[发明专利]隧道掘进机刀盘厚度的确定方法

说明书

本发明公开了隧道掘进机刀盘厚度的确定方法，包括以下步骤：S1，确定刀盘的材料；S3，刀盘半径的确定，S3，刀盘半径的确定；S4，刀盘半径与厚度关系的建立。本发明相较于传统的刀盘设计方案，在确定厚度前，先根据实地检测地层的抗压强度和强度特性，确定刀盘的材料，从而可以更准确的推算刀盘在施工时可能受到的应力及载荷分布，提高了确定厚度的准确度，通过刀盘半径和刀盘厚度关系的建立，以及刀盘半径与支撑轴承半径关系，来确定厚度，制备的刀盘可有效的减缓刀盘翘曲，并提高使用寿命。

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，尤其涉及隧道掘进机刀盘厚度的确定方法。

背景技术

掘进机掘进机(Boring machine)是用于平直地面开凿巷道的机器。按作业方式分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点。

在设计刀盘时，刀盘厚度的确定是关键环节，刀盘薄了会使刀盘在工作变形和受力不均匀，还易产生振动，从而增大刀具磨损，影响其使用寿命，需要频繁更换，延长了施工工程工期，并增加了掘进机的施工成本，为此我们设计出了隧道掘进机刀盘厚度的确定方法来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的隧道掘进机刀盘厚度的确定方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

隧道掘进机刀盘厚度的确定方法，包括以下步骤：

S1，确定刀盘的材料；实地检测地层的抗压强度和强度特性，推算出刀盘会承受的最大应力σ，通过力学公式，其中，最大弯矩，其中，，在M一定的情况下，计算处符合应力范围的材料，通过对比可确定刀盘的材料;

S2，建立坐标系求挠度：首选在刀盘的中面建立坐标系，其中，原点位于刀盘表面圆心处，Z轴与刀盘的轴线共线，然后根据弹性力学理论可求得刀盘挠度:

y=qr⁴/64D-(qR₀²/32D)*r²+qR₀⁴/64D

上式中，q-作用在刀盘上的面载荷，由围岩状况、掘进速度等确定；R0—刀盘半径；r—刀盘中面上一点至z轴的距离；D—刀盘弯曲刚度。

S3，刀盘半径的确定：根据刀盘载荷集度及受力可算出，当刀盘半径R₀是其支撑轴承半径R₁的1.62～1.63倍，且刀盘内区的刀具数量与刀盘外区的刀具数量相等时，刀盘具有更好的作业效能，即R₀=nR₁，其中n的取值范围为1.62～1.63；

S4，刀盘半径与厚度关系的建立：令中心处的挠度为0，可得出R0与r的关系，得到关系式R₀⁴+r⁴=R₀²r²，当r取刀盘中面上一点至z轴的最远距离，即为刀盘厚度，此时r与t相同，可得到R₀与t的关系式R₀⁴+t⁴=R₀²t²。

优选的，所述S1中刀盘材料屈服应力的一半大于刀盘可能受到的最大应力σ。

优选的，所述S1中，在进行计算应力时，通过查阅型钢表可查阅和计算出得I_z和d的数值，可得出最大应力σ的数值。