整理6340盾構(gòu)機(jī)計(jì)算書

1、(h 6340mm隧道掘進(jìn)機(jī)型號(hào) TM634 PMX設(shè)計(jì)計(jì)算書1、計(jì)算條件1.1工程條件1.2地質(zhì)條件1.3計(jì)算模型1.4盾構(gòu)機(jī)規(guī)格2、盾構(gòu)機(jī)刀盤所需扭矩計(jì)算2.1計(jì)算條件3、2.22.3各參數(shù)的計(jì)算所需扭矩計(jì)算目錄頁數(shù).3.3.5.5.5.6.7盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)所需推力計(jì)算.83.1計(jì)算條件.83.2各參數(shù)的計(jì)算.93.3推力計(jì)算.104、盾構(gòu)機(jī)殼體強(qiáng)度計(jì)算114.1計(jì)算條件 .114.2各參數(shù)的計(jì)算114.3土荷載計(jì)算.124.4盾構(gòu)機(jī)殼體水平方向變位量的計(jì)算.134.5載荷的計(jì)算.134.6彎曲扭矩M及軸力N的計(jì)算結(jié)果.144.7盾構(gòu)機(jī)殼體應(yīng)力C的計(jì)算結(jié)果. 155、切削刀具壽命的計(jì)算215

2、.1 地質(zhì)概況215.2 地質(zhì)計(jì)算模型化215.3 主切削刀計(jì)算215.3.1磨損高度與運(yùn)轉(zhuǎn)距離的關(guān)系.215.3.2主切削刀、刮刀的磨損系數(shù)225.3.3刀具磨損計(jì)算公式5.3.4刀具磨損計(jì)算結(jié)果.246、三排園柱滾子軸承計(jì)算256.1 盾構(gòu)機(jī)規(guī)格256.2 載荷計(jì)算266.2.1 土載荷的計(jì)算266.2.2 作用與三排園柱滾柱軸承上的載荷的計(jì)算266. 3 、三排園柱滾柱軸承壽命計(jì)算：27276.3.1 三排園柱滾柱軸承規(guī)格6.3.2 三排園柱滾柱軸承壽命計(jì)算271、計(jì)算條件 ：1.1、工程條件：(1)隧道長(zhǎng)度m(2)隧道最小轉(zhuǎn)彎半徑250m(3)盾構(gòu)機(jī)開挖直徑© 6340nnn

3、(4)管片外徑© 6200nnn(5)管片內(nèi)徑© 5500mm(6)管片寬度1200nn(7)管片厚度350nn(8)分塊數(shù)5+塊1(9)管片重量4.5塊(10)隧道坡度%o地質(zhì)條件：1.2、(1)土質(zhì)淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土、粉砂、細(xì)砂(2)隧道覆土厚度30 m(3)地下水位 GL-0.5 m(4)間隙水壓MPa(5)透水系數(shù)cm/sec(6)標(biāo)準(zhǔn)貫入值（ N 值）(7)內(nèi)摩擦角(8)粘著力degkN/c2m(9)含水率（ W%）(10)地面負(fù)荷6 tf/m2(11)地層反力系數(shù)2kN/m21.4、盾構(gòu)機(jī)規(guī)格說明：由于整個(gè)計(jì)算全部采用在埋深 30m，承受最大水

4、壓力，因此計(jì)算偏與安全。土體p=58.8kN/m 2水位盾構(gòu)機(jī)圖1-1根據(jù)小松公司的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，切削刀的切削抵抗系數(shù)在粘土淤泥質(zhì)粘土土層（水土不分離）中最大（見表1-1切削阻力系數(shù)）。因此采用最惡劣的粘土淤泥 質(zhì)粘土土層（水土不分離）以及隧道上方的土體松弛高度以全覆土來計(jì)算盾構(gòu)機(jī) 各主要參數(shù)。表1-1切削阻力系數(shù)地質(zhì)es （切削阻力系數(shù)）松弛干燥砂0.0080.01松弛濕潤(rùn)砂0.010.02密實(shí)濕潤(rùn)砂0.020.04粘土0.4012盾構(gòu)機(jī)主要參數(shù)如表1-2所示(詳細(xì)的規(guī)格見盾構(gòu)機(jī)技術(shù)規(guī)格書)。表1-2盾構(gòu)機(jī)主要參數(shù)盾構(gòu)機(jī)外徑 6340mm盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度8680mm刀盤扭矩5151KNm 525tfm

5、 (100%)6181KNm 630tfm (120%)盾構(gòu)機(jī)總推力37730KN 3850tf盾尾鋼板厚度40mm盾尾鋼板材質(zhì)Q3452、盾構(gòu)機(jī)刀盤所需扭矩的計(jì)算: 2.1計(jì)算條件* * *水、土不分離計(jì)算* * *(1) 土質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土30 m0m(4) 土的單位體積質(zhì)量水位上部W031.9t/m(5) 土的單位體積質(zhì)量水位下部W11.91/01(6) 水的單位體積質(zhì)量W2-0t/m標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值內(nèi)摩擦角(9)地面載荷0 deg6t/m(10)側(cè)方土壓系數(shù)K10.7(11)松弛土的粘著力4,905 KN/m2(12)盾構(gòu)機(jī)外徑6.34 m(13)盾構(gòu)機(jī)半徑3.17 m(2)覆土水頭1

6、4)殼體長(zhǎng)L8.680 m15)盾構(gòu)機(jī)質(zhì)量G275t16)掘削斷面積A231.57 m217)刀盤開口率E40%18)刀盤半徑rc3.15 m19)刀盤厚l0.4 m20)切削阻力系數(shù)（見表 1-1）es1.221)切削刀刃寬度B012 cm22)切深t2.3 cm23)切削刀刃的前角00.262 rad24)主刀具數(shù)量 （安裝總數(shù)的一半）nt39個(gè)25)主刀具平均安裝半徑（=d/4）Rk1.585 m26)刀盤支撐梁數(shù)na6個(gè)27)刀盤支撐梁平均安裝半徑Ra1.56 m28)刀盤支撐梁外徑da0.46 m29)刀盤支撐梁長(zhǎng)度la0.712m（探）標(biāo)記表示以水土不分離進(jìn)行計(jì)算時(shí)不使用。2.2

7、各參數(shù)的計(jì)算1）松弛高度計(jì)算 考慮地面負(fù)載時(shí)的覆土33.2 m33.2 m7.7 mH1 = H + S/W0 松弛高度 H2因?yàn)槭怯萌餐劣?jì)算，所以松弛高度為：H2 = H1 松弛寬度 BB = rx cos(45-© /2)+r1+sin(45- © /2) x tan(45-© /2)2）土壓計(jì)算作用在殼體上的土壓為上部土壓P1、側(cè)壓P2及下部土壓P3的平均值。上部土壓P1P1 = H2X W1617819 Pa 63.tf/m2 側(cè)壓P2P2 = K1X( H2+r)X W1507663.3 Pa 51.8tf/m2 2下部土壓P3P3 = P1+G/ (

8、dX L)662565 Pa 67.6tf/m2 平均土壓PP = (P1+2X P2+P3) /4573927.6 Pa 58.5tf/m2 2.3所需扭矩計(jì)算盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩是由刀具的切削阻力矩、面板及刀盤外周與地層的摩擦阻力矩、攪拌翼的阻力矩等組成。1)刀具的切削阻力矩地質(zhì)es (切削阻力系數(shù))松弛干燥砂0.0080.01松弛濕潤(rùn)砂0.010.02密實(shí)濕潤(rùn)砂0.020.04粘土0.4012T1一個(gè)切削刀刃所需的阻力矩 H a根據(jù)村山田經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Ha = 2.1Xes B0 t2X 1O(-0°221374 N 140kgf 2)3)4)T1 = ntX H a X Rk84.9

9、49 kN-m 8.66tf-m刀盤面板與地層間的摩擦阻力矩3T2 = 4XnX cX( 1-E)X rc/6刀盤面板外周與地層間的摩擦阻力矩T3 = n X c X l X rc攪拌翼的阻力矩T21953 kN-m 199tf-mT3T41432 kN-m 146tf-mT4 = 2X nax dax laX raX c301 kN-m30.66tf-m5）所需扭矩T=T1+T2+T3+T43771 kN-m384.32 tf-m6）裝備扭矩余量裝備扭矩T0 時(shí)（100%時(shí)）5151 kN-m525tf-m安全率S= T0/T1.3倍裝備扭矩T1 時(shí)（120% 時(shí)）6181 kN-m630t

10、f-m安全率S= T0/T1.6倍由計(jì)算可知，本盾構(gòu)機(jī)在100%扭矩時(shí)（=525 tf-m）是理論計(jì)算的1.36倍，有 充足的余量，特別是在 120%扭矩時(shí)（=630 tf-m）是理論計(jì)算的1.64倍，本盾構(gòu)機(jī)配置了充分的扭矩。足以保證工程的需要。3、盾構(gòu)機(jī)所需推力的計(jì)算:3.1計(jì)算條件水、土不分離計(jì)算* * *（1）土質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土（2）覆土H30m水頭Hw-0m（4）土的單位體積質(zhì)量水位上部W01.9t/ni（5）土的單位體積質(zhì)量水位下部W11.9t/ni（6）水的單位體積質(zhì)量-W2-0vm（7）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值N0（8）內(nèi)摩擦角©0 deg（9）地面載荷S26t/m（10）土

11、壓系數(shù)K10.7（11）松弛土的粘著力c4,905 KN/ m2（盾構(gòu)機(jī)外徑d6.34 m（13）盾構(gòu)機(jī)半徑r3.17 m14)殼體長(zhǎng)L8.68 m15)盾構(gòu)機(jī)質(zhì)量G275 t16)掘削斷面積A31.57 m217)后續(xù)設(shè)備的質(zhì)量GB88t18)牽引系數(shù)0.519)管片外徑Ds6.2 m20)管片與盾尾密封的摩擦阻力卩s0.321)盾尾密封數(shù)n3道22)盾尾密封擠壓力PT0.0031(探)標(biāo)記表示以水土不分離進(jìn)行計(jì)算時(shí)不使用。3.2 各參數(shù)的計(jì)算1)松弛高度計(jì)算考慮地面負(fù)載時(shí)的覆土H1 = H + S/W033.2 m松弛高度 H2因?yàn)槭怯萌餐劣?jì)算，所以松弛高度為：H2 = H133.2 m

12、松弛寬度 B)B = rX cos(45- © /2)+r1+sin(45-© /2) X tan(45-(1)/2) = 7.7 m(2) 土壓計(jì)算作用在殼體上的土壓為上部土壓 P1、側(cè)壓P2及下部土壓P3的平均值。 上部土壓 P1P1 = H2X W1617819 Pa 63.tf/m2 側(cè)壓 P2P2 = K1X(H2+r)XW1507663.3 Pa 51.8tf/m2 4、盾構(gòu)機(jī)殼體強(qiáng)度計(jì)算P3 = P1+G/ (dx L)662565 Pa 67.6tf/m2 平均土壓 PP = (P1+2xP2+P3) /4573927.6 Pa 58.5tf/m2 4123

13、.3 推力計(jì)算盾構(gòu)機(jī)推力由殼體外周摩擦阻力、胸板所受的土壓與水壓、后續(xù)設(shè)備的牽引力、管片與盾尾密封的摩擦阻力等組成。1)克服殼體外周摩擦阻力的推力F1F1 = n x dX L x c8480 kN 865.3 tf 2)克服胸板所受的土壓與水壓的推力F2F2 = AxP216027kN 1634tf 3)克服后續(xù)設(shè)備的牽引力的推力F3F3 = GB614.6 kN 62.7tf4 ）克服管片與盾尾密封摩擦阻力的推力 F4F4 = n X DsX 卩 sX nx PT55 kN 6tf5）推進(jìn)時(shí)所需推力F = F1+F2+F3+F4+25177 kN 2569tf6）裝備推力安全率雖然對(duì)曲線施

14、工和方向控制來說盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸數(shù)量多比較好，但受空間的限制，所以尺寸及數(shù)量受到制約。裝備推力 F0= 1715 x 22安全率 F0/F1.537730 kN 3850tf倍由計(jì)算可知，本盾構(gòu)機(jī)配置了充分的推力。注：本計(jì)算從安全考慮，土壓計(jì)算時(shí)的松弛高度采用全覆土計(jì)算，而實(shí)際上松弛高度要比全覆土小，所以上述裝備推力十分充分。并且，本盾構(gòu)機(jī)的裝備推力為所需理論推力的 1.5 倍，對(duì)應(yīng)曲線施工也具有 充分的余量。(1)復(fù)土深度H=30m地下水位Hw=0.50m土的質(zhì)量 （水上部分）3丫 =19 kN/m土的質(zhì)量 （水下部分）3丫 =19 kN/m水的質(zhì)量3丫 w=0 kN/m土的內(nèi)部摩擦角Q=(6

15、地盤反力系數(shù)2K=15,000 kN/m(8)盾構(gòu)機(jī)外徑D=6.34m(9)盾構(gòu)機(jī)半徑R=3.17m(10)盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度L=8.68m(11)盾構(gòu)機(jī)自重G=2695tkN(12)盾構(gòu)機(jī)殼體板厚T=4.0cm(13)路面負(fù)荷S=58.5 kN/m全覆土 （水、土不分離計(jì)算）各參數(shù)的計(jì)算4.1計(jì)算條件4.2土壓系數(shù)入0.8501 - sin 土壓系數(shù)入，在本工程軟土層地質(zhì)清楚的場(chǎng)合，取0.850。如果地質(zhì)1 + sin 情況不夠清楚時(shí)，使用上式計(jì)算。（2）盾構(gòu)機(jī)單位面積質(zhì)量G1g1 =亠一兀 D Ls15.588kN/m2533cm殼體斷面慣性矩（每100cm） I100 T 3I =3殼體斷面抗彎

16、模數(shù)(每100cm) Z267 cm100 T 2Z =6殼體斷面積(每100cm) AA=100XT4002 cm(6) 松弛土寬度B1因采用全覆土，故該項(xiàng)可不計(jì)算2628.8 kN/m(7) 水土一體+地面負(fù)荷(T VCT v=(Pe1)= 丫 X H+P0(8) 盾構(gòu)機(jī)外徑2倍的土壓C 2Db 2 D = 2 ” D 二因采用全覆土計(jì)算，故采用水土一體+地面負(fù)荷2C 葉 628.8 kN/m2240.92 kN/m土荷載計(jì)算(1)盾構(gòu)機(jī)頂部垂直載荷P1土壓Pe1= 丫 X H+P0628.8 kN/m水壓 Pw1 = Hw X 丫 w0.0 kN/m合計(jì) P1= Pe1+Pw12628.

17、8 kN/m(2)盾構(gòu)機(jī)頂部水平載荷Q1土壓 Qe1 = Pe1X K12534.5 kN/rn水壓 Qw1 = Hw Xy w0.0 kN/m合計(jì) Q1= Qe1 + Qw12534.5kN/m(3)盾構(gòu)機(jī)底部水平載荷Q2土壓Qe2= Qe1 + 丫 ' D X K1636.9 kN/m水壓 Qw2 =( Hw + D)X 丫 w20.0 kN/m合計(jì) Q2= Qe2+ Qw2636.9 kN/m4.3(4)盾構(gòu)機(jī)底部垂直載荷P2自重Pg= n X g149.0 kN/m土壓Pe2= Pe1628.8 kN/m水壓P w2= Qw20.0 kN/m合計(jì)677.8 kN/m(5)松弛土

18、高度H2因?yàn)槭怯萌餐劣?jì)算，所以松弛高度為:H2 = H133.8 m4.4盾構(gòu)機(jī)殼體水平方向變位量的計(jì)算(1)由盾構(gòu)機(jī)自重引起的地盤反力的變位量S4(2 P1-Q1-Q2+ Pg 卜RcS=424 -(nE 1+00454 K 只c )0.0081 mE =鋼鐵的彈性模量=20.58X 106 (N/cm2)n=彎曲剛性有效率=1.0004.5載荷的計(jì)算(1)垂直載荷P1起的扭矩M1 kN-m及軸力N1 kN1M1 】=一 <1 - 2 si n2 0 ) P1 Rc 24kN-mN1 鳥=P1 Rc si n 2日kN(2)水平載荷Q1起的扭矩M2 kN-m及軸力N2 kNM2 b

19、< = 4 <' -2 & 占 <Q1 < Rc2kN-mN2 幻=Q1 Rc cos2 日kN(3)水平三角形載荷Q2-Q1起的扭矩M3 kN-m及軸力N3 kNM3 =48(6 - 3 cos12 -cos2 葉 4 cos3 9(Q2 - Q1( 'Rc2kN-m1N3b 】一(cose +8 cos2 9 - 4 cos30 kQ2-Q1 VRc16kN(4)由地層反力K?S 引起的扭矩M4 kN-m及軸力N4 kN OW X< n /4M 4 b( = (0.2346 - 0.3536 cos 日(K( 6 Rc2N 4 B (

20、- 0 .3536 -cos 9 X -6 - Rc n /4 W XW n /2kN-mkNM 4 b 】=(-0.3487 + 0.5 sin2 0 + 0.2357 cos 3 6)K，右 ” Rc2kN-mN 4 - ( = ( - 0.7071 cos 0 + cos2 ( + 0.7071 -sin2 - -cos 日-K “ - - Rc (5)盾構(gòu)機(jī)自重 n?g1引起的扭矩M5 kN-m及軸力N5 kN 0W XW n /4M 5 ( - -3 ( - e18kNsin ( - 5 cos - (| g 1 ' Rc 26 丿kN-mkN n /2 W XW nb(-丄

21、現(xiàn)-(兀 一(sin( 一 cos -(兀 sin 2 V 86-J g1Rc2kN-mz-兀 sin & + 日 sin 日 + 孔 sin2 $kN4.6彎曲扭矩M及軸力N的計(jì)算結(jié)果0 °M1M2M3M4M5合成彎矩M01559.8-1325.8-105.8-144.253.337.3151350.8-1148.2-95.0-129.647.225.3(1) 彎曲扭矩M計(jì)算結(jié)果 (KN-m/m230779.9-662.9-63.5-86.830.1-3.2450.00.0-15.0-18.65.2-28.460-779.9662.942.367.6-22.5-29.675

22、-1350.81148.295.0147.7-46.7-6.690-1559.81325.8127.0183.3-60.715.6105-1350.81148.2124.9147.7-58.511.5120-779.9662.984.767.6-38.2-3.01350.00.015.0-18.6-5.2-8.8150779.9-662.9-63.5-86.830.6-2.71651350.8-1148.2-124.9-129.658.06.11801559.8-1325.8-148.2-144.268.29.8(2)軸力N的計(jì)算結(jié)果 (KN/m)0 °N1N2N3N4N5合成軸力N

23、00.01683.6100.8136.0-8.21912.215132.71570.897.3131.4-4.61927.630495.21262.786.0117.85.81967.545990.4841.866.496.221.52016.2601485.5420.940.362.240.42049.4751848.0112.814.621.060.02056.5901980.70.00.00.077.12057.91051848.0112.87.021.084.02072.81201485.5420.940.362.275.32084.2135990.4841.894.996.255.6

24、2078.9150495.21262.7155.9117.832.82064.3165132.71570.8203.7131.414.92053.51800.01683.6221.7136.08.22049.54.7盾構(gòu)機(jī)殼體應(yīng)力T的計(jì)算結(jié)果(T外側(cè)kN/m(1) 在殼體外側(cè)產(chǎn)生的應(yīng)力疔M + Nout Z AkN/mBn(3) 殼體產(chǎn)生的應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果(kN/m2)容許應(yīng)力為：210,000 kN/m 20 °(T out判定(T in判定0187,651OK-92,040OK15142,951OK-46,572OK3037,220OK61,153OK45-56,120OK156,

25、930OK60-59,746OK162,214OK7526,519OK76,304OK90109,921OK-7,029OK10594,970OK8,670OK12040,846OK63,363OK13518,857OK85,087OK15041,660OK61,557OK16574,087OK28,586OK18087,945OK14,532OK根據(jù)計(jì)算本次盾構(gòu)機(jī)殼體盾尾厚度為 4cm時(shí)，將采用抗拉強(qiáng)度490N/mm2級(jí)鋼材。結(jié)論：本盾構(gòu)機(jī)殼體的容許應(yīng)力、容許應(yīng)變具有充足的余量。小松公司建議:因?yàn)楸敬瓮稑?biāo)盾構(gòu)機(jī)覆土最大為 30m盾尾受力較大，而以上計(jì)算時(shí)，盾尾殼體厚度采用40mm因此，盾尾應(yīng)

26、力、應(yīng)變也較大，除了采用抗拉強(qiáng)度490N/mm2級(jí)鋼材外，可以將盾尾鋼板厚度從 40mm增至45mm:(1)在盾構(gòu)機(jī)直徑不變的情況下，將盾尾間隙從 30mn改為25mm盾尾鋼板厚度從40mm增至45mm(2) 在保持盾尾間隙為30mm的條件下，將盾構(gòu)機(jī)直徑從© 6340mm曾至©6350mm則鋼板厚度可以從40mm曾至45mm因此，如果盾尾鋼板厚度采用 45mm寸，應(yīng)力為155,681 kN/m2，可采用Q255鋼板。盾尾鋼板40mn及 45mm勺解析見下圖:1、盾尾鋼板45mn勺勺解析圖Q L T-2C hUirr口 £. EL 弦PH回50 + gE L益左H

27、nwIeD 51.呂+民口 s+gss+sbgS + DEE5?5L5?s_.50 + g 二50 + gE L盾尾厚度為45mm的應(yīng)力解析圖Tzpi lZ電 sguaj.常EsuqnsaHas ._tlna$OQrJy社豈正 目石SL go-&s-go Ebos UEJPdow乏葉 cue*讓 Lgwd -§忌 埠 口JlnBJBP盾尾厚度為45mm的應(yīng)變解析圖每匚口=勺_"匸幻匚、£®EE寶d更口石”記UCPS 土至3 SSOQZmN25 L邑豈go-d山叩S壑SS 0ss盾尾鋼板40mm勺解析圖2、呂+SEg+gw Ls-s-_.g+E 二

28、g+Eg LSCHg.一盾尾厚度為40mm的應(yīng)力解析圖壬石年.Bsualsm厲 dsuqnsuHas .丘nagoQrJazdmu 丘閉 LZL gthdmg-g® E5s USJC-d-如乏盾尾厚度為40mm的應(yīng)變解析圖幣-ssqn 3需._工二畧 OQMg呻go-ad go-dms-s 空 SOE E£.d ow532主切削刀、刮刀的磨損系數(shù)本計(jì)算是對(duì)© 6.34m土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的切削刀具壽命進(jìn)行計(jì)算，是基于所給出的地質(zhì)條件和小松公司許多盾構(gòu)機(jī)施工實(shí)績(jī)參數(shù)上所進(jìn)行的，計(jì)算結(jié)果只是作 為參考。如果實(shí)際的掘削土體和掘削狀況與標(biāo)書中所給出的地質(zhì)條件有差異，可 能會(huì)

29、與計(jì)算推定的結(jié)果有所不一致。根據(jù)本工程地質(zhì)條件，為安全起見，采用全長(zhǎng)在砂層掘進(jìn)進(jìn)行計(jì)算，推進(jìn)速 度取4cm/min,計(jì)算1個(gè)軌跡上的刀具采用2把，由于全部區(qū)間大部分是淤泥層, 而且，最外周刀具為1個(gè)軌跡上的刀具采用3把，因此，該計(jì)算是趨于保險(xiǎn)的。5.1、地質(zhì)概況:粉質(zhì)粘土、粉土，局部為粉砂、淤泥質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂5.2、地質(zhì)計(jì)算模型化5.3主切削刀計(jì)算5.3.1磨損高度與運(yùn)轉(zhuǎn)距離的關(guān)系根據(jù)以往眾多的實(shí)績(jī)，主切削刀、刮刀的磨損高度t(mm)與運(yùn)轉(zhuǎn)距離入(km)的關(guān)系可用小松公司的積累的經(jīng)驗(yàn)，用下式進(jìn)行:3-入X 10其中：K-摩擦系數(shù)：根據(jù)切削刀具超硬刀片的材質(zhì)和工程地質(zhì)條件所決定。切削刀的超硬

30、刀片高度為35mm根據(jù)小松的經(jīng)驗(yàn)取刀片高度17.5mm作為刀具 的磨損界限，先行刀的超硬刀片高度為 50mm根據(jù)小松的經(jīng)驗(yàn)取刀片高度 25mR作為刀具的磨損界限，因?yàn)?，刀具在過大磨損的情況下，刀具的后角就變小，在掘 進(jìn)的同時(shí)磨損就會(huì)加速，就會(huì)產(chǎn)生刀具背部的刀柄部位磨損增加，刀片焊接面減 少，可能會(huì)引起刀片脫落等。主切削刀、刮刀的磨損取決于超硬刀片的材質(zhì)、形狀、土質(zhì)、盾構(gòu)機(jī)形式,有無先行刀等，下圖表是小松公司對(duì)于刀具磨損計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)所示:泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)（E-5材質(zhì)）土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)（E-5材質(zhì)）2525口砂礫/口砂礫K=45K=250砂K=230砂20匕粘土淤泥/20山粘土淤泥/K=；5/) m

31、15/m 15/111 mn/m口/度trf/k=12度/T/高10/n高衛(wèi)7V損1/口鄉(xiāng)“0損/磨片/口XUK=5片/ /A刀50刀 5AK=4/4 00 0K=2./r A亠0001500100005001000入刮刀運(yùn)轉(zhuǎn)距離（km）入刮刀運(yùn)轉(zhuǎn)距離（km）1主切削刀1主切削刀根據(jù)上述圖表，可以將其中 K值整理為如下表所示:土質(zhì)粘土、淤泥砂砂礫、巖碎塊刀片材質(zhì)備注泥水平衡2.555121223E-5本工程采用式盾構(gòu)機(jī)1.252.52.56611.5E-3土壓平衡41515252545E-5本工程采用式盾構(gòu)機(jī)27.57.512.512.522.5E-3由于，本工程的地質(zhì)為砂、礫砂，因此，采用類

32、似于日本抗沖擊的硬質(zhì)合金刀片E-5 （日本標(biāo)準(zhǔn)）材質(zhì)。（1）刀具磨損系數(shù)模型化（采用主切削刀進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)論適用刮刀）根據(jù)上述圖，在先行刀容許磨損量之內(nèi)，切削刀的磨損系數(shù)K值減小到K2值，磨損減少，當(dāng)先行刀磨損完時(shí)，主切削刀 K值恢復(fù)到K3值，磨損就會(huì)加劇,L2。533刀具磨損計(jì)算公式先行刀的可能掘進(jìn)距離L1 = 10000 X Pex t1/(2n RX k1)主切削刀在L1(m)掘進(jìn)距離時(shí)的刀刃磨損量由 L1 = 10000 X PeX t01/(2 n RX k2)得 t01 = (2 n RX k2) X L1/ (10000X Pe)主切削刀到達(dá)磨損界限時(shí)的可能掘進(jìn)距離由(L2-L1

33、 ) = 10000 X PeX( t2-t01 ) /(2 n RX k3)得 L2 = 10000 X PeX( t2-t01 ) /(2 n RX k3)+L1其中:L :到達(dá)刀具磨損界限時(shí)可以掘進(jìn)的隧道距離K :刀具超硬刀片的磨損系數(shù)t :刀具的超硬刀片的容許磨損高度mmR :最外周刀具的安裝半徑Pe：刀具的切深cm/rvePe = V/NV :盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度cm/min隨著掘進(jìn)距離增加，最終到達(dá)主切削刀容許磨損量所能掘進(jìn)的距離rpmN:刀盤轉(zhuǎn)速先行刀摩耗完，但主切削刀未完全磨損時(shí)的掘進(jìn)距離L土質(zhì)記號(hào)單位砂掘進(jìn)距離Lm2600掘進(jìn)速度Vcm/min4刀盤回轉(zhuǎn)速度Nrpm1.3切深Pec

34、m/rev3.08盾構(gòu)機(jī)外徑Dm6.34最外周切削刀安裝半徑Rm3.17先行刀容許摩耗量t1mm25切削刀容許刃先摩耗量t2mm17.5刀具転走距離入km1683先行刀摩耗係數(shù)k1mm/1000km14.89切削刀摩耗係數(shù)（先行刀沒磨損完）k2mm/1000km6.62切削刀摩耗係數(shù)（先行刀磨損完）K3mm/1000km9.92先行刀摩耗量T1mm25.1切削刀摩耗量（先行刀沒磨損完）T2mm11.1切削刀摩耗量（先行刀磨損完）T2mm先行刀摩耗完后，切削刀完全磨損時(shí)的掘進(jìn)距離L1土質(zhì)記號(hào)單位砂掘進(jìn)距離L1m1000掘進(jìn)速度Vcm/min4刀盤回轉(zhuǎn)速度Nrpm1.3切深Pecm/rev3.08

35、盾構(gòu)機(jī)外徑Dm6.34最外周切削刀安裝半徑Rm3.17切削刀剩余容許刃先摩耗量（先行刀磨損完）t2mm6.4刀具運(yùn)轉(zhuǎn)距離入km638.1切削刀摩耗係數(shù)（先行刀磨損完）K3mm/1000kn19.92切削刀摩耗量（先行刀磨損完）T2mm6.41次安裝后的刀具總掘進(jìn)距離L 總=L+L仁 2600+1000 = 3600m并且，對(duì)于與最外周掘削刀具鄰接的保徑刀，因?yàn)槊?1軌跡配置了 6把，所以根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可以得到十分足夠的掘進(jìn)距離。在里所提示的刀具壽命是根據(jù)小松公司所積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的，計(jì)算結(jié)果僅供參考，但在實(shí)際地質(zhì)情況與投標(biāo)時(shí)給出的地質(zhì)情況沒有較大的差別時(shí),并且掘進(jìn)正常，其基本上能相符。所有的計(jì)算結(jié)果在地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí),將作修正。6、三排園柱滾柱軸承: 6.1盾構(gòu)機(jī)規(guī)格:盾構(gòu)機(jī)外徑D (m)6.34盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長(zhǎng)L (m)8.68盾