Il principio di funzionamento del disco da taglio TBM utilizzato nell'ingegneria del Tunnel

L'alesatrice per tunnel di roccia a sezione completa (TBM) è una macchina da costruzione speciale per tunnel, che è ampiamente utilizzata nei progetti di tunnel di metropolitana, ferrovia, autostrada, città, energia idroelettrica.

La testa della taglierina è il componente chiave di TBM, che ha le funzioni di scavo, stabilizzazione della faccia del tunnel, agitazione del letame e così via. La taglierina a rulli a disco TBM è ampiamente utilizzata in tutti i tipi di alesatrici a tunnel, utilizzata principalmente nelle alesatrici per tunnel di roccia a sezione completa, in TBM schermato e nella macchina per il sollevamento di tubi.

Set. Meccanismo di rottura della forza e della roccia della taglierina del disco TBM

Ogni taglierina a disco TBM taglia roccia con un'interazione a tre direzioni tra la lama ad anello della taglierina e la roccia.

1. La normale forza di spinta punta alla superficie di scavo ed è fornita dalla spinta della testa di taglio.

2. La forza di taglio rotante tangenziale punta alla direzione tangenziale della taglierina a disco, fornita dalla coppia della testa della taglierina;

3. La forza laterale sul bordo della taglierina del disco è generata dalla forza di spremitura della taglierina del disco sulla roccia e dalla forza centrifuga della rotazione della testa della taglierina del rullo TBM, E punta al centro della testa di taglio. Punta al centro della testa di taglio e ha un valore ridotto. Non appartiene allo stesso ordine di grandezza con le altre due forze e in generale non viene presa in conto.

Quando la testa di taglio funziona, la taglierina del disco contatta prima la superficie di scavo e viene pressata contro la superficie della roccia sotto l'azione della spinta. Con la rotazione della testa di taglio, la taglierina del rullo del disco TBM ruota intorno all'asse centrale della testa di taglio su una mano e ruota intorno al proprio asse contemporaneamente.

La taglierina del disco TBM taglia una serie di scanalature concentriche sulla superficie del palmo sotto l'azione del giunto della spinta e della coppia della testa di taglio. Quando la taglierina ruota e preme nella roccia, la taglierina a disco TBM produce effetti completi come l'estrusione, il taglio e la rottura della trazione sulla roccia. Le scorie così formate sono composte da corpo schiacciato, corpo schiacciato e frammenti di roccia e la proporzione di ogni parte dipende dalle proprietà della roccia, dalla geometria dell'anello di taglio, spingendo la pressione e la spaziatura della taglierina.

Ii. La disposizione della taglierina a disco TBM sulla testa della taglierina

1. Analisi del layout della taglierina TBM

La disposizione della taglierina a disco TBM sulla testa della taglierina dovrebbe soddisfare alcune leggi meccaniche e geometriche. In generale, il layout generale dovrebbe soddisfare i requisiti di seguito.

Per quanto possibile per realizzare le frese a disco e la piastra di taglio per ottenere la forza uniforme, in modo che il carico radiale sul cuscinetto grande sia zero.

Le frese anteriori devono fornire la superficie di rottura della roccia per le frese posteriori, in modo da formare le frese anteriori e posteriori per la rottura della roccia.

La taglierina a disco TBM è quindi impostata in modalità a spirale singola o doppia sulla testa della taglierina e le frese ad incastro sono impostate in una specifica differenza di fase.

IlDisco da taglio TBMDi solito ha tre tipi di disco singolo, doppio disco e triplo disco. La disposizione della taglierina a rulli TBM sulla testa della taglierina dovrebbe facilitare la formazione di una rottura sequenziale della roccia.

Dal momento che le frese a doppio disco e le frese a triplo disco non soddisfano i requisiti di tutte le frese a rulli TBM per la rottura della roccia in sequenza e sono soggette a usura irregolare, con risultato di un rallentamento della forza di taglio e dei rifiuti di taglio, per cui la taglierina del viso e la taglierina del calibro devono scegliere la taglierina a disco singolo per quanto possibile.

In ogni modo, per salvare lo spazio della testa di taglio, sia la macchina shield che la alesatrice a tunnel sono dotate di taglierine a doppio disco o taglierine a triplo disco al centro della testa di taglio.

2. Il principio e il metodo di determinazione della spaziatura della taglierina del disco

Non importa quale metodo viene utilizzato per organizzare gli strumenti, la spaziatura della taglierina è uno dei primi problemi tecnici da prendere in mano. Ci sono due modi per prendere in mano la spaziatura della taglierina.

(1) sulla stessa macchina, la spaziatura della taglierina è cambiata, in modo da cambiare la spinta della testa della taglierina tbm per adattarsi al cambio della forza della roccia.

(2) aumenta o riduce il numero di frese sulla stessa testa di taglio o cambia il numero di anelli di taglio su ogni taglierina a disco per cambiare la spaziatura della taglierina per adattarsi alla forza della roccia.

Il metodo di prima valutazione è semplice e pratico e ha molte applicazioni.

Prendere in esame thE spazio della testa della taglierina, quando si scava in strati misti, il principio di selezione della spaziatura della taglierina è in generale come segue.

(1) quando ci sono pochi taglierine centrali, sono impostate in base alla spaziatura ottimale della taglierina. Sono spesso dotati di una spaziatura di taglio relativa e piccola per compensare le difficili condizioni di taglio che la taglierina a rulli TBM può soddisfare durante il processo di tunneling.

(2) la distanza tra le frese anteriori è tra 50 e 120mm. Per strati di roccia morbida, prendi un grande valore e per strati di hard rock, prendi un piccolo valore.

(3) quando il tunnel è composto principalmente da soft rock e ha una piccola quantità di hard rock, la spaziatura della taglierina viene selezionata in base alla roccia morbida, E quando la sezione hard rock viene scavata, la tunneling può essere lenta.

(4) quando il tunnel è dominato da hard rock e ha una roccia dura media, la spaziatura della taglierina deve essere selezionata secondo il principio di prendere entrambi in conto.

(5) le frese del calibro si trovano sul bordo esterno della testa della taglierina, con usura ad alta velocità e grave, e sono comunemente impostate in base alla spaziatura ottimale della taglierina.

Con l'utilizzo completo di alta resistenza, resistenza all'usura e altre tecnologie della taglierina a disco, la profondità di taglio è stata notevolmente migliorata, ma in questo momento per ottenere la spinta critica richiesta, è necessario espandere la distanza tra le frese di modo, In caso negativo, la taglierina a rulli TBM funziona nella prima zona ottimale.

Nella costruzione di tunnel, la testa della taglierina è uno dei componenti principali più importanti, comunemente noto come la testa dell'alesatrice del tunnel. La gestione della testa di taglio determina direttamente il successo o il guasto dell'intero progetto, il investimento del costo del progetto e la garanzia della durata del progetto.