硬巖隧道掘進(jìn)機滾刀磨損機理研究.pdf

1、全斷面巖石隧道掘進(jìn)機（TBM）以其快速、環(huán)保、安全等優(yōu)點，在巖石隧道挖掘中被廣泛使用。在隧道施工中，盤形滾刀消耗量大且價格昂貴，不合理的換刀會對工期、施工成本以及TBM本身造成不利影響，研究盤形滾刀的磨損特性以及預(yù)測滾刀磨損具有重要意義。目前，有關(guān)TBM滾刀磨損的研究很多，主要集中在對磨損機理定性的研究或者通過工程數(shù)據(jù)得到滾刀磨損的經(jīng)驗公式，從機理角度定量分析滾刀磨損的研究還需進(jìn)一步深入。
　　本文通過M-200型磨損試驗機進(jìn)行了

2、干摩擦狀態(tài)下的滑動摩擦磨損試驗，模擬了盤形滾刀的磨損行為。通過分析試樣的磨損形貌，分析了滾刀磨損機理。利用試驗結(jié)果定量地分析了巖石硬度以及摩擦系數(shù)對滾刀磨損量的影響規(guī)律，并對試驗結(jié)果進(jìn)行了擬合。同時定性地分析了潤滑對摩擦狀態(tài)以及磨損量的影響。試驗結(jié)果顯示在大載荷狀態(tài)下磨損形式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，在大載荷作用下，磨損一定時間后，將會出現(xiàn)疲勞磨損，并分析了疲勞磨損對磨損量的影響。
　　利用軟件ABAQUS建立了盤形滾刀破巖過程的有限元模型，基

3、于該模型研究了滾刀滑移現(xiàn)象以及滾刀受力分布情況。通過該模型定量地研究了滾刀貫入度以及滾刀與巖石間的摩擦系數(shù)對滾刀滑移的影響，并建立了滾刀滑移計算模型。同時，利用有限元模型研究了破巖過程中滾刀載荷分布情況，發(fā)現(xiàn)滾刀載荷分布形式為中間凸起，兩邊扁平，有限元結(jié)果與CSM模型中相關(guān)結(jié)論基本一致。
　　根據(jù)以上結(jié)論，綜合考慮振動對滾刀磨損的影響，建立了盤形滾刀磨損預(yù)測模型。該模型同時考慮了巖石特性以及TBM操作參數(shù)對滾刀磨損的影響。利用該模