结构及布置参数对TBM偏刃滚刀破岩性能的影响

摘要

硬岩地层中，安装在刀盘边缘处的偏刃滚刀是将常规边滚刀内侧加厚改进而来，其内侧刃角大于外侧刃角，破岩时可提高耐磨性。为探究不同结构与布置参数对全断面隧道硬岩掘进机偏刃滚刀破岩性能的影响，通过构建偏刃滚刀破岩仿真模型，选取不同刃宽、内侧刃角、安装倾角和刀盘过渡圆弧半径，研究了偏刃滚刀载荷特性和破岩比能的变化情况，并采用正交试验法分析了各参数对偏刃滚刀破岩效率的影响程度。结果表明：对于外侧刃角13°的偏刃滚刀，在内侧刃角20°、刃宽20 mm时，破岩三向力达到最小，破岩效果最佳；与常规滚刀相比，安装倾角越大，偏刃滚刀破岩比能和三向力下降幅度也随之增大，偏刃滚刀的破岩优势越显著；增加刀盘过渡圆弧半径，偏刃滚刀所受侧向力下降，垂直力和滚动力上升，破岩范围有所增大，破岩比能减小；根据正交试验分析结果，安装倾角对偏刃滚刀破岩效率影响最大，其次为内侧刃角和刀盘过渡圆弧半径，刃宽的影响最小。

关键词

全断面隧道硬岩掘进机 / 偏刃滚刀 / 载荷特性 / 破岩比能