[发明专利]一种盾构机复合刀盘刀具布置方法

说明书

本发明公开了一种盾构机复合刀盘刀具布置方法，复合刀盘采用面板式刀盘，包括切刀、滚刀的布置方法，利用公式等量计算切刀和滚刀的使用寿命，调整切刀与滚刀的安装直径，选择不同的材料，使两刀具寿命相同。本发明设计了盾构机刀盘刀具等寿命的方法，采用计算公式，计算出刀具掘进距离的磨损度，进一步估算出刀具在使用寿命内所掘进的距离，对比滚刀和切刀使用寿命，通过改变安装直径以及增减切刀和滚刀数量等方式，使得两者寿命接近，在刀具需要更换时，切刀和滚刀统一更换，减少了换刀次数，安全可靠，对盾构机工时有一定的保障作用。

技术领域

本发明属于盾构机刀盘设计领域，尤其涉及一种盾构机复合刀盘刀具布置方法。

背景技术

随着交通运输的繁荣，各种隧道、地铁等大型工程的兴建，对盾构机的需求量增多，对其性能要求越来越高，尤其针对复合地层的施工中，对盾构机刀盘的要求极其严格。盾构机刀盘刀具的选择是根据不同的地质条件而确定的，针对复合地层，刀具的布置应满足软弱土地和砂层、砂卵石地层以及岩石层等不同地层的掘进需求。复合地层的掘进工作复杂，刀具必须更换。

刀具的更换需充分考虑到无气压和气压切换的方式，目前采用土压平衡的盾构机较多，在更换刀具时，必须采用气压切换。这种换刀环境给换刀带了很大的难度，稍有不慎，会引起相应的事故，导致工程遭到不必要的损失。

因此，希望减少换刀次数和频率，针对不同刀具的不同使用寿命进行调整，使得不同刀具具有相同的使用寿命，从而获得相同的换刀时间，减少换刀次数，使盾构机换刀更加安全可靠。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术，提供一种有效减少换刀次数和频率的刀盘布置方法。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种盾构机复合刀盘刀具布置方法，复合刀盘采用面板式刀盘，刀具包括n_i把盘形滚刀和n_j把切刀，刀盘中心配置盘形滚刀，周边为切刀和盘形滚刀混合配置；

所述n_i把盘形滚刀和n_j把切刀在相同掘进距离时，同时到达极限磨损量；

1)先根据已定的切刀数量和切刀安装直径计算切刀到达极限磨损量的掘进距离L₂

所述n_j把切刀分布在多条掘削轨迹上，其中最大掘削轨迹上的切刀数量为n₂把，且n₂＞1，则该掘削轨迹上每把切刀的磨耗系数K_n2为

其中K₂为切刀的磨耗系数；

实际测得最大掘削轨迹上切刀安装直径D₂，实际测得切刀最大直径处的切刀磨损量为切刀的极限磨损量δ₂，已知刀盘的转动速度N，由于切刀极限磨损量恒定，则该最大掘削轨迹上切刀到达极限磨损量的掘进距离L₂为：

2)根据最大掘削轨迹的盘形滚刀的预设数量n₁、预设盘形滚刀直径D₁试算盘形滚刀到达极限磨损量的掘进距离L₁

所述n_i把盘形滚刀分布在多条掘削轨迹上，其中最大掘削轨迹上的盘形滚刀数量为n₁把，且n₁＞1，则该掘削轨迹上每把盘形滚刀的磨耗系数K_n1为

其中K₁为盘形滚刀的磨耗系数；

由于盘形滚刀极限磨损量恒定，则同一掘削轨迹上盘形滚刀到达极限磨损量的掘进距离L₁为：