[发明专利]计算硬岩隧道掘进机刀盘扭矩的方法

摘要

一种计算硬岩隧道掘进机刀盘扭矩的方法，包括：计算硬岩TBM装备刀盘上切削扭矩T₁；计算刀盘环形侧面与岩石间的摩擦扭矩T₂；计算掘进刀盘扭矩T：T＝T₁+T₂，式中：T为掘进刀盘扭矩，单位kNm。本发明对于硬岩TBM装备掘进过程中的刀盘扭矩计算快速准确。由于综合考虑了地质环境、操作状态、装备结构等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。并且能随时根据地质条件与掘进速度的改变灵活调整扭矩参数，为硬岩TBM装备动力系统的设计以及施工过程中扭矩参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

主权项

一种计算硬岩隧道掘进机刀盘扭矩的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)计算硬岩TBM装备刀盘上切削扭矩T₁：式中：T₁为刀盘上切削扭矩，单位kNm；N为刀盘上滚刀数量；t为滚刀刀尖宽度，单位mm；R为滚刀半径，单位mm；D为刀盘直径，单位m；φ为滚刀与岩石接触弧度，单位rad，φ是通过贯入度δ和滚刀半径R计算得到其中，贯入度δ单位为mm，滚刀半径R为单位mm；为岩石内摩擦角，单位rad；σ_y为原岩应力，单位MPa；σ_c为岩石单轴抗压强度，单位MPa；2)计算刀盘环形侧面与岩石间的摩擦扭矩T₂：$T_2=\frac{1}{8}{f}_s{D}^2{\mathrm{W\Θ}}_2(1+K_0)P_0$式中：T₂为刀盘环形侧面与岩石间的摩擦扭矩，单位kNm；f_s为刀盘环形侧面与岩石间的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；W为刀盘侧面宽度，单位m；Θ₂为刀盘环形侧面接触岩石部分的弧度，单位rad；K₀为岩石侧压力系数；P₀为刀盘环形侧面与岩石间的接触压力，单位kPa；3)计算掘进刀盘扭矩T：T＝T₁+T₂式中：T为掘进刀盘扭矩，单位kNm。