Zasada działania TBM Cutter Disc używana w inżynierii tunelowej

Pełna sekcja drążenia tunelu skalnego (TBM) to specjalna maszyna budowlana do tuneli, która jest szeroko stosowana w projektach metra, kolei, autostrad, komunalnych, tuneli wodnych.

Głowica tnąca jest kluczowym elementem TBM, który pełni funkcje wykopu, stabilizowania czoła tunelu, mieszania błota i tak dalej. TBM roller frezu jest szeroko stosowany we wszelkiego rodzaju wytaczarkach tunelowych, stosowanych głównie w pełnych sekcjarnych maszynach do wytaczania tuneli skalnych, tarczowych TBM i maszynach do podciągania rur.

Ⅰ. Mechanizm siłowy i łamania skał noża tarczowego TBM

Każdy nóż tarczowy TBM przecina skałę z trójkierunkową interakcją między ostrzem pierścienia tnącego a skałą.

1. Normalna siła popychająca wskazuje na powierzchnię wykopu i jest zapewniona przez ciąg głowicy tnącej.

2. styczna siła cięcia tocznego wskazuje kierunek styczny przecinaka tarczowego, który jest zapewniany przez moment obrotowy głowicy tnącej;

3. Siła boczna na krawędzi przecinaka tarczowego jest generowana przez siłę ściskającą przecinaka tarczowego na skale i siłę odśrodkową obrotu głowicy tnącej TBM, i wskazuje na środek głowicy tnącej. Wskazuje na środek głowicy tnącej i ma niewielką wartość. Nie należy do tego samego rzędu wielkości co pozostałe dwie siły i generalnie nie jest brany pod uwagę.

Kiedy głowica tnąca pracuje, przecinarka tarczowa najpierw styka się z powierzchnią wykopu i jest dociskana do powierzchni skały pod działaniem ciągu. Wraz z obrotem głowicy tnącej, frez tarczowy TBM obraca się z jednej strony wokół środkowej osi głowicy tnącej i jednocześnie obraca się wokół własnej osi.

Przecinarka tarczowa TBM wycina szereg koncentrycznych rowków na powierzchni dłoni pod wspólnym działaniem ciągu i momentu obrotowego głowicy tnącej. Gdy nóż obraca się i wciska w skałę, przecinarka tarczowa TBM przyniesie kompleksowe efekty, takie jak wytłaczanie, ścinanie i pękanie przy rozciąganiu skały. Tak utworzony żużel składa się ze zmiażdżonego ciała, zmiażdżonego ciała i fragmentów skał, a proporcja każdej części zależy od właściwości skał, geometrii pierścienia tnącego, nacisku pchającego i odstępu między nożami.

W. Układ noża tarczowego TBM na głowicy tnącej

1. analiza układu TBM cutter

Układ przecinaka tarczowego TBM na głowicy tnącej powinien spełniać określone prawa mechaniczne i geometryczne. Ogólnie rzecz biorąc, ogólny układ powinien spełniać następujące wymagania.

O ile to możliwe, aby przecinarki tarczowe i płyta tnąca uzyskały jednolitą siłę, tak aby obciążenie promieniowe dużego łożyska było zerowe.

Przednie frezy powinny zapewniać powierzchnię łamania skał dla tylnych frezów, tak aby uformować przednie i tylne frezy dla sukcesywnego łamania skał.

Dlatego przecinak tarczowy TBM jest na ogół ułożony w trybie pojedynczej lub podwójnej spirali na głowicy tnącej, a sąsiednie frezy są ułożone w pewnej różnicy faz.

TheTarcza tnąca TBMZwykle ma trzy typy jednopłytowych, dwupłytowych i potrójnych. Ułożenie obcinaka rolkowego TBM na głowicy tnącej powinno ułatwić tworzenie sekwencyjnego łamania skał.

Ponieważ obcinarki do podwójnych tarcz i potrójne przecinarki tarczowe nie mogą dobrze spełniać wymagań wszystkich przecinaków do rolek TBM do sekwencji łamania skał i są podatne na nierównomierne zużycie, powodując pogorszenie siły tnącej i odpadów tnących, więc przecinak czołowy i przecinak miernika powinny wybrać przecinak jednotarczowy tak daleko, jak to możliwe.

Jednak, aby zaoszczędzić miejsce głowicy tnącej, zarówno maszyna do osłony, jak i maszyna do wiercenia tuneli są w większości wyposażone w podwójne przecinaki tarczowe lub potrójne przecinaki tarczowe pośrodku głowicy tnącej.

2. zasada i metoda określania rozstawu tarczy cutter

Bez względu na to, która metoda jest używana do rozmieszczenia narzędzi, odstępy między nożami są jednym z pierwszych problemów technicznych, które należy wziąć pod uwagę. Istnieją dwa sposoby rozważenia odstępu między nożami.

(1) Na tej samej maszynie rozstaw frezów pozostaje niezmieniony, aby zmienić ciąg głowicy tbm, aby dostosować się do zmiany wytrzymałości skały.

(2) Zwiększ lub zmniejsz liczbę frezów na tej samej głowicy tnącej lub zmień liczbę pierścieni tnących na każdym frezie tarczowym, aby zmienić rozstaw noża, aby dostosować się do wytrzymałości skały.

Pierwsza metoda rozważań jest prosta i praktyczna i ma wiele zastosowań.

Biorąc pod uwagę thE przestrzeń głowicy tnącej, podczas kopania w warstwach mieszanych, zasada wyboru odstępów między nożami jest zasadniczo następująca.

(1) Gdy jest kilka frezów środkowych, są one rozmieszczone zgodnie z optymalnym odstępem między nożami. Często są one rozmieszczone ze stosunkowo małymi odstępami między nożami, aby zrekompensować trudne warunki cięcia, które może napotkać rolka TBM podczas procesu tunelowania.

(2) Odległość między przednimi nożami wynosi od 50 do 120mm. W przypadku miękkich warstw skalnych należy przyjąć dużą wartość, a w przypadku twardych warstw skalnych przyjąć niewielką wartość.

(3) Gdy tunel składa się głównie z miękkiej skały i ma niewielką ilość twardej skały, odstęp między nożami jest wybierany zgodnie z miękką skałą, a gdy sekcja hard rock jest wykopana, tunelowanie może być powolne.

(4) Gdy tunel jest zdominowany przez twardą skałę i ma średnio twardą skałę, rozstaw kutrów należy wybrać zgodnie z zasadą uwzględniania obu.

(5) Frezy miernika znajdują się na zewnętrznej krawędzi głowicy tnącej, z dużą prędkością i poważnym zużyciem i rzadko są rozmieszczone zgodnie z optymalnym odstępem między nożami.

Dzięki wszechstronnemu wykorzystaniu wysokiej wytrzymałości, odporności na zużycie i innych technologii frezu tarczowego, głębokość cięcia została znacznie poprawiona, ale w tym czasie, aby osiągnąć wymagany ciąg krytyczny, konieczne jest odpowiednie rozszerzenie odległości między nożami, W przeciwnym razie spowoduje to, że frez rolkowy TBM będzie pracował w dawnej optymalnej strefie.

W konstrukcji tunelu głowica tnąca jest jednym z najważniejszych elementów rdzenia, powszechnie znanym jako głowica maszyny do wytaczania tuneli. Zarządzanie głowicą tnącą bezpośrednio determinuje sukces lub porażkę całego projektu, inwestycję kosztów projektu i gwarancję czasu trwania projektu.