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盾构刀具正确选用和磨损失效的形式
2017/7/17 10:21:54

     盾构机刀具是盾构机破岩掘进的关键部件,在掘进中容易损坏、要经常更换。其实用寿命的长短不仅与刀具制造质量有关,还与刀具的正确选择和维护有关。因此刀具的选用与维护直接影响到盾构工程施工的安全性、可靠性和经济型,正确的选用和维护,往往能起到事半功倍的效果。

      盾构机刀具的分类 目前使用的刀具一般分为两大类:刮削刀具、滚动 刀具 刮削刀具(刮刀、割刀刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀 具刮削刀具的种类繁多,目前盾构掘进机上常用的 刮削刀具类有边刮刀、刮刀、齿刀、先行刀、贝 壳刀、鱼尾刀等 滚动刀具(滚刀滚动刀具是指不仅随刀盘转动,还同时作自转运 动的破岩刀具。 根据刀刃的形状滚刀可分为:齿形滚刀(钢齿和 球齿)、盘形滚刀(钢刀圈滚刀和球齿刀圈滚 刀) 根据安装位置滚刀可分为:正滚刀、中心滚刀、边滚刀、扩孔滚刀。 盾构掘进机滚刀主要是盘形滚刀,盘形滚刀又有 单刃、双刃和多刃。根据刀刃外径的大小,又分 成13151719等规格,目前主要是17系列。

      盾构刀具失效的方式主要分为以下几个方面:刮刀(齿刀)的失效: 1)正常磨损 2) 刮刀刀刃崩裂:在硬岩掘进中,滚刀磨损太大, 刮刀直接切割未经滚刀破碎的硬岩;在硬岩中掘 进时,转速太快,突遇硬岩,冲击造成刀刃崩 裂;在硬岩掘进中,进刀太深等原因造成刀刃崩 裂。 3) 刮刀刀体断裂:刀体本身的强度和韧性不够;进 刀太深。 4) 刮刀掉齿:合金刀齿的焊接工艺不过关;刮刀突 遇硬岩。 4.2滚刀的失效形式主要是刀圈磨损,也有轴承、 密封早期失效、刀圈断裂现象。 刀圈的正常磨损 非均匀磨损(偏磨和弦磨) 滚刀刀圈周边各部位的磨损程度不一致,有单边 偏磨和多边偏磨。单边偏磨一般是滚刀不转造成 的,多边偏磨则是滚刀时转时不转造成的,造成 滚刀不能连续转动的原因除刀具制造方面外,主 要和地层及刀具配置、盾构操作有关。 刀圈崩块、断裂 滚刀刀圈在掘进过程中刃口位置崩块、开裂甚至 从刀体脱落。这和刀圈制造技术、地层条件和应 用都有关系,要区分分析。 轴承或密封损坏: 轴承是刀具上的一种重要组件,对刀具掘进运转 的可靠性和刀具的消耗具有特别重要的影响。 正常使用状态下,大部分刀具轴承的寿命可达到 900小时左右。但在施工过程中,由于各种原因的 影响轴承会发生早期损坏,主要损坏形式为剥 离:滚道或滚动体表面剥离,呈凹凸状。保持架 破坏等。主要是刀具装配不到位或零部件性能、 精度不合格造成的。 刀体与刀盖之间的浮动密封失效造成刀具漏油, 泥沙进入刀体内影响轴承。造成刀具密封失效的 原因很多,通常与刀具零部件的自身质量和装配 质量,刀具的使用工况和所掘进的岩石条件等因素有关。

      刀具是易损件,因此必须进行定期检查,维修保 养,使刀盘及刀具保持完好状态。在进行刀盘维 修保养时,需认真彻底,损坏的刀具应该及时更 换。由于刀具的布置是相互保护的,如果某把刀 损坏了没有及时发现并更换,特别是在硬岩地层 或磨砺性大的地层,继续掘进很可能造成成片的 刀具损坏甚至刀盘损坏而无法掘进。 对于均一的软土地层如上海等地一般切削刀具都 能从头到尾没有很大磨损,均一的硬岩地层如 TBM刀具的掘进检查也比较方便易于建立刀具和 刀盘的检查制度。 而对于广州、成都、深圳的复合地层,往往不具 备开仓条件,但恰恰是这类地层,刀具适应性较 差,刀具寿命较短或非正常刀具损坏越经常发 生。这种情况下更应该建立严格、完整的刀具检 查、更换制度。如采取刀具磨损检测装置、带压 进仓、事先加固等措施保证刀具检查和更换制度 的执行。因不重视刀具检查,未能及时更换刀具 造成刀盘磨损而停机的事屡见不鲜。