[發明專利]一種用于準確評價TBM滾刀刀圈耐磨性能的方法

在審

• 申請號: 202110209802.3
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112855193A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 蘆海俊;尚勇;曾婧;李英發;孫堂超;郭浩;李煥旭;劉延釗
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團隧道設備制造有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明涉及一種用于準確評價TBM滾刀刀圈耐磨性能的方法，包括以下步驟：步驟1：掘進時將不同材質、刃形或供應商的同種規格滾刀分別安裝在刀間距相同、位置不同的正面滾刀安裝位；分別記錄不同安裝位的滾刀在一定時期內的實際掘進里程以及磨損量；步驟2：以第一把正面滾刀安裝位的圓周長度作為基準參考，將其比例系數定義為N＝1，建立其他正面滾刀安裝位的比例系數計算模型；步驟3：建立不同正面滾刀安裝位的相對掘進里程的計算模型；步驟4：建立不同安裝位的正面滾刀刀圈相對磨損速率的計算模型。本發明通過計算對比同一時期安裝于不同刀位的不同材質、刃形或供應商的同種規格滾刀的使用壽命，更加準確高效地對比不同種類滾刀的耐磨性能。

技術領域

本發明涉及隧道施工技術領域，尤其涉及一種用于準確評價TBM滾刀刀圈耐磨性能的方法。

背景技術

TBM主要應用于硬巖隧道的開挖，滾刀作為TBM破巖的“牙齒”，滾刀刀圈則是與巖石直接接觸并作用的部件，其耐磨性能直接影響隧道施工成本和效率，因此，準確掌握不同種類滾刀的耐磨性能，根據地層合理選擇最優性能的滾刀，對控制施工進度和成本具有重要意義。

TBM刀盤上的每把滾刀安裝半徑均不相同、而且滾刀位置的安裝傾角也不相同，在實際掘進過程中只能計算單把滾刀的耐磨性能，不同刀位之間、滾刀的耐磨性能無法直接對比，若直接對比不同種類滾刀耐磨性能的難度較大。

專利公告號CN106018142A公開了一種TBM滾刀刀圈耐磨性測試方法，其方案通過對比滾刀刀圈試樣與巖石試樣對摩前、后的質量，確定該滾刀刀圈試樣的耐磨性系數，其操作過程繁瑣，試驗周期長。

目前施工過程中，為對比不同種類刀圈滾刀的耐磨性能，一般采用不同刀位輪流測試多種滾刀，經多輪次試刀后確定不同滾刀的耐磨性能；另一種方法是在同一刀位先后安裝需試驗的不同種類滾刀，隨后計算對比不同種類滾刀的耐磨性能。

受滾刀安裝半徑及安裝傾角的影響，每把滾刀在掘進過程中的受力及運行軌跡均不相同，通過多輪次在不同刀位輪流測試多種滾刀的方法試驗周期長，且試驗成本高；在同一刀位先后進行試驗對比的方法受不同掘進區間的地質情況影響較大，同時受盾構機在不同時間的推力、貫入度等掘進參數影響較大，同時試驗周期也較長。

發明內容

本發明為了解決不同滾刀耐磨性能對比繁瑣的問題，提供一種用于準確評價TBM滾刀刀圈耐磨性能的方法，通過計算對比同一時期安裝于不同刀位的不同材質、刃形或供應商的同種規格滾刀的使用壽命，可更加準確、高效地對比不同滾刀的耐磨性能。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種用于準確評價TBM滾刀刀圈耐磨性能的方法，包括以下步驟：

步驟1：掘進時將需要測試耐磨性能的不同材質、刃形或供應商的同種規格的滾刀分別安裝在刀間距相同、位置不同的正面滾刀安裝位；

分別記錄不同安裝位的滾刀在一定時期內的實際掘進里程以及磨損量，磨損量數據排除偏磨、崩刃等異常失效滾刀數據；

步驟2：以第一把正面滾刀安裝位的圓周長度或安裝半徑作為基準參考，將其比例系數定義為N＝1，建立其他正面滾刀安裝位的比例系數計算模型；

步驟3：基于其他正面滾刀安裝位的比例系數計算模型以及不同安裝位的滾刀在一定時期內的實際掘進里程，建立不同正面滾刀安裝位的相對掘進里程的計算模型；

步驟4：基于不同正面滾刀安裝位的相對掘進里程的計算模型以及不同安裝位的滾刀在一定時期內的磨損量，建立不同安裝位的正面滾刀刀圈相對磨損速率的計算模型；

步驟5：對比不同安裝位的正面滾刀刀圈相對磨損速率、即為對比不同種類的滾刀的耐磨性能。

進一步地，以其他正面滾刀安裝位與第一把正面滾刀安裝位的周長之比、或刀盤安裝半徑之比作為其他正面滾刀安裝位的比例系數。