盾构机刀具磨损与局部问题分析研究

减小盾构掘进刀具磨损,是保证盾构机能够长距离掘进的重要措施。在施工中经常出现的盾构刀具磨损严重、破损、脱落等,导致工程事故的发生,给整个工程的工 期、造价带来严重影响,甚至威胁人的生命。本文从分析盾构刀具磨损的相关因素和减小磨损、延长命两方面入手,对盾构刀具的磨损、布局进行了研究。
    城市化越来越快,大量人口涌入城市,这就造成了城市越来越拥挤,不仅是住房变得拥挤,连交通也变的很拥挤,这样也带来了很多的麻烦,不仅影响人们的正常行 走,还会影响经济的发展,影响工作的正常,像北京、上海这样的大城市经常出现堵车问题,为了解决交通拥挤的难题,人们开始打算从地下进行交通。于是,地铁 开始在大城市中建立了,地铁的建立和开通使得交通变得非常的方面,要建立地铁首要的任务是进行隧道的开挖,开挖隧道仅靠人力基本上是不可能完成的,这时我 们就想到用机械设备进行隧道的开挖,于是,用来开挖隧道的盾构机就设计和制造出来了。现在,国内有很多高校和科研单位都在进行这方面的研究,中铁工程装备 集团在盾构机研发和生产方面取得了丰硕的成果。为了更好的设计和制造我国自己的盾构机,就要了解盾构机刀具的磨损原因和机理,并且要提出解决的方法,这样 才能设计和制造出质量和性能更好的盾构机。
    刀具的磨损类型
    1.1.刀圈偏磨
    由于刀具本身具有很大的启动转矩,这时要是遇到比较软的地质层的时候,很容易造成只有刀盘在转,而刀具没有在转,这样就不能是刀具产生作用,同时也会造成 刀圈因受力不均而造成的磨损。要是没有主要到这一点,也可能造成刀具的磨损,还会将所有的力都集中到其他的刀具上,从而造成所有的刀具都发生破坏,还会造 成与整个切削有关的机械部件的损坏。除了以上的情况外,由于操作人员的操作不当,以及盾构机的一些使用参数的不当选取,也可能造成刀圈的损坏,这样就会容 易发生比较严重的事故和造成财产的损失。
    1.2.刀圈断裂和崩角
    当盾构机在切削比较容易切削的地质层时,刀盘的转矩也不是很高的,但是这时突然进入比较硬的地质层时,阻力突然变大,现有的转矩不能进行该切削,这就会对刀盘造成一定的冲击,就可能使刀圈发生损坏,这样就会容易发生比较严重的事故和造成财产的损失。
    1.3.刀圈移位
    同时要防止刀圈产生轴向移动,因为移动的刀盘在切削的过程中更容易受到较大的冲击,更容易造成刀圈的损坏,这就要在刀盘的两侧加上固定挡圈,从而将刀盘固 定在转动轴上。但是在实际的工况中,盾构机还是经常会因为轴向移动发刀圈的断裂的,主要的原因是盾构机在出厂的时候没有达到其工况所需要的质量,还有盾构 机的工况太恶劣了,还有很多其他的因素影响刀盘挡圈的断裂,这样就会造成刀盘的轴向移动,从而造成刀圈的损坏,进而造成比较严重的事故和造成财产的损失。
    刀宽及贯入度对切刀磨损的影响
    盾构机对地质层的切削类似于车刀对机械零件的切削,都是利用刀具对材料的挤压达到切削的目的的,盾构机的刀具也是分为前刀面和后刀面的,盾构机的前刀面与 切削的碎渣想摩擦,盾构机的后刀面与切削过的地质层相摩擦,通过这样的摩擦就会造成刀具的损坏。盾构机的刀具的材料一般都是采用比较硬的合金钢,但是由于 长时间的摩擦,也会对刀具造成损坏的,切削的深度和切削的速度都会对刀具的损坏产生不同的影响。要根据不同的地质层和不同的进刀速度以及刀具的大小优化设 计刀具和刀盘的形状,并选用适合的材料,这样才能使刀具的寿命延长。
    提高刀具耐用度的对策
    3.1.与地质相匹配的刀具配置
    为了提高刀盘和刀具的寿命和耐用性,我们在选择盾构机的结构时,要因地制宜,对于不同性质的土层或岩石层,我们要选择合适的刀盘、刀具和盾构结构。在实际 的工况中,并不像我们想想的这么简单,因为所要开挖的地质层基本上都是多层介质的, 1

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