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靈山機械帶您分析盤形滾刀

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/9/9     瀏覽次數:    

盤形滾刀是一種破碎堅硬巖石的挖掘工具,安裝于盾構、TBM、頂管等大型非開挖施工設備的頭部,其作用是切割掌子面巖石并將巖石從掌子面上剝落下來。廣泛應用于地鐵隧道、鐵路隧道、引水隧道以及城市地下管網施工工。

盤形滾刀是一種可更換刀圈的刀具,通常有單刃、雙刃和多刃之分,常以輻射狀或螺旋狀分布裝在盾構機刀盤上。盾構機在千斤頂的壓力下向前掘進,同時盾構機刀盤作旋轉運動,安裝在盾構機刀盤上的刀具在隨刀盤公轉同時,自己在摩擦力和壓力下作自轉,從而利用刀圈刃口對巖石表面產生滾動切削作用。

盤形滾刀破巖工作原理可以理解為:掘進時盤形滾刀刀圈先在巖石內擠壓出一個槽,并在槽周圍生成初始的張拉破壞的裂紋,井隨著刀具不斷慣入,刀圈的楔形面對刀圈兩邊的巖石起剪切破壞作用,初始的張拉破壞裂紋會在剪切力作用下沿巖石切線方向持續快速擴張,相臨刀具間的巖石裂紋會產生相互影響,產生進一步的張拉破壞,使相臨切槽之間的巖脊在這種張拉破壞下產生較大的巖塊剝落下來。

安裝在刀盤上的盤形滾刀在千斤頂的作用下緊壓在巖面上,隨著刀盤的旋轉,盤形滾刀一方面繞刀盤中心軸旋轉,另一方面繞自身軸線自轉。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溝槽。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,形成壓碎區和放射狀裂紋;進一步加壓,當滾刀間距S滿足一定條件時,相鄰滾刀間巖石內裂紋延伸并相互貫通,形成巖石碎片而崩落,盤形滾刀完成一次破巖過程。

盤形滾刀工作時除了要承受刀圈周向的正壓力之外,還受到刀圈切向的摩擦力、以及側向方向上交變應力的作用,受力復雜,工作環境惡劣。地層以及剝落的巖石對刀圈、刀體有著磨削、沖蝕效應,容易造成刀具的早期失效,對刀具的破巖效果和刀具對工作環境的耐受性能以及刀具質量的穩定性提出了較高的要求。刀具的質量直接決定了工程的質量、成本、安全和效率,是隧道及地鐵盾構法施工中的核心技術之一。

在工地現場,盤形滾刀組裝與拆卸通常是在隨機提供的小型刀具維修車間內進行,為了節省運輸時間,刀具車間一般布置在進洞口附近一側。盤形滾刀的刀圈與刀體、軸承內圈與心軸是過盈配合,其組裝與拆卸需要特殊工藝處理。

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