El principio de funcionamiento del disco de corte TBM utilizado en ingeniería de túneles

La máquina aburrida del túnel de roca de la sección completa (TBM) es una máquina especial de la construcción para los túneles, que es ampliamente utilizada en metro, ferrocarril, carretera, municipal, proyectos del túnel de la energía hidroeléctrica.

La cabeza del cortador es el componente clave de TBM, que tiene las funciones de excavación, estabilización de la cara del túnel, agitación de la suciedad y así sucesivamente. El cortador de rodillo de disco TBM es ampliamente utilizado en todo tipo de máquinas de perforación de túneles, se utiliza principalmente en máquinas perforadoras de túneles de roca de sección completa, TBM de protección y máquina de elevación de tubos.

Ⅰ. Fuerza y mecanismo de ruptura de rocas del cortador de discos TBM

Cada cortador de discos TBM corta roca con una interacción de tres direcciones entre la hoja del anillo de corte y la roca.

1. La fuerza de empuje normal apunta a la superficie de excavación y es proporcionada por el empuje de la cabeza del cortador.

2. La fuerza de corte de laminación tangencial apunta a la dirección tangencial del cortador de disco, que es proporcionada por el par de la cabeza del cortador;

3. La fuerza lateral en el borde del cortador de disco es generada por la fuerza de compresión del cortador de disco en la roca y la fuerza centrífuga de la rotación del cabezal del cortador de rodillos TBM, y apunta al centro de la cabeza de corte. Señala el centro de la cabeza de corte y tiene un valor pequeño. No pertenece al mismo orden de magnitud con las otras dos fuerzas y generalmente no se considera.

Cuando el cabezal de corte está funcionando, el cortador de disco primero entra en contacto con la superficie de excavación y se presiona contra la superficie de la roca bajo la acción del empuje. Con la rotación del cabezal de corte, el cortador de disco TBM gira alrededor del eje central del cabezal de corte por un lado y gira alrededor de su propio eje al mismo tiempo.

El cortador de disco TBM corta una serie de ranuras concéntricas en la superficie de la palma bajo la acción conjunta del empuje y el torque de la cabeza del cortador. Cuando el cortador gira y presiona hacia la roca, el cortador de disco TBM producirá efectos completos como extrusión, cizallamiento y agrietamiento por tracción en la roca. La escoria así formada está compuesta por cuerpo triturado, cuerpo triturado y fragmentos de roca, y la proporción de cada parte depende de las propiedades de la roca, la geometría del anillo de corte, la presión de empuje y el espaciado del cortador.

Sucer. La Disposición del cortador de discos TBM en la cabeza del cortador

1. Análisis del diseño del cortador TBM

La Disposición del cortador de discos TBM en el cabezal de corte debe satisfacer ciertas leyes mecánicas y geométricas. Generalmente, el diseño general debe cumplir con los siguientes requisitos.

Lo más lejos posible para hacer que los cortadores de disco y la placa de corte obtengan la fuerza uniforme, de modo que la carga radial en el cojinete grande sea cero.

Los cortadores delanteros deben proporcionar la superficie de ruptura de rocas para los cortadores traseros, a fin de formar los cortadores delanteros y traseros para la ruptura sucesiva de rocas.

Por lo tanto, el cortador de discos TBM generalmente está dispuesto en modo de espiral simple o doble en el cabezal de corte, y los cortadores adyacentes están dispuestos en una cierta diferencia de fase.

ElDisco cortador TBMGeneralmente tiene tres tipos de disco simple, disco doble y disco triple. La Disposición del cortador de rodillos TBM en el cabezal del cortador debe facilitar la formación de la rotura secuencial de rocas.

Dado que los cortadores de doble disco y los cortadores de triple disco no pueden cumplir con los requisitos de todos los cortadores de rodillos TBM para romper rocas en secuencia, y son propensos a un desgaste desigual, dando como resultado el deterioro de la fuerza del cortador y el desperdicio del cortador, por lo que el cortador facial y el cortador de calibre deben elegir un cortador de disco único lo más lejos posible.

Sin embargo, para ahorrar el espacio de la cabeza del cortador, tanto la máquina de protección como la tuneladora están equipadas en su mayoría con Cortadores de doble disco o cortadores de triple disco en el centro de la cabeza del cortador.

2. El principio y el método de determinar el espaciado del cortador de disco

Independientemente del método que se utilice para organizar las herramientas, el espaciado del cortador es uno de los primeros problemas técnicos que se deben considerar. Hay dos formas de considerar el espaciado del cortador.

(1) la misma máquina En, el espaciado del cortador no cambia, para cambiar el empuje de la cabeza del cortador TBM para adaptarse al cambio de la fuerza de la roca.

(2) Aumentar o disminuir el número de cortadores en el mismo cabezal de corte o cambiar el número de anillos de corte en cada cortador de disco para cambiar el espaciado del cortador para adaptarse a la resistencia de la roca.

El método de primera consideración es simple y práctico, y tiene muchas aplicaciones.

Teniendo en cuenta el espacio de la cabeza del cortador, cuando se excava en estratos mixtos, el principio de selección del espaciado del cortador es generalmente el siguiente.

(1) Cuando hay pocos cortadores centrales, se organizan de acuerdo con el espaciado óptimo del cortador. A menudo se organizan con un espaciado de corte relativamente pequeño para compensar las difíciles condiciones de corte que puede encontrar el cortador de rodillos TBM durante el proceso de tunelización.

(2) La distancia entre los cortadores delanteros es de entre 50 y 120mm. Para capas de roca blanda, tome un valor grande, y para capas de roca dura, tome un valor pequeño.

(3) Cuando el túnel se compone principalmente de roca blanda y tiene una pequeña cantidad de roca dura, el espaciado del cortador se selecciona de acuerdo con la roca blanda, Y cuando se cava la sección de roca dura, El túnel puede ser lento.

(4) Cuando el túnel está dominado por roca dura y tiene Roca Dura media, el espaciado del cortador se seleccionará de acuerdo con el principio de tener en cuenta ambos.

(5) Los cortadores de calibre están ubicados en el borde exterior de la cabeza del cortador, con alta velocidad y un desgaste serio, y rara vez están dispuestos de acuerdo con el espaciado óptimo del cortador.

Con la utilización integral de alta resistencia, resistencia al desgaste y otras tecnologías del cortador de disco, la profundidad del corte se ha mejorado enormemente, pero en este momento para lograr el empuje crítico requerido, es necesario ampliar la distancia entre los cortadores en consecuencia, De lo contrario, hará que el cortador de rodillos TBM esté trabajando en la zona óptima anterior.

En la construcción del túnel, la cabeza del cortador es uno de los componentes centrales más importantes, comúnmente conocido como la cabeza de la máquina de perforación del túnel. La gestión de la cabeza de corte determina directamente el éxito o fracaso de todo el proyecto, la inversión del costo del proyecto y la garantía de la duración del proyecto.