全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀等壽命布置方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)盤形滾刀布置【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀等壽命布置方法。首先計算刀盤上每個安裝半徑安裝一把盤形滾刀時，刀盤轉(zhuǎn)動一圈，各盤形滾刀上的破巖點走過的弧長然后取中的最小值定義為基數(shù)弧長通過公式計算刀盤上各安裝半徑所安裝的盤形滾刀數(shù)量。本發(fā)明所述方法可減小盤形滾刀檢測和更換時間，從而極大提高了全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)功效，減輕了現(xiàn)場工程技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度。
【專利說明】 全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀等壽命布置方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)盤形滾刀布置【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀等壽命布置方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上，每隔一個刀間距只安裝一把盤形滾刀，從而導(dǎo)致刀盤上盤形滾刀磨損不均勻，安裝半徑越大，磨損越快，造成刀具的監(jiān)測和更換頻繁，掘進(jìn)機(jī)利用率低，嚴(yán)重影響施工工期。據(jù)不完全統(tǒng)計，TBM施工工程刀具監(jiān)測、更換耗時約是工程工期的五分之一至四分之一，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不好時，此值達(dá)三分之一左右。刀具成本與工程成本間的關(guān)系亦同此。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀等壽命布置方法，能夠使刀盤上各盤形滾刀的壽命基本相同，可以一次性更換所有刀具，節(jié)約工程成本。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案按以下步驟進(jìn)行:
[0005](I)計算刀盤上每個安裝半徑安裝一把盤形滾刀時，刀盤轉(zhuǎn)動一圈，各盤形滾刀上的破巖點走過的弧長，具體為:
[0006](101)計算各盤形滾刀在刀盤上的安裝半徑Ri, Ri = RQ+iS，其中，i為刀盤上從內(nèi)到外安裝盤形滾刀的半徑順序號，R0為盤形滾刀布置的基本參數(shù)，S為盤形滾刀的刀間距；
[0007](102)計算各安裝半徑上盤形滾刀破巖刃上一點完成一次侵深破巖在巖石中走過的弧長Si,
Si=\^w^~hdh
[0008]=i[」r2^ +r' +R:\n(ry/2r+^2rRf+2r^ ) -.^rR: + r (Ir - h)
R' V/ 21
-Rf ln|r-s/2r - h + yj2rRr + r2(2r - /?) j] ,
[0009]其中，r為盤形滾刀的半徑，h為刀盤每轉(zhuǎn)切深；
[0010](103)計算各安裝半徑上盤形滾刀在刀盤轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)動圈數(shù)Ij,
,2kR; Rf) + iS
[0011]Ii=——L = -^-；
1 2πν r
[0012](104)計算刀盤上該安裝半徑安裝一把盤形滾刀時，刀盤轉(zhuǎn)動一圈，盤形滾刀上的破巖點走過的弧長- = IjSi ；
[0013](2)定義M力基數(shù)弧長，則:4 =;
[0014](3)計算刀盤上各安裝半徑所安裝的盤形滾刀數(shù)量./, = ini+;
[0015](4) Ji為I的各安裝半徑上的盤形滾刀統(tǒng)一采用均勻分布方式，即每相鄰兩個安裝半徑上的盤形滾刀相隔的角度相等；
[0016]Ji不為I的各安裝半徑上的盤形滾刀在各自安裝半徑上分別采用均勻分布方式。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明可減小盤形滾刀檢測和更換時間，從而極大提高了全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)功效，減輕了現(xiàn)場工程技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度。
[0019]以全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)5621m刀盤上各盤形滾刀磨損量統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明所述方法可減小盤形滾刀檢測和更換時間約69%左右。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)5621m，各刀位盤形滾刀磨損量統(tǒng)計曲線。

【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提供了一種全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀等壽命布置方法，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022]本發(fā)明的基本設(shè)計思想為:刀盤轉(zhuǎn)一周，使其上每把盤形滾刀破巖刃上破巖點在巖石中走過的弧長相等或基本相等，亦即:使全刀盤上盤形滾刀的破巖條件相同或基本相同，從而實現(xiàn)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀的等壽命布置。
[0023]基于上述設(shè)計思想，具體的布置方法為:
[0024](I)計算刀盤上每個安裝半徑安裝一把盤形滾刀時，刀盤轉(zhuǎn)動一圈，各盤形滾刀上的破巖點走過的弧長，具體為:
[0025](101)計算各盤形滾刀在刀盤上的安裝半徑Ri, Ri = RQ+iS，其中，i為刀盤上從內(nèi)到外安裝盤形滾刀的半徑順序號，R0為盤形滾刀布置的基本參數(shù)，S為盤形滾刀的刀間距；
[0026](102)計算各安裝半徑上盤形滾刀破巖刃上一點完成一次侵深破巖在巖石中走過的弧長Si,
S1 = I + c/h
!和,2r-/?
[0027]=A[士 f +Z + Rr In (rjlr + ^lrR; + 2r:1) -.+ r2 (Ir - h)
R1/ 2
-Rf In(r>/2r-A + ^lrR; + r1 {Ir - h)^\ ,
[0028]其中，r為盤形滾刀的半徑，h為刀盤每轉(zhuǎn)切深；
[0029](103)計算各安裝半徑上盤形滾刀在刀盤轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)動圈數(shù)Ij,
f InRl IL + iS
[0030]I =——'- = ^——;
2πν r
[0031](104)計算刀盤上該安裝半徑安裝一把盤形滾刀時，刀盤轉(zhuǎn)動一圈，盤形滾刀上的破巖點走過的弧長/,S ;
[0032](2)若<為一常量或定值，則每把盤形滾刀破巖刃上的破巖點在刀盤轉(zhuǎn)一周的條件下走過的弧長相等。在全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)作業(yè)過程中，因每把盤形滾刀破巖條件基本相同，從而可實現(xiàn)它們的磨損量基本相同，從而實現(xiàn)在全刀盤上盤形滾刀的等壽命布置。
[0033]定義< 力基數(shù)弧長，則:■< =min[^ ;
[0034](3)因此，要實現(xiàn)刀盤轉(zhuǎn)一周，其上各盤形滾刀刃破巖點在巖石中走過的弧長相等，刀盤上安裝半徑為Ri的圓上所安裝的盤形滾刀數(shù)量X = inti;
[0035](4) Ji為I的各安裝半徑上的盤形滾刀統(tǒng)一采用均勻分布方式，即每相鄰兩個安裝半徑上的盤形滾刀相隔的角度相等；
[0036]Ji不為I的各安裝半徑上的盤形滾刀在各自安裝半徑上分別采用均勻分布方式。
[0037]實施例:
[0038]根據(jù)地質(zhì)條件，已知某全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)盤形滾刀在刀盤上的安裝參數(shù)見附表，綜合考慮地質(zhì)、工期和成本，預(yù)測盤形滾刀貫入度為7.87mm，根據(jù)上述分析，盤形滾刀在刀盤上的等壽命布置方法見附表所示。
[0039]采用現(xiàn)有方法和本發(fā)明所述方法布置的刀盤在全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)5621m后，刀盤上各盤形滾刀磨損量如圖1所示，可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述的方法可減小盤形滾刀檢測和更換時間約69%左右，從而極大提高了全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)功效，減輕了現(xiàn)場工程技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度。
[0040]

附表
刀盤轉(zhuǎn)一
Mrnm^ P?斗i盤形滾*山η刀盤轉(zhuǎn)—_
、u破石點一圈破石點女裝盤、&破石點一女1盤
刀安裝刀安裝破巖點在巖
g,D μ次侵深弧在巖石中形滾刀次侵深弧長,ΛΛ形滾刀序7半徑半徑石中走過的長 Si /mm ^ 〃數(shù)乂.Si Ivam數(shù) j、
RiImvaRJmm弧長 </mm

長< /mm
14241.239258.018743I2718777.95787769.152478
212615.637349.121784I2819427.95448471.51678
321011.3152311.00092I2920077.95141473.881899
42949.79488313.33192I3020727.94862776.247959
53789.09571215,9175I3121377.94609178.614799
64628.72044918,6520723222027.94377480.9823610
75328.52747521.0028523322677.94165483.350610
86028.3953223.3980723423327.93970785.7194310
96728,30100725,8253533523977.93791788,0888310
107428.2314228.2764533624627.93626690.4587411
118128.17865130.7456733725277.93474192.8291211
128828,13770733.2289743825927.93332895.1999411
139528,10531135.7234143926577.93201897.5711712
1410228.07924838.2268144027227.930899.9427712
1510928.05797240.7375354127877.929667102,314712
1611628.04038243,2542854228527.92861104.68713
1712278.02664345.5957954329177.927622107.059613
1812928.01490747.9410254429827.926698109.432513
1913578.00480250,2894364530477.925833111,805613
2014227.99604152.640664631127.925021114.17914
2114877.98839654.9941964731777.924259116.552614
2215527.98168557.3498874832427.923542118.926514
2316177,97576259,7074474933077.922866121.300615
2416827.97050962.0666475033727.92223123.674815
2517477.96582864.4273285134377.921629126.049315
2618127.96163966.789318
【權(quán)利要求】
1.全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤上盤形滾刀等壽命布置方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行: (1)計算刀盤上每個安裝半徑安裝一把盤形滾刀時，刀盤轉(zhuǎn)動一圈，各盤形滾刀上的破巖點走過的弧長，具體為: (101)計算各盤形滾刀在刀盤上的安裝半徑Ri,Ri = RQ+iS，其中，i為刀盤上從內(nèi)到外安裝盤形滾刀的半徑順序號，R0為盤形滾刀布置的基本參數(shù)，S為盤形滾刀的刀間距； (102)計算各安裝半徑上盤形滾刀破巖刃上一點完成一次侵深破巖在巖石中走過的弧長Si, ^ilk+'^dh
=l[yjr2Rf +r3 + Rf In (? + ^jlrRr+2r3 ^ — ^lr~ R.^lrR; + r2 (Ir ~ h)
-Rf \n(ryl2r _ h + yjIrR^ + r2(2r - //) j] , 其中，r為盤形滾刀的半徑，h為刀盤每轉(zhuǎn)切深； (103)計算各安裝半徑上盤形滾刀在刀盤轉(zhuǎn)一圈時的轉(zhuǎn)動圈數(shù)1」，
,_ InR.._ R0 + iS
2πτ r (104)計算刀盤上該安裝半徑安裝一把盤形滾刀時，刀盤轉(zhuǎn)動一圈，盤形滾刀上的破巖點走過的弧長< =ljsi; (2)定義< 為基數(shù)弧長，則:= minj^f}; (3)計算刀盤上各安裝半徑所安裝的盤形滾刀數(shù)量A=int$r; (4)Ji為I的各安裝半徑上的盤形滾刀統(tǒng)一采用均勻分布方式，即每相鄰兩個安裝半徑上的盤形滾刀相隔的角度相等； Ji不為I的各安裝半徑上的盤形滾刀在各自安裝半徑上分別采用均勻分布方式。
【文檔編號】E21D9/10GK104196541SQ201410373123
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】張照煌, 王磊, 李福田, 孫飛 申請人:華北電力大學(xué)