基于摩擦學(xué)的TBM盤形滾刀刀圈磨料磨損的數(shù)值研究.pdf

1、盤形滾刀刀圈是TBM掘進(jìn)施工過程中破碎巖石的最主要部件，同時(shí)也是磨損最嚴(yán)重的部件。盤形滾刀刀圈磨損狀況的預(yù)測(cè)能夠有效的減少工程經(jīng)濟(jì)費(fèi)用及縮短工期。目前關(guān)于TBM施工預(yù)測(cè)方面的工作較多，對(duì)于盤形滾刀刀圈磨損量的定量計(jì)算方法卻研究很少。本文針對(duì)盤形滾刀刀圈磨損量進(jìn)行了定量分析，提出了滾刀刀圈磨料磨損理論計(jì)算式，為滾刀刀圈壽命預(yù)測(cè)，刀圈更換周期提供理論依據(jù)。具體內(nèi)容有：
　　1）依據(jù)彈性體的Hertz接觸理論，忽略滾刀側(cè)向力的影響，將巖

2、石面認(rèn)為是平面，建立了刀圈與巖石平面接觸模型并給出接觸橢圓區(qū)域的大小與壓力分布；運(yùn)用摩擦學(xué)知識(shí)給出了橢圓接觸區(qū)內(nèi)粘連區(qū)與微滑區(qū)的分布；通過分析巖石中石英晶體對(duì)刀圈磨損的作用，并結(jié)合磨料磨損模型，推導(dǎo)了滾刀刀圈在施工過程中磨損量的計(jì)算公式；
　　2）運(yùn)用FORTRAN語(yǔ)言將推導(dǎo)出的刀圈磨損量計(jì)算式編制成程序?qū)こ虒?shí)例進(jìn)行計(jì)算；
　　3）考慮在掘進(jìn)過程中滾刀刀圈因?yàn)槟p而導(dǎo)致的滾刀刀圈參數(shù)演化對(duì)掘進(jìn)施工的影響；分析了在刀圈磨損過

3、程中掘進(jìn)機(jī)推力，切深的變化情況，并對(duì)比分析了保持推力和保持切深兩種情況下哪種情況能使掘進(jìn)效率更高；
　　4）調(diào)研某工程實(shí)例的相關(guān)參數(shù)，利用編寫的刀圈磨料磨損計(jì)算程序?qū)υ搶?shí)際隧道工程中刀圈消耗數(shù)量進(jìn)行了計(jì)算，并與該實(shí)際隧道工程中消耗的刀圈數(shù)量進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證了本文研究工作的正確性與適用性；
　　通過本文研究表明，由本文計(jì)算的刀圈消耗數(shù)量與實(shí)際工程中的刀圈消耗數(shù)量基本一致；刀圈磨損后會(huì)導(dǎo)致滾刀刀刃變寬，若不增大推力，則滾刀切