土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀具的布置_圖文

1、就 任何 形 式 的 盾 構(gòu) 機(jī)來 說 , 刀 具的 布置 必 須 以 均 布 為 原 則 。 因 為 刀 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 動 作 要 靠 主 軸 承 內(nèi) 圈 的 旋 轉(zhuǎn) 來 實(shí) 現(xiàn) , 主 軸 承 內(nèi) 圈 依 靠 布 置 在 刀 盤 上的 刀 具 壓 在 切 削 面上 , 由 電 動機(jī) 驅(qū) 動 旋 轉(zhuǎn) 掘 進(jìn) 。 在 盾 構(gòu) 機(jī) 正 常 掘 進(jìn) 過 程中 , 主 軸 承 所 承 受 的力主 要 有 軸 向 力 、 徑 向 力 和 振 動 沖 擊 力 。 在 地 質(zhì) 的 影響 下 , 軸 向 力 和 振 動 沖擊 力 具有 不 穩(wěn) 定 性 , 因 此 , 刀 具 均 布 可 以 避免 切 削

2、面 傾 斜 、 保 證 主 軸 承 受 力平 衡 , 避免 過 大 振 動 沖擊 , 防止 主 軸 承 偏 心 或 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 因 受 力 不 均 而 產(chǎn)生 變 形 、 磨損 等 故障 , 從 而 避免 更 加 嚴(yán) 重 的 破 壞 性 失 效 致 使 整 個 盾 構(gòu) 機(jī) 癱瘓 。1刀 具的 選擇 原 則國內(nèi) 土 壓 平 衡 盾 構(gòu) 機(jī) 市場 , 挖掘 直 徑 以 6.28m 的 為 主 。 為 保 證 挖掘 效 率 , 刀 具 以 滾 刀 和 刮刀 為 主 。 滾 刀 如 圖 1所示 , 其 內(nèi) 部 帶 有 軸 承 , 刀 具 隨 著 刀 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 可 以 在 切 削 面上 滾 動

3、, 并 依 靠 刀 刃 擠 壓 巖 石 或 硬 土 達(dá) 到破碎 的 目 的 。 刮 刀 如 圖 2所示 , 固 定 在 輻 條兩 側(cè) , 依 靠 刀 刃 上 的 硬 質(zhì) 合 金 實(shí) 現(xiàn) 切 削 。 一 般 滾 刀 高 出 刮刀 20 35mm 為 宜 , 起 到 先 一 步 壓 碎 巖 石 的 作 用 , 即 在 巖 石 或 者 硬 土 上 劃出一 道道 裂 隙 。 刮刀 在 其 后 可 將 碎 裂 的巖 石 刮 下 并 帶 至 開 口 部 位 。由于 地 質(zhì) 構(gòu) 造 不 同 , 許 多土 層 的 土 質(zhì) 與 巖 石 或 者 硬 土 相 比 較 , 黏 度 較 大 , 強(qiáng) 度 較 低 , 此

4、時(shí)使 用 滾 刀 , 經(jīng) 常 會 出現(xiàn) 糊 刀 的 現(xiàn) 象 。 輕 則 導(dǎo) 致 滾 刀 無 法 滾 動 , 造成 局 部 磨損 過 大 ; 重 則 導(dǎo) 致 刀 盤旋 轉(zhuǎn) 困 難 或 糊 死 , 損 壞 主 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 。 另 外 , 附 加 的 清 理 維修 會 延 誤 工 期 , 大大 降 低 挖 掘 效 率 1。 因 此 , 對 于 開 挖 黏 性較 大的 地 質(zhì) , 往 往 采 用 撕 裂 刀 代 替 滾 刀 。 撕 裂 刀 一 般 由 4根 立 齒 組 成 , 以 撕 裂 刀 的 切 削 力 代 替 滾 刀 的 壓 迫 力 實(shí) 現(xiàn) 破碎 , 其 結(jié) 構(gòu) 簡 單 , 成本 相對 滾

5、刀 低 。 撕 裂 刀 裝 在 滾 刀刀 座 上 , 這樣 , 在 混 合 地 質(zhì) 中 可 以 方 便 地 在 同 一 個 刀 座 上 實(shí) 現(xiàn) 2種 刀 具的 互 換 。在設(shè) 計(jì) 刀 具 高 度 時(shí) 應(yīng) 該考 慮刀 具 高 出 刀 盤 面的 尺寸 , 適 度 增 大 可 以 防止 糊 刀 或 泥 餅 的 形 成 。 但 刀 具 高 度 過 大會 加 大 相應(yīng) 的力 矩 , 有 斷 刀 的 危 險(xiǎn) 。 總 之 , 為 保 證 主 軸 承 的 穩(wěn) 定 及 挖 掘 效 率 , 每 種 刀 具 必 須按 照 各 自的 軌 跡 均 勻 布 置 在 整 個 挖掘 面上 2。2刀 具的 布置 原 則刀 具的

6、 布置 如 圖 3所示 , 結(jié) 構(gòu) 見 圖 4。 刀 具 布置 不 但 要 考 慮刀 具的 種類 , 而 且 還 要 考 慮 整 個 刀 盤 面 不 同 半 徑 的 運(yùn) 動 特 性 和 結(jié) 構(gòu) 特 性 。 因 為 盾 構(gòu) 機(jī)的 挖掘 直 徑 很 大 , 不 同 的 挖掘 直土 壓 平 衡 盾 構(gòu) 機(jī) 刀 具的 布置 劉春光 , 劉 晶 , 高偉賢(沈 陽 重 型 機(jī)械集團(tuán)有限 責(zé) 任 公司 盾 構(gòu) 機(jī)分公司 , 遼 寧 沈 陽 110000摘要 :通 過 剖 析 沈 陽 重 型 機(jī)械集團(tuán)有限 責(zé) 任 公司大 量 生產(chǎn) 的 開 挖 直 徑 為 6.28m的 土 壓 平 衡 盾 構(gòu) 機(jī) 刀 具在

7、刀 盤 上的 布置 結(jié) 構(gòu) , 從 多 個方面 闡 述 了 刀 具的 布置 原 則 。關(guān)鍵詞 :刀 盤 ; 滾 刀 ; 刮刀 ; 刀 具 布置中圖分類號 :P634.3+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :B圖 1滾 刀圖 2刮 刀52鑿巖機(jī)械氣動工具 , 2011(1鑿巖機(jī)械氣動工具 , 2011(1徑 , 由于 其 不 同 的 線 速度 、 空間 結(jié) 構(gòu) 及 其 與 開 挖 物 料 之 間 的 作 用 , 使 得 挖掘 效 果 不 同 。刀 盤 正 常 工 作 轉(zhuǎn) 速 為 0.91.2r/min, 刀 盤 表 面 越 靠近 刀 盤 中心的 位 置 線 速度 越 低 , 中心 處 基 本 為零 。 在 物 料

8、流 動 性較 差 的 環(huán) 境 下 , 為 避 免 開 挖 黏 性 物 料 時(shí) 發(fā) 生 堵 塞 , 刀 盤 中 部 開 口 率 要 大 , 同時(shí) 避免 開 挖 物 料 從 刀 盤 表 面中 央 至 結(jié) 構(gòu)開 口 之 間 通 過 的 距 離 過 大 而 增 加 磨損 。 刀 盤 中心的 幾 何 尺寸 是非 常小 的 , 因 此 刀 盤 中心 只 設(shè) 置 單 排 中心 滾 刀 , 間 距控 制在 84mm 左右 為宜 。 若 用 撕 裂 刀 代 替 滾 刀 , 則 設(shè) 置 中心 撕 裂 刀 或 者 燕 尾 刀 , 燕 尾 刀 通 常 設(shè) 計(jì) 為 突 出 刀 盤 面 一 定 尺寸 , 在 挖掘 軟 土

9、 層 時(shí) , 可 有 效 地 防止 糊 刀 。刀 盤 表 面 半 徑 方 向 上的 滾 刀 分 布 以 100mm 左右 的 軌 跡 間 距 為 原 則 , 平 均 分 配 各 滾 刀在 輻 條 上的 位 置 。 若 開 挖 物 料 的 黏 性 大 , 硬 度 低 , 可 適 當(dāng) 增 大 軌 跡 間 距 ; 若 開 挖 物 料 的 黏 性 小 , 硬 度 高 , 可 適 當(dāng) 減 小 軌 跡 間 距 。 刀 盤 表 面 周邊 上的 線 速度最 大 , 空間 結(jié) 構(gòu) 最 富裕 , 運(yùn) 動 也 最不 穩(wěn) 定 , 滾 刀 分 布 應(yīng)相對密 集 , 以提 高 挖掘 效 率 , 并 確保 主 軸 承 的

10、穩(wěn) 定 性 。 因 此 , 一 般 在 各 幅 板 上 加 設(shè) 滾 刀 , 以 軌 跡 間 距 隨 半 徑 增 大 而 遞 減 為 原 則 , 平 均 分 配 各 滾 刀 在 輻 條 和 輻 板 上的 位 置 。 圖 5所示 為 滾 刀 (撕 裂 刀 的 軌 跡 圖 。2.1刮 刀 的 布 置2.1.1刮 刀 的 數(shù)量對 于 滾 刀 , 每 條 軌 跡 只 分 配 一 把 刀 , 即 可 實(shí) 現(xiàn) 其 破 土 的 功 效 。 刮刀 必 須 使 用 標(biāo) 準(zhǔn) 刮刀 ,刀 刃 寬 120mm , 為 提 高 挖掘 效 率 , 每 條 軌 跡 可 布置 多 把 刀 。 當(dāng) 然 , 刀 具 過 少 會 直

11、 接 影響 挖掘 的 效 率 及主 軸 承 的 穩(wěn) 定 性 。 但 刀 具的 數(shù) 量 并 不 是 衡 量 挖掘 效 果 的重 要 指 標(biāo) , 過 多 的 刀 具會 加 大主 軸 承 的 負(fù) 擔(dān) , 也 會 增 大 糊 刀 的 可能 性 。2.1.2刮 刀 的 軌跡在 布置 刮刀 的 時(shí) 候 要 注 意 它 與 滾 刀 的 功 能 是 不 同 的 , 滾 刀 起 到 先 導(dǎo) 的 作 用 , 而布置 在 開 口 處 的 刮刀 起 到 的 是 全 面 清 除 的 作 用 。 所 以 , 單 把 刮刀 的 切 削 軌 跡 應(yīng) 該 是 一 個 環(huán) 面 , 所 有 刮刀 的 切 削 軌 跡 必 須 覆蓋

12、整 個 開 挖 面 。(a (b 圖 3刀 具 的 布 置圖 4刀 具 的結(jié)構(gòu)圖 5滾 刀 (撕裂 刀 的 布 置 及 軌跡53刮刀 的具 體 布置 較 為 簡 單 。 在 刀 盤 的中心 部 位 , 布置 在 單 邊 輻 條 上 或 者 由 燕 尾 刀 代 替 其 功 能 , 每 條 軌 跡 布置 一 把 刀 即 可 。 此處 刮刀 的 并 排布置 , 保 證 了 軌 跡 的 緊 密 聯(lián) 接 。 對 于 刮刀 在 刀 盤 半 徑 方 向 上的 布置 , 每 條 軌 跡 上 應(yīng) 布置 輻 條 數(shù) 量 一 半 的 刮刀 。 即 :若 有 6根 輻 條 , 則 每 條 軌 跡 布置 3把 刮刀 ;

13、 若 有 8根 輻 條 , 則 每 條 軌 跡 布置 4把 刮刀 。 這樣 能 夠保 證 開 挖 物 料 在 刮刀 的 作 用 下 順 利通 過 刀 盤 開 口 進(jìn) 入 開 挖 倉 , 既 不 會 給 主 軸 承 帶 來 過 大的 負(fù) 擔(dān) , 也 能 夠保 證 挖掘 效 率 。 由于 刮刀 有 一定 寬 度 , 所 以 刮刀 的 軌 跡 具有 相 同 的 寬 度 。 此處 刮刀 沒 有 并 排布 置 , 要求相 鄰 的 刮刀 軌 跡 之 間 必 須 有重 疊 量 , 以 保 證 軌 跡 覆蓋 的 全 面 性 。 另 外 , 在 刀 盤 的 周 邊 布置 周 邊 刮刀 , 應(yīng) 分 配 在 每 根

14、 輻 條 上 。 此處 較 寬 的 范圍 內(nèi) 只 有 一 條 軌 跡 , 且該 軌 跡 上有 和 輻 條同 等 數(shù) 量 的 刮刀 , 能 夠 適 應(yīng) 刀 盤 周 邊 相對 復(fù) 雜 的 挖掘 環(huán) 境 , 穩(wěn) 定 主 軸 承 , 保 證 挖掘 效 率 。 2.1.3裝配 角度從 刀 具 結(jié) 構(gòu) 上來 說 , 滾 刀 和 撕 裂 刀 的 刀 刃 是 一 個 點(diǎn) , 切 削 軌 跡 為 一 個 圓 環(huán) , 因 此 , 刀 具 布置 在 切 削 方 向 與 旋 轉(zhuǎn) 半 徑 相切 的 位 置 即 可 。 而 刮刀 的 刀 刃 是 一 條 線 , 切 削 軌 跡 為 一 個 圓 環(huán) 面 。 因 此 , 為

15、了 使 刀 刃 面的 切 削 方 向 盡 量 與 旋 轉(zhuǎn) 半 徑 相切 , 需 要 注 意 刮刀 在 輻 條 上的 裝 配 角 度 , 如 圖 6所示 。 以典 型 的 開 挖 直 徑 為 6.28m 的 土 壓 平 衡 盾 構(gòu) 機(jī) 為 例 :1200mm 半 徑 以 下 刮 刀角 度 為 25, 12001600mm 半 徑 內(nèi) 刮刀角 度 為 20, 16002000mm 半 徑 內(nèi) 刮刀角 度 為 15, 20002400mm 半 徑 內(nèi) 刮刀角 度 為 10, 2400mm 半 徑 以 上 刮刀角 度 為 5。2.1.4刮 刀 的 雙向 性 布 置對 土 壓 平 衡 盾 構(gòu) 機(jī) , 刀

16、 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 多 設(shè) 計(jì) 為 雙 向 的 。 而 刮刀 因 其 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) , 整 個 刀 刃 面 對 一 個 切 削 方 向 , 只 能 實(shí) 現(xiàn)一 個方 向 的 切 削 , 因 此 需 要 在 輻 條兩 側(cè) 布置 對 稱 的 刮刀 。 于 是 , 整 個 刀 盤 布置 的 雛 形 基 本 形 成 。2.2其他 刀 具 的 布 置為 了 穩(wěn) 定 刀 盤 的 開 挖 直 徑 , 在 刀 盤 的 圓 周 外 壁 , 均 勻 布置 一 種 輔助 刀 具 , 即 周 邊 保 護(hù) 刀 。 周 邊 保 護(hù) 刀 具有 配 合 周 邊 刮刀 、 規(guī) 范 開 挖 直 徑 的 作 用 。在 實(shí) 際工程中

17、, 由于 各 種 條 件 的限制 , 往 往 不 能規(guī) 劃出 筆直 的 隧 道 路 線 , 因 此 , 隧 道 的 施 工 必 須 考 慮 到 盾 構(gòu) 機(jī) 轉(zhuǎn) 彎 的 需 要 。 而 盾 構(gòu) 機(jī) 轉(zhuǎn) 彎 的 時(shí) 候 需 要轉(zhuǎn) 彎 半 徑 處 有 一定 的自由 空 間 , 于 是 , 土 壓 平 衡 盾 構(gòu) 機(jī) 刀 盤 上至 少 都 會 配 備 一 把 擴(kuò) 挖 刀 。 擴(kuò) 挖 刀 在 刀 盤 最 大 半 徑 處 , 由 獨(dú) 立 的 液 壓 缸 驅(qū) 動 , 可 以 自由 伸 縮 。 當(dāng) 盾 構(gòu) 機(jī) 進(jìn) 入轉(zhuǎn) 彎 階段 , 刀 盤旋 轉(zhuǎn) 使 擴(kuò) 挖 刀 轉(zhuǎn) 至 需 要 擴(kuò) 挖 的 半 徑 處 , 適

18、 時(shí) 增 加 擴(kuò) 挖 半 徑 , 創(chuàng) 造 可 使 盾 構(gòu) 機(jī) 偏 轉(zhuǎn) 的 空間 。 若 地 質(zhì) 條 件 適 宜 , 擴(kuò) 挖 刀 也 可 以 為 臨 時(shí) 換 刀 擴(kuò) 挖一定 的 空間 , 提 供 給 操作 者 適 宜 的工 作 空間 。3結(jié) 論以 上設(shè) 計(jì) 思 路 已應(yīng)用 到 土 壓 平 衡 盾 構(gòu) 機(jī) 刀 具 布置 的設(shè) 計(jì) 當(dāng) 中 。 經(jīng) 過 多 年的 實(shí) 際 檢 驗(yàn) , 對 于 不 同 開 挖 直 徑 的 刀 盤 , 也 可 以 依 據(jù) 以 上 布 置 原 則 進(jìn)行 擴(kuò) 展 。 硬 巖 和 泥 水 盾 構(gòu) 機(jī)的 刀 盤 , 也 可 以 借鑒 此 經(jīng) 驗(yàn) 。綜 上 所 述 , 刀 具在 刀 盤 表 面的 布置 必 須 講 究 實(shí)用 性 , 以 實(shí) 現(xiàn) 盾 構(gòu) 機(jī) 整 體 功 能 為前 提 , 尋 找 解 決 問 題 的 最 佳 配 置 ; 以地 質(zhì) 研 究 為基 礎(chǔ) , 結(jié) 合 刀 盤 的 結(jié) 構(gòu) 特 性 和 運(yùn) 動 特 性 以 及 刀 具 的