CN102168566B - 过渡盘形滚刀节能安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于全断面岩石掘进机和盾构平面刀盘上盘形滚刀安装技术领域，特别涉及一种过渡盘形滚刀节能安装方法。过渡盘形滚刀安装座固定于刀盘上；在过渡盘形滚刀安装座上设置垫块；在垫块上设置托架和过渡盘形滚刀；过渡盘形滚刀的安装座面与刀盘平面夹角为ψ_i。使用本发明所述方法对过渡盘形滚刀进行安装，可以扩大过渡盘形滚刀破岩自由面，减小全断面隧道掘进机作业中过渡盘形滚刀的磨损量和消耗量，减小全断面隧道掘进机施工中的能量消耗和成本、缩短工程工期。

Description

过渡盘形滚刀节能安装方法

技术领域

本发明属于全断面岩石掘进机和盾构平面刀盘上盘形滚刀安装技术领域，特别涉及一种过渡盘形滚刀节能安装方法。

背景技术

目前全断面隧道掘进机平面刀盘上过渡区盘形滚刀安装全为正安装，即：盘形滚刀刃所在平面通过过渡圆弧中心。采用这种安装方式，据一般工程统计，刀具寿命短、消耗量大、更换频繁、费用高。经过理论推算和相关试验证明在平面刀盘过渡区盘形滚刀的磨损主要是由其侧滑引起的，盘形滚刀的节能安装是将盘形滚刀破岩刃的侧滑量减小到零的安装方式，从而延长过渡区盘形滚刀的使用寿命、减小过渡盘形滚刀更换次数，提高隧道掘进机的作业效率并降低其能量消耗。

发明内容

本发明为增大隧道掘进机平面刀盘过渡区盘形滚刀破岩自由面，减小其工作时的磨损量和能量消耗，提高隧道掘进机的作业效率，提供了一种过渡盘形滚刀节能安装方法。

本发明采用的技术方案为：

过渡盘形滚刀刃接岩前锋点正对着其轨迹圆上的最大侵深点，即过渡盘形滚刀的安装座面与刀盘平面间的夹角

其中，d为过渡盘形滚刀直径；p为过渡盘形滚刀贯入度，即每转刀盘掘进量；D_i为第i把过渡盘形滚刀的轨迹圆直径；θ为过渡区盘形滚刀安装角；

为刀盘旋转速度矢量；i为大于等于1的整数。

所述过渡盘形滚刀的安装座面与刀盘平面的ψ_i的实现方式为：设置过渡盘形滚刀安装座的安装座面与刀盘平面的夹角为ψ_i，或过渡盘形滚刀安装座的安装面与刀盘平面平行，设置垫块的安装面与刀盘平面的夹角为ψ_i。

本发明的有益效果为：

使用本发明所述方法对过渡盘形滚刀进行安装，可以扩大过渡盘形滚刀破岩自由面，减小全断面隧道掘进机作业中过渡盘形滚刀的磨损量和消耗量，减小全断面隧道掘进机施工中的能量消耗和成本、缩短工程工期。

附图说明

图1为过渡盘形滚刀安装的整体结构示意图。

图2为过渡盘形滚刀安装座的示意图。

图3为过渡盘形滚刀安装座上螺孔位置示意图。

图4为过渡盘形滚刀安装的正视原理图。

图5为过渡盘形滚刀安装的侧视原理图。

图中标号：

1-过渡盘形滚刀；2-托架；3-垫块；4-过渡盘形滚刀安装座；5-刀盘。

具体实施方式

本发明提供了一种过渡盘形滚刀节能安装方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1为过渡盘形滚刀安装的整体结构示意图，图2为过渡盘形滚刀安装座的示意图。过渡盘形滚刀安装座4固定于刀盘5上；在过渡盘形滚刀安装座4上设置垫块3；在垫块3上设置托架2和过渡盘形滚刀1；过渡盘形滚刀1的安装座面与刀盘平面夹角为ψ_i。

图4和图5为本发明的原理图。图中，A为过渡盘形滚刀破岩前锋点，B为过渡盘形滚刀破岩前锋点在通过其最大侵深点半经上的投影；A’为节能安装的过渡盘形滚刀破岩前锋点；B’为节能安装的过渡盘形滚刀破岩前锋点在通过其最大侵深点半经上的投影；O’为过渡盘形滚刀轨迹圆半径；C为过渡盘形滚刀最大侵深点；D为过渡盘形滚刀破岩前锋点在通过其最大侵深点半经上的投影；O为过渡盘形滚刀中心；O”为节能安装的过渡盘形滚刀刃面与过渡圆弧之垂直于掌子面直径的交点。

$\stackrel{\‾}{\mathrm{CD}}=p\sec \mathrm{\θ};$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{AB}}=\stackrel{\‾}{A^{\′}{B}^{\′}}=\sqrt{\mathrm{dp}\sec \mathrm{\θ}-p^2{\sec }^2\mathrm{\θ}};$

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{OB}}^{\′}}=\sqrt{{\stackrel{\‾}{{\mathrm{OA}}^{\′}}}^2-{\stackrel{\‾}{A^{\′}{B}^{\′}}}^2}=\sqrt{{\left(\frac{D_i}{2}\right)}^2-\mathrm{dp}\sec \mathrm{\θ}+p^2{\sec }^2\mathrm{\θ}};$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{OB}}=\frac{D_i}{2}-p\tan \mathrm{\θ};$

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{AA}}^{\′}}=\stackrel{\‾}{{\mathrm{OB}}^{\′}}-\stackrel{\‾}{\mathrm{OB}}=\sqrt{{\left(\frac{D_i}{2}\right)}^2-\mathrm{dp}\sec \mathrm{\θ}+p^2{\sec }^2\mathrm{\θ}}-\frac{D_i}{2}+p\tan \mathrm{\θ};$

通过上面的步骤，可以得到，过渡盘形滚刀1刃接岩前锋点正对着其轨迹圆上的最大侵深点，即过渡盘形滚刀1的安装座面与刀盘平面夹角 ${\mathrm{\Ψ}}_i=\mathrm{\θ}-\arctan [\sqrt{{\left(\frac{D_i}{2p}\right)}^2-\frac{d}{p}\sec \mathrm{\θ}+{\sec }^2\mathrm{\θ}}-\frac{D_i}{2p}+\tan \mathrm{\θ}].$

式中：

d-过渡盘形滚刀直径(mm)；

D_i-第i把过渡盘形滚刀的轨迹圆直径(mm)；

ψ_i-第i把过渡盘形滚刀在刀盘上的节能安装角(rad)；

p-过渡盘形滚刀贯入度，即每转刀盘掘进量(mm)；

θ-过渡区盘形滚刀安装角(rad)；

-全断面隧道掘进机掘进速度(m/s)。

过渡盘形滚刀1的安装座面与刀盘平面夹角ψ_i的实现方式有两种：

(1)设置过渡盘形滚刀安装座4的安装座面与刀盘平面的夹角为ψ_i，采用这一方式不影响换刀；

(2)过渡盘形滚刀安装座4的安装面与水平面平行，设置垫块3的安装座面与刀盘平面的夹角为ψ_i，采用这种方式，换刀时应注意垫块不具有互换性。

Claims (2)

1.过渡盘形滚刀节能安装方法，该过渡盘形滚刀（1）的安装座面与刀盘平面的夹角为Ψ_i，其特征在于，

所述过渡盘形滚刀破岩前锋点正对着其轨迹圆上的最大侵深点，即过渡盘形滚刀（1）的安装座面与刀盘平面之间存在一个夹角，该夹角为 ${\mathrm{\Ψ}}_i=\mathrm{\θ}-\arctan [\sqrt{{\left(\frac{D_i}{2p}\right)}^2-\frac{d}{p}\sec \mathrm{\θ}+{\sec }^2\mathrm{\θ}}-\frac{D_i}{2p}+\tan \mathrm{\θ}$ ，其中，d为过渡盘形滚刀直径；p为过渡盘形滚刀贯入度，即每转刀盘掘进量；D_i为第i把过渡盘形滚刀的轨迹圆直径；θ为过渡区盘形滚刀安装角；i为大于等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的过渡盘形滚刀节能安装方法，其特征在于，所述过渡盘形滚刀（1）的安装座面与刀盘平面的Ψ_i的实现方式为：设置过渡盘形滚刀安装座（4）的安装座面与刀盘平面的夹角为Ψ_i，或过渡盘形滚刀安装座（4）的安装面与刀盘平面平行，设置垫块（3）的安装面与刀盘平面的夹角为Ψ_i。

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