1 刀具的磨損規律和換刀規律
TB880E型掘進機刀盤上共裝有破岩刀具71把,其中中心刀6把,編號為CCI-CC6;正滾刀傷把,編號為ED/SI-ED/S62;邊刀3把,編號為ED/S-K63-ED/S-K65;擴孔刀2把,編號為RC1、 RC2根據秦嶺 1線進機的施工情況,跟蹤測量刀具的磨損量,並繪製成刀具磨損量柱狀圖如圖1。
經過對磨損量柱狀圖進行分析,我們總結出了刀具的磨損規律,隨著刀具編號由小到大,即刀具的位置由內到外,刀具的磨損量逐漸增大,到ED/s56、ED/s57號刀具磨損量達到最大,即刀具的磨損最快,而從ED/S58-ED/—K65砧又逐漸減慢。這是由刀間距是由內到外逐漸減小,而巨ED/S61、ED/S62兩把刀是工作在同一軌跡上;ED/—K63—ED/S—K65三把刀工作在同一軌跡。新刀留在工作初期磨損較快,逐漸減信刀盤上相鄰刀具磨損趨平,呈現區域階梯,而在ED/s56、ED/s57號位出現磨損最快峰值。
根據刀具的磨損規律和刀圍的磨損極限(正滾刀為38mm,中心刀為38mm,邊刀為20mm)以及實際施工需要,我們總結出了換刀規律。
1.1 分區域批合技刀
Ⅰ區ED/S51-ED/S55,V區ED/S17-ED/S24,Ⅱ區 ED/S56-ED/S-K65, Ⅵ區ED/S7-ED/S16,Ⅲ區ED/S39-ED/S50,Ⅶ區CCI-CC6至ED/S1—ED/S6,Ⅳ區ED/S25~ED/S38。
1.2 區域丞益煥刀
保持相鄰刀具的高低差<=15mm,使刀盤上的刀具過渡平滑,刀具受力儘可能均衡。
1.3 保護性技刀
在刀盤的中心區域,由於刀具間距較大,中心刀和其相鄰的ED/S1-ED/S6正滾刀需配合使用,使其每把刀的受載均衡不超載。在邊刀及其過渡區的刀具,其刀刃與隧道中線不平行,具有一定的破岩夾角,受力複雜,且參與二次破岩。更換邊刀時必須更換過渡區的正滾刀,這樣將起到保護刮板和邊刀的作用,延長其使用壽命。
1.4 擴孔刀更換
每次換邊刀時必須擴孔。擴孔5-6次需更換1次擴孔刀。
1.5 特殊情況煥刀
指刀具漏油、刀圈斷裂弦磨、對體被意外損壞、刀具螺栓鬆動斷裂、擋目脫落等情況下必須換刀。
2 改變原有回報規律和換刀規律的對策
刀具的磨損規律和施工情況決定了換刀規律,而刀具的磨損規律是由刀盤結構和刀具性能所決定的。但是現有的刀具更換規律顯然對施工不利,在磨損峰值及其過渡區域內換刀重疊嚴重,而巨刀具消耗很快。造成刀具浪費和IBAI時間利用率低。
分析圖2,可知在過渡區域換刀數量最大間隔時間最短,而且換刀必須分成兩次更換該區域的刀具,不易操作,增加刀具消耗。為了改變現有換刀規律的缺陷,更加適應TBM施工,提高W快速四2刀具更換數量柱狀回施工的效率,降低刀具消耗。我們設想兩種辦法
(1)改變刀盤結構,從而達到改變磨損規律和換刀規律。此種辦法技術難度大、可操作性差目前國內尚不能進行。
(2)改變刀具的性能
a.改變刀圈的耐磨性能。目前我們使用的刀圇已是國際領先水平,短期內無法實現。
b.改變刀刃形狀,從而達到改變其耐磨性能。有兩條途徑來實現,一是利用現有的邊刀圈來代替正滾刀刀回在磨損較快的區域使用;其次,自行研製一種刀刃形狀耐磨的刀圈,國內開發需較長的時間,可施工工期不允許。
經過研究邊刀四刀刃比正濃刀刀團黨,耐磨性能好。但是刀刃較寬而使刀間距減小,破岩石碴塊小,消耗能量較多,可能影響TBM掘進速度。權衡利弊,還是取其耐磨性能好這一優點,達到優化換刀規律、減少刀具消耗。
3 試驗
3.1 試驗區域的選擇
根據刀具的磨損規律,換刀次數最多、磨損最快、重疊換刀較多的區域是最佳試驗區域。
(1)中心刀由於設計結構問題,它的刀闊從未達到磨損極限,不在考慮之列;
(2)正滾刀的中低刀號位置屬典型的刀具磨損規律,且符合施工需要的換刀規律,無試驗意義;
(3)正滾刀高刀位區,也就是我們所說的邊刀過渡區,該區域磨損最快,需重疊換刀較多換刀次數最多、最頻繁。此區域是最佳試驗區。此區域的刀具編號為 ED/S51—ED/S-