可为试验或仿真模型提供预测分析,验证其正确性,具有一定的指导意义.

摘要： 为防止全断面掘进机滚刀磨损超限、减少刀具检修维护的费用,需要准确地对滚刀磨损进行预测.文章依据磨粒磨损机理和滚刀受力模型,推导了滚刀径向磨损量与贯入度、安装半径、刀盘转速间的数学模型;建立了基于BP神经网络的滚刀径向磨损量预测模型,并采用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)分别对预测模型进行优化;以中国西北地区某TBM掘进工程为实例对预测模型进行验证.结果表明:以掘进机推力、滚刀安装半径和刀盘转速作为神经网络输入节点能较为准确地预测滚刀径向磨损,且该神经网络预测模型有较高的预测精度.最后基于GA-BP神经网络预测模型,采用MATLAB和C#混合编程的方法设计了该预测模型的人机交互界面.

摘要： 文章阐述了盘形滚刀的破岩机理,并以实际工程为例,对滚刀在典型的富水砂卵石地层中的应用情况进行了分析,将单刃滚刀和双刃滚刀的应用效果进行了对比,结合实际工程经验总结了砂卵石地层中刀具配置的技术要点.

摘要： 盾构机掘进施工过程中，能耗是一个突出的问题。以盘形滚刀刀刃角、刀尖宽度和刀刃过渡圆弧半径，以盘形滚刀最小切削比能耗为目标，建立了盘形滚刀结构参数优化模型。利用遗传算法对模型进行优化，得到最优刀刃角、刀尖宽度、刀刃过渡圆弧半径及最小比能耗分别为26°、8mm、5mm和1540.9N/mm2。通过和实际施工数据进行对比，其结果令人满意。

摘要： 盘型滚刀载荷谱的编制对于研究岩石隧道掘进机的各部件疲劳寿命预估、室内模拟实验、强度分析与计算、以及可靠性设计提供了重要的参考依据,因此,研究其载荷谱是十分有必要的.分析了全断面隧道掘进机盘形滚刀破岩机理,研究了其受力状况,得出了盘形滚刀径向力值预测公式,并由此导出了针对硬岩掘进机盘形滚刀载荷谱编制的概率模型.在分析Monte Carlo数字仿真方法基础上,提出了硬岩掘进机盘形滚刀载荷谱编制思想,并进行了可行性分析.基于典型的岩石隧道地形,应用Monte Carlo数字仿真方法,并结合VC+程序语言实现了盘形滚刀载荷谱值的计算,完成了单一岩层、过渡岩层和刀具启停时的模拟.对Monte Carlo数字仿真产生的载荷值进行处理,然后完成了盘形滚刀载荷谱编制,最后对模拟分析的结果进行了实际验证,证明了Monte Carlo数字仿真理论的可行性.

摘要： 针对全断面硬岩掘进机(Tunnel boring machine,TBM)盘形滚刀选型的复杂性与模糊性,提出一种基于物元分析、模糊层次分析与模糊TOPSIS决策法相结合的滚刀地质适应性选型方法.以常用型号滚刀为选型对象,建立滚刀性能评价递阶层次模型,基于物元理论的模糊层次分析法计算滚刀选型指标权重,并通过模糊TOPSIS决策法对不同型号滚刀性能进行综合评判.将滚刀地质适应性选型方法应用于某水利工程TBM刀盘正面滚刀选型,结果表明:该工程地质条件下,19英寸滚刀性能最优,经过5km以上掘进工程应用,证明选用19英寸正面滚刀是比较合适的,该方法可为刀盘设计过程中滚刀地质适应性选型提供一定理论依据.

摘要： 目前TBM在长距离山岭隧道和城市地铁隧道工程中的应用越来越多.盘形滚刀磨损是制约TBM掘进效率和施工成本的重要因素,弄清滚刀滑动对滚刀磨损的影响是一个重要的研究内容.本文在前人研究的基础上提出了滚刀破岩过程的一次侵入位移的概念,应用质点的运动合成原理推导出了考虑滚刀刀刃宽度影响的一次侵入位移的计算公式以及滚刀滑动距离的计算公式;研究了一次侵入位移的影响因素、变化规律以及滚刀磨损量与滑动距离的关系;分析了秦岭隧道TB880E滚刀滑动磨损系数分布规律.研究表明:滚刀破岩过程刀刃相对开挖面岩石除滚动外,还产生了相对滑动.中心区域滚刀侧向位移分量最大,滚刀以剪切破岩和滑动磨损为主;中心区域以外滚刀沿掘进方向位移分量最大,滚刀以碾压破岩和滚动磨损为主.

摘要： 近年来盾构和TBM技术在隧道工程中的应用越来越广泛,刀具磨损极大影响着盾构和TBM的掘进效率、施工费用甚至设备使用安全,研究刀具磨损规律对提高盾构/TBM应用水平具有重要作用.本文介绍盘形滚刀滚动距离和滚动磨损系数的计算公式,以秦岭隧道TB880E掘进机以及东莞地铁R2线工程S245盾构机滚刀磨损统计数据为例,分别研究了盾构/TBM盘形滚刀磨损量与滚刀滚动距离的关系以及滚动磨损系数范围和分布规律.研究表明:在全断面硬岩中盾构机与TBM滚刀磨损分布规律总体上是相似的,滚刀磨损量随滚动距离的增大而增加,两者成指数函数关系,通过测定短距离滚刀磨损数据来预测滚刀磨损量是可行的.

摘要： 秦岭隧道TB880E掘进机在施工过程积累了大量宝贵而完整的滚刀磨损统计数据,为深入研究滚刀磨损规律和磨损机理提供了依据.从TB880E现场实测滚刀磨损数据人手,结合TB880E滚刀一次破岩体积的理论计算结果,建立了滚刀磨损量与一次破岩体积的关系;对滚刀单位破岩体积磨损量进行分析,得到了滚刀单位破岩体积磨损量与滚刀安装半径的关系曲线,总结出刀盘上滚刀磨损的4个区域,分析了不同区域滚刀磨损的机理;并首次提出了滚刀重复破碎与二次磨损的定量计算方法,得到了TB880E滚刀重复破碎体积与二次磨损量的分布规律.研究表明:正面滚刀磨损的主要影响因素是一次破碎,而边缘滚刀主要是重复破碎引起的二次磨损.

摘要： 硬岩TBM的盘形滚刀是掘进机掘进的关键部分.19in滚刀在大伙房项目中成功运用,创造了较高的掘进记录,充分体现了近年来TBM设计的总趋势是:提高刀具承载能力.

摘要： 采用北京工业大学自主研制的大型机械破岩实验平台,研究了北山花岗岩在单个滚刀不同切深(贯入度)单次作用下的岩石破裂情况.实验采用直径17英寸(432 mm)的常截面盘形滚刀,对尺寸1000 mm×1000 mm×600 mm的花岗岩试样进行了不同切深的侵入实验.基于实验观察和裂纹数字化处理结果,对岩样的破裂情况进行了分区;同时对各区的波速和回弹指标进行了测试,发现破裂各区内的指标存在明显差异;实验还发现,不同切深条件下,岩石中破裂各区的面积有明显增加,但相应区域的指标变化并不显著.

摘要： 随着TBM(Tunnel Boring Machine全断面隧道掘进机)的广泛应用,滚刀刀具的磨损问题越来越突出,在硬岩地区尤为严重.基于离散元方法,采用颗粒流软件(PFC2D),建立滚刀与岩石相互作用颗粒流模型.克服以往相关模拟分析中将滚刀模拟为刚体的不足,根据滚刀实际几何形态,建立了滚刀-岩石的全颗粒模型,研究滚刀侵入岩石过程中岩石的破碎形态过程以及滚刀的受力特征.试验结果表明,在滚刀挤压作用下岩石会发生类似岩爆的现象,刀圈崩刃现象发生的频率与滚刀切入速度呈正相关,岩块高速弹出会撞击滚刀并影响滚刀寿命,其影响规律类似于滚刀疲劳磨损.

摘要： 随着TBM(Tunnel Boring Machine全断面隧道掘进机)的广泛应用,滚刀刀具的磨损问题越来越突出,在硬岩地区尤为严重.基于离散元方法,采用颗粒流软件(PFC2D),建立滚刀与岩石相互作用颗粒流模型.克服以往相关模拟分析中将滚刀模拟为刚体的不足,根据滚刀实际几何形态,建立了滚刀-岩石的全颗粒模型,研究滚刀侵入岩石过程中岩石的破碎形态过程以及滚刀的受力特征.试验结果表明,在滚刀挤压作用下岩石会发生类似岩爆的现象,刀圈崩刃现象发生的频率与滚刀切入速度呈正相关,岩块高速弹出会撞击滚刀并影响滚刀寿命,其影响规律类似于滚刀疲劳磨损.

摘要： 本发明属于全断面岩石掘进机和盾构平面刀盘上盘形滚刀正刀和中心滚刀安装技术领域，特别涉及一种盘形滚刀正刀和中心滚刀的节能安装方法。采用的技术方案为，在盘形滚刀正刀和中心滚刀轴承座面上加工一倾斜角为ψ

摘要： 本发明公开了一种滚刀用隔环及隔环在盘形滚刀上的装配工艺，其成分为：C 0.18‑0.24%，Si 0.17‑0.37%，Mo 0.3‑0.8%，Cr 0.4‑1.0%，Fe余量；杂质P≤0.03%，S≤0.03%；本发明还提出一种滚刀装配的工艺，在不同的地质条件下需要不同启动扭矩的滚刀时，不需要对滚刀进行解体，通过调节滚刀锁紧力的大小，改变滚刀隔环的变形程度，就可以快速的实现滚刀启动扭矩的调节来适应不同的地质条件。

摘要： 本发明属于全断面隧道掘进机刀盘上盘形滚刀正刀安装技术领域，特别涉及一种全断面隧道掘进机刀盘上的盘形滚刀正刀的防崩刃安装方法。在刀盘上盘形滚刀正刀安装座上设置托架，以及由托架支撑的盘形滚刀正刀；刀盘上盘形滚刀正刀刃所在平面是正安装方式的盘形滚刀正刀刃所在平面以通过刀盘上盘形滚刀正刀最大侵深点的直径为轴，顺掘进方向看去，顺刀盘旋转方向旋转一个角度λ

摘要： 本发明涉及一种盘形滚刀换刀机器人模拟试验台及其使用方法，试验台包括试验台基座、换刀机器人安装座以及刀箱模块，其中试验台基座包括换刀机器人安装座区和安装刀箱模块区，换刀机器人安装座安装于换刀机器人安装座区上；刀箱模块安装于安装刀箱模块区上；方法包括以下步骤：根据试验需求搭建试验台；模拟可变换倾斜角刀箱模块的刀箱倾斜设定角度；通过三角支撑组件上的长条形螺纹通孔拧紧位置变化，实现刀箱模块组合整体横向移动。本发明将各个模块自由组合拼装，能够更加真实地反映实际工况，为优化智能换刀机器人结构和机构精度可靠性试验提供便利，节省试验成本，实验效果好，使实现物理样机试验台搭建变得简单易行。

摘要： 本发明属于全断面岩石掘进机和盾构平面刀盘上盘形滚刀正刀和中心滚刀安装技术领域，特别涉及一种盘形滚刀正刀和中心滚刀的节能安装方法。采用的技术方案为，在盘形滚刀正刀和中心滚刀轴承座面上加工一倾斜角为ψ

摘要： 本发明公开了一种滚刀用隔环及隔环在盘形滚刀上的装配工艺，其成分为：C 0.18‑0.24%，Si 0.17‑0.37%，Mo 0.3‑0.8%，Cr 0.4‑1.0%，Fe余量；杂质P≤0.03%，S≤0.03%；本发明还提出一种滚刀装配的工艺，在不同的地质条件下需要不同启动扭矩的滚刀时，不需要对滚刀进行解体，通过调节滚刀锁紧力的大小，改变滚刀隔环的变形程度，就可以快速的实现滚刀启动扭矩的调节来适应不同的地质条件。

摘要： 本发明属于全断面隧道掘进机刀盘上盘形滚刀正刀安装技术领域，特别涉及一种全断面隧道掘进机刀盘上的盘形滚刀正刀的防崩刃安装方法。在刀盘上盘形滚刀正刀安装座上设置托架，以及由托架支撑的盘形滚刀正刀；刀盘上盘形滚刀正刀刃所在平面是正安装方式的盘形滚刀正刀刃所在平面以通过刀盘上盘形滚刀正刀最大侵深点的直径为轴，顺掘进方向看去，顺刀盘旋转方向旋转一个角度λ

摘要： 本发明属于隧道挖掘设备应用技术领域，具体为一种楔块盘形滚刀及其刀箱。包括滚刀本体以及用于固定滚刀本体的刀箱，所述滚刀本体包括刀圈以及用于密封刀圈的端盖，其特征在于，所述端盖包括用于密封刀圈的密封部以及用于放置在刀箱上的放置部，所述放置部呈不规则板状设置，所述放置部上设置有缺口，所述缺口将放置部的部分边缘形成阶梯状，本发明通过对现有盘形滚刀的端盖进行改进，使其兼有托举支撑、双侧限位和旋转卡死滚刀的功能，进而省去了传统设计用于支撑的外露的那部分转轴的空间，大幅缩小了滚刀的宽度，这样可以在有限的空间布置更多的滚刀，而滚刀越多，刀盘的破岩能力越强，从而提高盾构、TBM、顶管等大型非开挖施工设备破碎能力。

摘要： 本实用新型属于全断面岩石掘进机和盾构平面刀盘上盘形滚刀正刀和中心滚刀安装技术领域，特别涉及一种节能安装的盘形滚刀正刀和中心滚刀。采用的技术方案为，在盘形滚刀正刀和中心滚刀轴承座面上加工一倾斜角为Ψ

摘要： 本实用新型属于全断面隧道掘进机刀盘上盘形滚刀正刀安装技术领域，特别涉及一种防崩刃安装的全断面隧道掘进机刀盘上盘形滚刀正刀。在刀盘上盘形滚刀正刀安装座上设置托架，以及由托架支撑的盘形滚刀正刀；刀盘上盘形滚刀正刀刃所在平面是正安装方式的盘形滚刀正刀刃所在平面以通过刀盘上盘形滚刀正刀最大侵深点的直径为轴，顺掘进方向看去，顺刀盘旋转方向旋转一个角度λ