掘进机培训之刀盘刀具.

盾构机功能介绍及应用技术培训刀盘、刀具与地质目录目录第三部分：刀具的破岩机理第二部分：刀具的种类第四部分：地质条件与刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盘的基本结构形式第一部分：刀盘的基本结构形式开挖地层搅拌渣土排渣扩挖刀盘的基本功能：第一部分：刀盘的基本结构形式刀盘的基本结构形式辐条式面板式第一部分：刀盘的基本结构形式辐条式与面板式刀盘的区别面板式刀盘在中途换刀时安全可靠，但在开挖土体时易粘结易堵塞，在刀盘上易形成泥饼。辐条式刀盘通常仅有几根辐条，渣土流动顺畅，不易堵塞。通常不能安装滚刀，且中途换刀安全性差，需进行土体加固。第一部分：刀盘的基本结构形式A)适应软土及砂性地层的辐条式刀盘辐条式刀盘：刮刀＋先行撕裂刀第一部分：刀盘的基本结构形式B)适应软土及砂卵石地层的刀盘辐条＋面板式刀盘：刮刀＋先行撕裂刀第一部分：刀盘的基本结构形式C)适应岩石及复杂地层的复合型刀盘辐条＋面板式刀盘：刮刀＋滚刀第一部分：刀盘的基本结构形式D)适应坚硬岩石地层的面板型刀盘面板式刀盘：滚刀＋刮刀第一部分：刀盘的基本结构形式掘进机刀盘区域的划分：中心区、正面区和边缘区刀盘的分区边缘区正面区中心区目录目录第三部分：刀具的破岩机理第二部分：刀具的种类第四部分：地质条件与刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盘的基本结构形式第二部分：刀具的种类盘形滚刀单刃滚刀双刃滚刀三刃滚刀多刃滚刀第二部分：刀具的种类刀圈的尺寸第二部分：刀具的种类滚刀结构示意图第二部分：刀具的种类滚刀结构示意图第二部分：刀具的种类刮刀（切削刀/切刀）面刮刀周边刮刀双层刮刀第二部分：刀具的种类双层先行撕裂刀先行撕裂刀单层先行撕裂刀贝形先行撕裂刀羊角形先行撕裂刀第二部分：刀具的种类中心刀第二部分：刀具的种类仿形刀超挖刀第二部分：刀具的种类147s120特殊功能刀具及刀盘设计可伸缩式（隐藏式）刀具常压换刀设计第二部分：刀具的种类隐藏时状态伸出时状态第二部分：刀具的种类刀具的磨损检测装置传感式液压式第二部分：刀具的种类螺栓式插入式焊接式刀柄后角前角刀刃高度刮刀（切削刀/切刀）的安装方式第二部分：刀具的种类泡沫喷口保护刀刀盘边缘保护刀滚刀保护刀保径刀目录目录第三部分：刀具的破岩机理第二部分：刀具的种类第四部分：地质条件与刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盘的基本结构形式第三部分：刀具的破岩机理刮刀（切削刀）的开挖方式与土的破坏机理切削刀的基本切削过程是：切削刀通过刀刃的切削作用和前刀面的推挤作用使得被开挖土体产生应力与变形。其中刀刃的切削作用使切削层土体沿刀刃方向产生分离。前刀面的推挤作用使得已分离的土体产生变形而与母体分离形成土屑。刀具切削时，通常做两个方向的运动：①沿开挖面的运动，它起着分离岩土的作用；②切入开挖面的运动，它改变切削的厚度。切削刀工作原理图第三部分：刀具的破岩机理δγ旋转切线方向t切入深度前刀面盾构前进方向后刀面刮刀一般形状及其切削土体示意图土体盾构前进方向主切削刀注：一般情况下（前刃角）（后刃角）随切削地质特性不同变化，取值范围在5°～20°之间。粘土地层稍大，砂卵石地层稍小。第三部分：刀具的破岩机理刮刀的开挖方式(a)流动型切屑(b)裂断型切屑(c)剪断型切屑(d)剥离型切屑1CF1N11N00N0NTFNFP)cos(sinsincos11000ACFNNFt)sin(coscossin01000BCFNNFn第三部分：刀具的破岩机理先行撕裂刀是先行切削土体的刀具，通常与切削刀组合协同工作。即在刮刀（切削刀）切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切削刀创造良好的切削条件，同时延长刮刀的使用寿命。盾构前进方向土体主切削刀主超前刀主超前刀主切削刀与主超前刀协同切削土体示意图先行撕裂刀破岩机理第三部分：刀具的破岩机理设置在刀盘中心位置，尺寸较大的鱼尾状的刀具。鱼尾刀的设计和布置原理是：①使鱼尾刀最先切削土体，让盾构机先小圆切削土体后扩大到全断面切削土体；②将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体增加一项翻转运动（如同犁地一般）。这样既解决了中心部分土体的切削问题，改善了切削土体的流动性，又提高了盾构机整体掘进水平。鱼尾刀切削土体示意图如图所示。鱼尾刀切削刀土体土体鱼尾刀切削土体示意图鱼尾（中心）刀第三部分：刀具的破岩机理贝型（碎石）刀砂卵石地层特别是大粒径砂卵石地层，若采用滚刀，因土体松散，在滚刀掘进挤压下，会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。针对大较粒径砂卵石地层的特性，使用贝型刀效果更好，用以敲击破碎较大粒径的卵石，因此又称作“碎石刀”。第三部分：刀具的破岩机理滚刀在岩石面上连续做同心圆运动，轴压力（推力）使刀刃压入岩石，产生类似于静压破岩；滚动力（扭矩）使盘刀刀刃沿轨迹线连续滚压岩石，并在滚刀通过处对岩体产生侧向压力，使盘刀运动轨迹线周边的岩石不断产生崩裂，从而达到连续破岩。滚刀破岩原理示意图静压破岩状况切削刀的开挖方式第三部分：刀具的破岩机理刀间距作用在滚刀上的力第三部分：刀具的破岩机理滚刀破碎的岩渣第三部分：刀具的破岩机理影响岩石破碎过程的因素岩石强度特性（抗压及抗拉）滚刀法向力滚刀间距滚刀刀刃宽度滚刀直径目录目录第三部分：刀具的破岩机理第二部分：刀具的种类第四部分：地质条件与刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盘的基本结构形式第四部分：地质条件与刀具的配置与刀盘设计及刀具配置有关的地质参数grainsizedistribution粒径分布unitweightg土壤容重innerangleoffrictionj内摩擦角cohesionc粘聚力permeabilityk渗透系数groundwatercondition地下水状况claymineralogy粘土矿物质分析Atterbergslimitswl,wp,w含水率，液限，塑限quartzcontent石英含量elasticmodulusEc弹性模量lateralearthpressurecoefficientK0静止侧向土压力系数OCR超固结率UCS单轴抗压强度（岩石）第四部分：地质条件与刀具的配置单轴抗压强度USC的测试第四部分：地质条件与刀具的配置完整性不同的岩石地层第四部分：地质条件与刀具的配置第四部分：地质条件与刀具的配置岩石耐磨性：一般岩石强度越高、石英含量越多，其耐磨性越高。第四部分：地质条件与刀具的配置砂砾石/砂卵石地层第四部分：地质条件与刀具的配置沙砾石、砂与粘土互层地层第四部分：地质条件与刀具的配置粉质粘土地层第四部分：地质条件与刀具的配置•刮刀：软土、砂土、粘土•刮刀＋先行撕裂刀：软土、软岩•刮刀＋双刃滚刀：软土、软岩、中硬岩•刮刀＋单刃滚刀：硬岩刀具的典型配置参考第四部分：地质条件与刀具的配置卵石地层岩石地层砂性地层刮刀＋先行撕裂刀刮刀＋先行撕裂刀＋碎石刀刮刀＋滚刀刮刀刮刀＋滚刀地层与刀具配置设计目录目录第三部分：刀具的破岩机理第二部分：刀具的种类第四部分：地质条件与刀具的配置第五部分：刀具的失效形式及其原因第一部分：刀盘的基本结构形式第五部分：刀具的失效形式及其原因滚刀的失效形式正常磨损刀圈断裂刀圈剥落（表面缺陷）刀圈卷刃（表面缺陷）刀圈移位漏油挡圈脱落偏磨（弦磨）多边弦磨刀体磨损（轮毂磨损）端盖磨损（轮毂磨损）完全损坏刮刀的失效形式正常磨损断齿掉齿刀体折断第五部分：刀具的失效形式及其原因1）正常磨损刀具的正常磨损是指刀圈的磨损量超过了规定值，磨损量可用专用的量具进行测量。滚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2）刀圈偏磨/弦磨如果滚刀在掘进工作面不转动，由于刀圈和掘进工作面的相对运动就会形成刀圈的偏磨。由于中心区滚刀线速度较小，承受载荷较大，中心区滚刀容易出现此现象。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3）刀圈断裂推力过大或刀圈在比较硬的岩石上滚动就有可能使刀圈断裂，若一个刀圈有两处断裂，断裂的部分刀圈就有可能掉到土舱。边缘滚刀和正面区滚刀经常有此现象。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4）表面缺陷如果有金属或其它坚硬物损坏了刀圈的局部表面，刀圈局部表面就会形成表面缺陷。5）环幅式磨损如果刀圈的工作面和掘进工作面充分接触摩擦，就会形成环幅式磨损。第五部分：刀具的失效形式及其原因6）刀圈挡圈磨损或脱落挡圈是由两个半圆的钢环安装在滚刀轴的卡槽里焊接成一个完整的圆环，其作用是防止刀圈从滚刀轴上脱落，一旦刀圈挡圈脱落或焊接处磨损严重，就应该更换刀具。7）滚刀漏油由于密封件的损坏，就可能使密封油泄漏，从而导致油封座和轮毂的损坏。第五部分：刀具的失效形式及其原因8）轮毂磨损刀具和渣土不间断的摩擦，使得滚刀轮毂也发生严重磨损。第五部分：刀具的失效形式及其原因9）油封座损坏由于漏油使得油封座损坏。10）轮毂或油封座损坏刀圈如果在金属物（掉了的刀圈或螺帽）上滚动，轮毂或油封座有可能被卡住，就会妨碍刀圈绕着滚刀中心轴自由转动。第五部分：刀具的失效形式及其原因11）滚刀的多边形磨损在掘进时滚刀时转时不转，或者在某个点转动时间长在其它点转动时间短，就会产生这样的磨损。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正常磨损：撕裂刀在切削土层或砂砾地层所造成的均匀磨损。异常磨损：由于品质或换刀不及时等原因出现的掉齿、断齿、刀体折断等。正常磨损的撕裂刀断齿的撕裂刀第五部分：刀具的失效形式及其原因正面刮刀和边缘刮刀的失效形式及其原因正常磨损：刮刀刮削土层、砂砾层和被滚刀挤碎的岩层时所造成的磨损。异常磨损：由于品质、滚刀部件掉落或未及时换刀等原因造成的掉齿、断齿、刀体折断或完全磨损等。第五部分：刀具的失效形式及其原因正面刮刀的异常磨损第五部分：刀具的失效形式及其原因边缘刮刀的异常磨损第五部分：刀具的失效形式及其原因刀盘清仓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孤石对刀盘和刀具的影响第五部分：刀具的失效形式及其原因孤石对刀盘和刀具的影响第五部分：刀具的失效形式及其原因粘性土对刀盘和刀具的影响第五部分：刀具的失效形式及其原因沙性地层对刀盘和刀具的影响第五部分：刀具的失效形式及其原因刀盘变形与维修第五部分：刀具的失效形式及其原因配装刀具：根据区间地质条件以及刀盘设计要求配装适合的刀具；掘进操作：根据地质条件以及其他参数要求选择合适的掘进参数；刀具检查：根据工程条件以及刀具的磨损规律定期进行刀具检查；刀具更换：根据检查结果合理地进到刀具更换和必要的刀盘部件整修；刀具修理：根据刀具的损坏情况以及刀具档案按规定进行刀具维修；总结分析：定期对刀具消耗和损坏情况及原因进行分析总结。刀具管理内容第五部分：刀具的失效形式及其原因硬岩掘进时推力及贯入度过大会造成刀具崩刃断裂；粘土层掘进时泡沫、水等添加不合适即渣土改良效果不好会产生泥饼或刀具被渣土裹住无法转动；软弱围岩掘进时，推力过大或刀盘转速过快会造成局部刀具过载、密封失效等。…掘进参数及地质对刀具的影响第五部分：刀具的失效形式及其原因刀具检查及更换第五部分：刀具的失效形式及其原因刀具检查及更换第五部分：刀具的失效形式及其原因刀具维修第五部分：刀具的失效形式及其原因刀具消耗总结分析结束THEEND•谢谢各位！