隧道掘進(jìn)機(jī)滾刀在刀盤上的固定方式研究

張凌，方亮

（吉林省維爾特隧道裝備有限公司，吉林 吉林市 132200）

0 引言

TBM是集機(jī)、電、液、光、氣于一體的全面型隧道開發(fā)設(shè)備，在我國鐵道、水電、交通、礦山、市政等隧道工程中得到了廣泛的應(yīng)用。刀盤是TBM的核心部件之一，TBM給刀盤施加推力和旋轉(zhuǎn)力，使刀盤上的滾刀在掌子面上滾動(dòng)，從而起到破巖的效果。在施工中，刀具的更換占據(jù)了TBM施工中的大部分時(shí)間，為了縮短更換刀具的時(shí)間，要對滾刀在刀盤上的固定和拆卸方式熟悉，以便高效、安全地更換滾刀。

1 滾刀的形式

目前TBM掘進(jìn)機(jī)常用的滾刀形式為正滾刀、中心刀和擴(kuò)孔刀，按常用尺寸可分為17寸、18寸、19寸和20寸，根據(jù)隧道的開發(fā)直徑和地質(zhì)情況，選用合適尺寸掘進(jìn)機(jī)和相應(yīng)規(guī)格的刀具進(jìn)行施工。

2 常用滾刀固定方式分析

目前常用的滾刀固定方式可分為栓裝式和楔裝式，栓裝式以螺栓等緊固件直接固定滾刀（圖1）；楔裝式利用楔塊等鎖緊組件和緊固件連接，固定滾刀，見圖2、圖3。同時(shí)隨著TBM掘進(jìn)機(jī)型號的多樣化，楔裝的方式和形式也多種多樣。

圖1

圖2

圖3

栓裝式的安裝結(jié)構(gòu)為楔形塊利用圓柱螺釘與刀盤進(jìn)行固定，托架與滾刀上的端蓋利用圓柱螺釘進(jìn)行連接，同時(shí)在端蓋中心部開有鍵槽，托架中心部開有鍵槽，端蓋與托架通過鍵連接來保證安裝位置，托架與楔塊通過圓弧形的斜面進(jìn)行刀具定位。

正滾刀的楔裝式結(jié)構(gòu)為楔塊的斜面與刀軸斜面進(jìn)行相對配合，與斜面相對的垂直面與刀盤配合，下部壓塊固定在刀盤上，利用定位銷進(jìn)行定位，螺栓通過壓塊與楔塊，螺栓的六角頭固定在楔塊內(nèi)部，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，在壓塊側(cè)用螺母進(jìn)行緊固，利用螺栓與螺母的緊固力，使楔塊對刀軸形成拉力，使?jié)L刀固定在刀盤上。

中心刀的楔裝式結(jié)構(gòu)與正滾刀的楔裝式結(jié)構(gòu)大體相同，中心刀楔塊的斜面與刀盤上楔塊的斜面進(jìn)行配合，斜面相對的垂直面與中心刀端蓋的平面接觸，滾刀另一面與刀盤接觸，下部有L形塊進(jìn)行支撐，用螺栓與螺母的緊固力，使中心刀緊緊地?cái)D在刀盤上。

栓裝式的安裝方式不僅加大了刀具加工的難度，在拆裝的過程中由于部件規(guī)格較大、工作條件惡劣、空間狹窄，給施工帶來了極大的困難，所以目前大多數(shù)TBM掘進(jìn)機(jī)刀具的安裝方式改為楔裝式，楔裝式的結(jié)構(gòu)安裝簡單、快速，同時(shí)降低了刀具的加工難度和鎖緊組件的加工難度。

3 存在問題

由于刀具在工作中產(chǎn)生振動(dòng)，使刀盤發(fā)生輕微形變，導(dǎo)致螺栓與楔塊接觸面不完全，使刀具安裝不牢靠。同時(shí)由于目前設(shè)計(jì)的鎖緊組件為了保證其單獨(dú)的使用壽命，提高表面硬度，超過了刀軸的硬度、刀盤接觸面的硬度，最后導(dǎo)致刀軸和刀盤的損壞。

4 改進(jìn)措施

為了保證刀具安裝的可靠性，將螺栓與鎖緊組件接觸受力的位置選用球形墊圈和錐面墊圈進(jìn)行過渡，利用其自調(diào)心的功能，使鎖緊組件的拉力方向一致，從而提高刀具安裝的可靠性，并且在加工楔塊時(shí)，適當(dāng)降低與刀具接觸和刀盤面的表面硬度，略低于刀具接觸面，以保證楔塊不損壞刀具或刀盤。

5 結(jié)語

本文分析了現(xiàn)有的幾種TBM刀具的固定方式，并提出了相應(yīng)意見，使以后的施工過程中可更加安全地拆、裝刀具，提高TBM施工項(xiàng)目的效率。

參考文獻(xiàn)：

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