盘形滚刀刀圈轧制数值模拟研究

盘形滚刀工况条件差、换刀成本高,生产厂家对刀圈的性能要求越来越严格。为了提高刀圈质量,针对TBM中43.2 cm(17英寸)盘形滚刀刀圈,采用轧制成形工艺,运用塑性成形软件,建立盘形滚刀轧制过程数值模型,通过有限元仿真分析滚刀成形的应力场和应变场,并对不同参数对成形过程的影响进行研究。研究结果表明:1)轧制过程应力较小,应变分布较为均匀,但整体应变较小,随着主辊转速及芯辊进给速度的增大,等效应力逐渐减小,应变基本不变。2)匹配仿真参数进行刀圈轧制试验,并对刀圈质量进行检测,刀圈流线与外形轮廓相符,分布连贯不被打断,且与主应力方向一致,流线合理。     

引汉济渭岭南TBM工程二长花岗岩地层滚刀磨损研究

针对秦岭二长花岗岩条件下TBM滚刀消耗严重的问题,依托引汉济渭岭南TBM工程,通过对现场岩样和刀圈材料开展室内试验,明确岩石的磨蚀性能和刀圈的耐磨性能指标,发现岩石的磨蚀性由其抗压强度与矿物成分共同决定,刀圈的耐磨性主要取决于材料的成分及组织。通过对前2 000 m试掘进段刀具使用情况和磨损数据的分析,掌握各个刀位的磨损规律:1)正滚刀的累计磨损量随滚刀安装半径的增加近似呈线性增长;边滚刀中处于过渡区域的滚刀累计磨损量最大,两侧逐渐减小。2)与滚动距离磨损速率相比,破岩体积磨损速率更能准确衡量滚刀磨损的快慢程度。3)重复磨损对边滚刀磨损影响较大,而通过在边缘区域增加滚刀数量来提高耐磨性的方法可以起到一定作用,但不能从根本上解决问题。     

冷作钢7Cr5Mo2MnVSi在盾构机滚刀中的应用研究

文章介绍了德国和瑞典两种不同品牌钢在盾构机滚刀上的工程应用试验,结果表明,瑞典材料7Cr5Mo2MnVSi(冷作钢)表现出优良的耐磨性能,突破了盾构机刀圈用热作钢的工程惯例,是制造硬岩刀圈的理想材料之一。当然,冷作钢7Cr5Mo2MnVSi呈现出的优良的力学性能与其材料成分、加工工艺和热处理工艺是密切相关的,论文详细介绍了瑞典材料7Cr5Mo2MnVSi独特的热处理工艺和加工工艺,为我国制造刀圈提供了参考和借鉴。     

盘形滚刀的改进及应用

通过几个典型工程盘形滚刀的应用,说明滚刀的结构、性能要根据地层的变化进行改进,工况条件不同,滚刀表现的主要失效形式不同,滚刀制造的要求也不同。均质硬岩地层以刀圈耐磨性为主,软硬差别大的地层以抗断为主,磨砺性强的不稳定地层以刀体保护为主。     

高速切削刀具材料

介绍了高速切削所使用的陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具、涂层刀具的性能特点及应用,探讨了高速切削刀具材料的发展方向。     

大直径盾构刀盘刀具选型及常压换刀技术研究

由于盾构在软土地层和岩石地层的刀具切削原理和配置形式不同,对于不同地质,尤其复合地质刀盘刀具的适应性配置与磨损刀具的安全更换一直是当前大型盾构施工中遇到的技术难题。针对武汉地铁8号线越江隧道工程及其特殊的水文地质,分析大直径泥水盾构在软土和硬岩复合地层中刀盘刀具的选型配置,创新采用复合刀盘设计理念,并开发应用常压条件下滚刀齿刀互换技术,最后针对不同地质条件给出了刀具配置方案。通过采取以上措施,延长了刀具使用寿命,提高了刀具更换效率,降低了施工风险,实现了在复杂地层隧道的顺利穿越。     

盾构掘进中刀具磨损的跟踪检测

盾构施工中,不同类型的刀具因用于不同的地层其磨损方式不尽相同.通过研究,找到了刀具磨损的多种检测方法.并对掘进参数分析法用于刀具磨损检测进行简单的介绍,同时结合工程实例介绍这一方法的应用情况并进行分析.     

隧道掘进机刀具安装定位尺寸测量方法

隧道掘进机刀盘上安装有各种切削刀具,如何对各种刀具的定位尺寸是否符合设计图纸要求进行测量是非常重要的。目前使用较多的模板规尺法一般适合于在制造工厂的刀盘刀具制造安装阶段使用,且模板规尺的通用性较差,针对不同刀具布置方案需定制专门的模板规尺。提出利用全站仪对刀具定位点的三维坐标进行测量,应用空间解析几何原理,推导出刀具不同安装定位尺寸的计算公式,可对刀具安装定位尺寸是否满足设计尺寸公差要求进行间接测量和计算。通过对掘进机刀具定位尺寸进行实际测量,并与模板规尺法测量数据进行对比,证明提出的间接测量法是可行的。     

TBM刀具检修工艺的技术探讨

结合兰渝铁路西秦岭隧道TBM项目刀具的使用、维修、更换等过程,分析刀具检查与维修的工艺过程,对刀具拆卸检查与维修中的各注意事项进行总结。刀具的检查与维修在掘进过程中占有一定的比例,保证刀具检修的质量是TBM快速掘进的前提,刀具的使用寿命会影响TBM掘进的利用率。西秦岭TBM项目针对不同地质情况下的施工刀具维修制定了详细的检查项目,经过第1阶段刀具检查维修的实践,取得较好的成效。     

基于机器操作的TBM一体化刀具系统设计及试验研究

为实现TBM换刀机器人对刀具系统的快速拆卸,提出一种基于机器操作的TBM一体化刀具系统。针对其应用场景及对象,提出6项性能评价指标,并进行分析。最后按照1∶4的缩尺比例对传统刀具系统及一体式刀具系统进行振动紧固性试验。试验结果显示： 经过20 h加速度为3g、振动频率为30 Hz的振动试验后,传统刀具残余预紧力百分比下降幅度是一体化刀具系统的2.31倍,一体式刀具系统的防松性能优于传统刀具系统,所提出的新型一体式刀具系统能够满足TBM换刀机器人的要求。     

截齿刀具切削混凝土连续墙试验研究

基于在混凝土连续墙切削中的刀具损伤问题,借鉴采煤领域中的切割技术并针对不同刀头锥度和刀尖弧长设计4种不同的截齿刀具。先通过仿真确定切削轨迹,设定相邻切削轨迹间距大于18 mm;随后对C35混凝土进行切削试验。试验结果表明:1)刀具弧长和刀具锥度的减小可使切削合力下降,但刀具锥度的影响性小于刀具弧长; 2)正压力分力受刀具弧长和刀具锥度的影响均较小;3)切向力分力受刀具弧长影响较大,刀具弧长的减小可以减小切向力以达到降低转矩的目的,但易造成切削效率的下降。基于前期试验结果兼顾考虑刀具耐久性,选用锥度为40°、弧长为5 mm的刀具作为试验刀,并对C35玻璃纤维筋混凝土进行模拟盾构试验,对比立体化布置后的贝壳刀切削效果。对比发现:截齿刀具有效解决了采用贝壳刀切削时刀盘卡死的问题,切削能力优于立体化布置后的贝壳刀,有效控制了转矩峰值,但截齿刀具刀身体积过小,易出现整体剪切断裂。     

硬岩掘进机刀具消耗分析

通过工程实例,分析了影响掘进机刀具消耗的原因,并指出应根据地质条件的不同,随时调整掘进参数,减少刀具的消耗.     

复杂地质条件下TBM刀具失效形式及原因分析与应对措施

为研究分析复杂地质条件、不合理掘进参数等与TBM刀具异常损坏、刀具消耗的关系，以利于TBM掘进效率和施工成本的控制，在系统阐述TBM刀具常见失效形式的基础上，研究分析总推力、刀盘转速、刀具贯入度等掘进参数及不同围岩单轴抗压强度、石英质量分数等地质参数对刀具磨损及异常损坏的影响规律。以引汉济渭秦岭隧洞和中天山隧道工程为例，对刀具消耗及失效形式进行统计分析，并从刀具选型、检查及维修等方面，提出针对性的优化方法。最后，基于目前刀具配置及监测技术存在不足的现状，提出应进一步研发刀间距可调的刀具配置技术，以确保不同地质条件下的刀具破岩效率；同时，加强对TBM工作环境具有较强适应性的新型刀具状态监测系统的研发及应用。     

岩掘进机刀具消耗分析硬岩掘进机刀具消耗分析

通过工程实例,分析了影响掘进机刀具消耗的原因,并指出应根据地质条件的不同,随时调整掘进参数,减少刀具的消耗。     

刀具在线补偿技术在发动机曲轴孔镗孔中的应用

在发动机制造缸体曲轴内孔加工中,通常应用两种不同的刀具加工方案。一种采用玛帕原理的导条刀具机夹式刀片及导条。采用两到三个轴挡做引导,能保证最佳同轴度及直径公差。另一种使用线镗刀,同时加工各档,加工速度更快。刀具磨损的在线检测、实时补偿技术是关键难点之一。本文从线镗加工工艺、刀具补偿机构及原理、刀具在线补偿技术实际应用、失效模式分析及攻关,解析刀具在线补偿技术在缸体曲轴轴承孔加工中的应用。     

高水压大直径盾构隧道刀盘配置与刀具更换关键技术

为系统总结大直径水下盾构刀盘配置与刀具更换先进技术，结合典型的水下大直径盾构隧道施工案例，分析不同地层刀具切削机制，阐述不同高水压复杂地层大直径盾构刀具配置技术。针对江底高水压、强透水、不稳定等特点，介绍常压刀盘刀具更换和带压开舱技术等。最后，提出在建及拟建的大直径盾构隧道工程中需要深入研究及探索的技术难题。     

剃齿刀主要参数对剃齿的影响及其选择

剃齿刀作为齿轮的精加工刀具,在设计中它的参数选择显得尤为重要.由于剃齿刀的受力状况比较复杂.因此对于其设计参数选择有一些较其他刀具不同的考虑和特殊要求.     

长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究

深圳地铁5号线布吉-百鸽笼区间隧道所处地层以硬岩为主,区间采用盾构法施工。对盾构长距离穿越硬岩地层时所遇到的技术难题进行研究,通过合理地配置刀具,选择适宜的掘进模式、掘进参数以及同步注浆参数,同时加强刀具的处理措施,顺利解决了盾构施工时刀具磨损严重,管片错台等问题。     

盾构刀具切削研究进展及非正常磨损实例分析（双语出版）

盾构刀具在切削岩土体过程中的受力形态和磨损情况是决定工程施工顺利与否的关键因素之一。然而,在穿越高磨蚀性的砂卵石及土岩复合地层时,常会面临因刀具过量磨损而导致盾构机无法正常掘进等难题。针对刀具切削岩土体过程的受力与磨损问题,从刀具磨损监测方法、切削机理、切削过程受力的试验和数值模拟等方面系统地总结了近年来的相关研究进展,并通过典型工程案例分析了目前严重困扰盾构掘进的刀具非正常磨损问题。关于刀具磨损监测方法,目前通电式和超声波式监测技术在盾构施工中被广泛应用,并逐步发展形成连续成像的摄影测量和DCRM技术;在刀具切削力学模型方面,重点阐述了滚刀张拉破岩模式和CSM力学模型,以及刮刀的流动切削模型和Mckyes-Ali模型;刀具切削和磨损试验分别从岩土磨蚀单元试验、单个刀具切削试验和刀盘整体切削的模型试验3个方面研究刀具切削磨损效果;数值模拟研究则偏重于研究岩土体在不同的切削条件下应力状态和破碎形态的变化情况;刀具非正常磨损直接缩短刀具的使用寿命,具有突发性和不规律性的特点,是工程实际中最为典型的刀具磨损方式。最后,针对盾构刀具切削与磨损形式,展望了盾构刀具切削磨损在刀具监测方式、外形及布置方式、合金材料和焊接工艺等方面的发展趋势。     

刀具磨损及刀具磨钝标准

在机械加工过程中，刀具使用一段时间后都会出现不同程度的磨损，刀具磨损的强弱受到切削方式、切削用量、切削材料、冷却液等因素的影响，刀具磨损是一个非常复杂的过程。在金属切削原理的理论中。一般把刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损。在正常磨损过程中，只要刀具磨损达到某一极限值时，刀具就必须进行修磨或更换；当刀具在非正常磨损时也必须立即进行更换刀具，否则将会造成产品加工质量急剧下降，直接影响到产品的尺寸精度和粗糙度，严重时会造成设备损坏或操作者人身安全事故。研究刀具磨损过程、磨损形式和制订刀具磨钝标准，为刀具切削过程中的厦时修磨和更换提供了理论依据。