盾构刀具简介
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盾构刀具制造技术简介株洲星火科技开发有限公司位于中国硬质合金重地——湖南株洲,交通十分便利。
我公司生产的盾构刀具目前已在北京、广州等地铁项目中应用,根据用户的反馈情况来看,我公司生产的盾构刀具使用寿命和进口刀具相当,但具有更高的性价比。
一、刀片材质的选型:齿刀(刮刀)上的硬质合金牌号的选用是根据不同地质情况以及在刀体上的作用的不同而选用不同的牌号,可供选用的由公司研发的地矿挖掘类系列牌号较多,以下仅列举盾构刀具常用的几个硬质合金牌号的性能指标:二、刀体材质选型:刀体材质选用综合性能较好的40CrNiMoA牌号钢材,机械加工后处理淬火HRC40-45,保证刀体具有足够的耐磨性、韧性和焊接性。
三、焊接部分:硬质合金刀片采用中、高频焊接,焊接采用国产铜基焊接J103—107系列及进口的铜银复合焊片,刀具除合金刀之外的关键部位均采用高硬度的耐磨堆焊层保护,堆焊表面强度HRC56—58度,厚度约3 mm,耐磨焊的焊料采用公司研制的铸造碳化钨焊条或国产、进口的较好的耐磨焊料。
四、盾构刀具主要生产设备:1、合金刀头制造:喷雾干燥塔、TAP—50全自动压力机、过压烧结炉。
2、刀体制作:锻造机560kg、冲床160-20、精密镗床T428型、立式车床、铣床。
3、焊接工艺:高、中频焊机;等离子堆焊机;热处理炉。
星火盾构刀具业绩表客户工程标断区间使用刀具类型适用机型号Name of Customers Project details Type of tooling used Type of machin e北京城建北京轨道交通五号线正面齿刀海瑞克6.2米盾构Beijing City 张自忠站—北新桥站区间 Front toothed tooling HERRENKNECHT 6.2m Cons-Truction Beijing subway line No.5 ZhangZizhong Stn.to Beixing Bridge北京城建北京轨道交通机场线三元桥-东直门区间正面齿刀海瑞克6.2米盾构Beijing City Beijing subway line No.5 MeizhidianCons-Truction West to Liagma River Front toothed tooling HERRENKNECHT 6.2m北京住总北京轨道交通十号线麦子店西站-亮马河区间正面齿刀海瑞克6.2米盾构Beijing Beijing subway line NO.5 MeizhidianResidence Corp West to Liangma River Front toothed tooling HERRENKNECHT 6.2m中铁十六局北京轨道交通十号线正面齿刀海瑞克6.2米盾构花园东路-学院路区间 Front toothed tooling HERRENKNECHT 6.2m Chia Railway 双井-光华区间边缘刮刀Bureau number 16 Beijing subway line Edge scrapers Huayuan Rd.E to Xueyuan Rd.Shuangjing to guang-hua Rd.中油管道四公司仪征-长岭输油管道边缘刮刀海瑞克2.4米盾构China Petro.Piping 长江穿越工程 Edge scrapers HERRENKNECHT 2.4mCompany numbeR4 Yizheng to Changling(petroleum 正面齿刀System underneath Yangtse Ricer) Front toothed tooling中油管道四公司广东LNG珠江水道穿越工程门型刀、保径刀海瑞克3.8米盾构China Petro.Piping Guangdong LNG 边缘刀、正面齿刀Company numbeR4 channeling system Front toothed toolingunderneath the Pearl Ricer diameter determinator, HERRENKNECHT 2. 4medgescrapers,front toothed tooling广州盾建广州市轨道交通三号线羊角刀、正面齿刀海瑞克6.2米盾构(市一番区间)边缘刮刀 HERRENKNECHT 6.2m Guangzhou Subway Guangzhou subwayline Claw tooling,Front tootConstrution Bureau NO.4(inter-reginal) hedtooling,edgescrapers。
17”盘型滚刀结构和技术参数介绍图 1目前国内生产盾构刀具的厂家相当多。
在关键部件轴承的选择,国内多选择USA的“铁木肯”系列轴承。
海瑞克选poland 的SKF系列轴承。
所选都是世界知名品牌。
我认为所有设计都围绕该部件为基准来设计的,所有我定为关键部件。
(图3)刀圈多为H13 钢(USA牌号,国内和热做模具钢接近的合金钢材料),热处理后HRC55-60. 与刀榖做过盈配合(过盈量在0.15-0.25mm ),预热套装到刀榖配合位置。
在加挡圈以防止刀圈外脱。
轴多采用轴承钢之内的材料;刀榖,上下端盖采用合金结构钢材料锻打,调质后加工而成。
下端盖与轴配合目前国内的产品多为间隙配合在加工楔口防止转动,以O型圈做密封的方法设计的,而海瑞克是下端盖与轴为小过盈的紧配合。
上端盖采用与轴的螺纹配合,通过4 个环形阵列的扳手孔旋紧到轴上。
(扳手要自己做)浮动密封的浮动环目前也有大约 2 种加工情况,一种车床加工再做表面处理的,在研磨;一种为时效处理后磨床加工的,在研磨的。
相比后者较好。
浮动密封的胶圈要恢复性好,弹性好,耐油。
(图4)防尘密封主要国内厂家的一些滚刀有这个设计,海瑞克没见到过,所以上图片中没有显示。
就是在刀榖与上下端盖的间隙处,在刀榖内加工环槽,在里面安装密封条与端盖发生小摩擦以防止岩层粉末进入刀体内。
除单刃滚刀外还有双刃, 3 刃等多种滚刀,即在刀榖上安装多个刀圈,分单个刀榖上安装2 个刀圈;多个刀榖上安装多个刀圈(多为中心滚刀图5)以海瑞克17”滚刀出厂标准,刀圈外径为17 英寸,扭矩约24-35n.m ,刀圈HRC55-60(未做准确测量,凭经验和粗测设备估计和参照国内出厂数据)图 3图Welcome To Download !!!欢迎您的下载,资料仅供参考!。
浅谈盾构刀具使用及维修管理1.盾构刀具的结构及材质盾构刀具主要由钢制刀头和金属密封组成。
钢制刀头是盾构刀具的主体部分,是盾构刀具直接与土层接触的部位,起着切削、破碎、搅拌等作用;金属密封是盾构刀具与盾构机切割室之间的隔离装置,起到分离泥浆和刀头的作用。
在刀头钢的材质选择方面,由于盾构机作业环境的复杂性,刀头钢的材料不仅要求有很高的硬度和韧性,同时要具有良好的耐磨性和耐腐蚀性能。
常见的盾构刀头钢材有Cr12MoV、6CrW2Si、T15等。
在盾构施工作业中,刀具的使用管理直接影响到施工质量和效率。
因此,盾构刀具的使用管理应根据不同项目的具体情况制定相应的使用规范和管理细则,包括选择合适的刀具、使用规范、保养维护等方面。
2.1 刀具选择在刀具的选择上,应根据具体的施工环境以及施工所需的切削和破碎要求,选择适合的刀具规格和型号。
同时,需要注意不同类型和规格的刀具在切削效率、耐磨性、寿命等方面的差异。
2.2 使用规范在盾构刀具的使用过程中,需要注意以下几个方面的规范:(1)合理控制推量和转速:适当控制推量和转速可以有效降低切削力,减少切削部件的磨损,延长刀具的使用寿命。
(2)正确选择推力控制和转速控制方式:盾构刀具的推力控制和转速控制方式直接影响到施工效率和质量,应根据具体的施工情况和土层状况进行合理选择。
(3)定期检查刀具:使用刀具一定时期后,应定期检查刀具的磨损情况和变形情况,及时更换修复。
(4)定期清洗刀具:在刀具使用过程中,会不可避免地存在泥浆等固体颗粒的附着,会影响刀具的使用寿命和效率。
2.3 保养维护在盾构刀具的使用过程中,保养维护措施也是关键的环节。
一方面,保养维护可以减缓刀具的磨损和变形速度;另一方面,保养维护还可以有效降低修复成本和使用成本。
常见的保养维护措施包括:保持刀头清洁、涂抹保护液、定期检查刀头的变形度,以及采用合适的修复方式等。
随着盾构刀具的使用次数和使用周期的增加,刀具的磨损和损坏情况也会逐渐显现。
盾构刀具类型及刀具磨损分析张正银发布时间:2023-07-02T07:02:30.721Z 来源:《建筑实践》2023年8期作者:张正银[导读] 盾构刀具是盾构机掘进的关键部件,盾构机的推进速度直接受到盾构刀具类型、质量等的影响,进而影响到整个施工进度及工程的效益。
本文通过对盾构刀具的分类,介绍了不同盾构刀具的磨损的原因,通过分析表明刀具的磨损不仅与刀具的质量有关,还与地质条件、掘进参数设置、刀具的配置等等有关。
最后分析了不同刀具的破坏形式,并给出了几点相关减少盾构刀具磨损的建议。
重庆交通大学重庆市 400074摘要:盾构刀具是盾构机掘进的关键部件,盾构机的推进速度直接受到盾构刀具类型、质量等的影响,进而影响到整个施工进度及工程的效益。
本文通过对盾构刀具的分类,介绍了不同盾构刀具的磨损的原因,通过分析表明刀具的磨损不仅与刀具的质量有关,还与地质条件、掘进参数设置、刀具的配置等等有关。
最后分析了不同刀具的破坏形式,并给出了几点相关减少盾构刀具磨损的建议。
关键词:盾构刀具;刀具分类;磨损一、引言伴随着我国经济的快速发展,城市的地表土地资源捉襟见肘,未来城市发展将往城市地下空间转移,而在城市地下空间的开发过程中,会经常遇到各种复杂的地质条件,需要大量相关的技术设备。
近年来盾构技术得到了广泛的采用,但同时也受到了各方面严峻的挑战。
在整个掘进过程中,由于复杂的地质条件会导致刀具出现磨损,刀具的磨损受到多方面因素的影响,包括刀具结构和材料自身、掘进参数设置、地质条件、刀具与地质条件的适应程度等等,其中刀具与地质条件的适应程度是重要的影响因素,不同的刀具应与不同的地质条件相适应才能使加快盾构机的掘进进度,相反如果刀具和前方地质条件不相适应,那么这将会使得盾构机掘进效降低,严重的还会导致刀具磨损,将直接影响到掘进的工作效率、工程的进展及工程的经济效益。
本论文通过介绍了盾构刀具的分类并分析了这些刀具的功能作用和在不同地质条件下的适应性,从目前存在的刀具磨损的问题,给出了几点减少刀具磨损的措施。
盾构刀具简介吕志峰,刘玉海,刘学红山东天工岩土工程设备有限公司,山东聊城252000)摘 要:盾构刀具是盾构机切削岩土的工 具。
本文介绍了盾构机用刀具的分类,扼要叙述了盾构机 的切削 刀具和滚压刀具的功能、形状、用材及制造工 艺,对盾构机用刀具的使用者与管理者有借鉴作用。
关键词:盾构刀具;切削刀分类;滚刀结构;刀具焊接 中图 分类号:TD421.2+5 文献标志码:BIn troductio nto Shield Machi neCutterLU Zhi-feng, LIU Yu-hai, LIU Xue-hong(Shandong Techgongeotechnica Engineering Equipment Co., Ltd, Liaocheng 252000 Shandong ProvincChina)Abstract: The shield machine cutter is a type of tool employed by a shield machine to cut n&cSoil. The paper describes the category of shieldmachinecutters and focuses on the function, shape, material, and manufacturing process of cutters and rolling cutters used on the shieldachine. It can function as a referencfor the usersand keepers of shield machinecutters.Key words: shield machine cutterthe category of shield machine cutters; the structure of rollingutters;the cutter welding经历了从依赖进口到平分国内市场 ,到部分产品 出口的过程。
盾构刀具简介吕志峰,刘玉海,刘学红山东天工岩土工程设备有限公司,山东聊城252000)摘 要:盾构刀具是盾构机切削岩土的工 具。
本文介绍了盾构机用刀具的分类,扼要叙述了盾构机 的切削 刀具和滚压刀具的功能、形状、用材及制造工 艺,对盾构机用刀具的使用者与管理者有借鉴作用。
关键词:盾构刀具;切削刀分类;滚刀结构;刀具焊接 中图 分类号:TD421.2+5 文献标志码:BIn troductio nto Shield Machi neCutterLU Zhi-feng, LIU Yu-hai, LIU Xue-hong(Shandong Techgongeotechnica Engineering Equipment Co., Ltd, Liaocheng 252000 Shandong ProvincChina)Abstract: The shield machine cutter is a type of tool employed by a shield machine to cut n&cSoil. The paper describes the category of shieldmachinecutters and focuses on the function, shape, material, and manufacturing process of cutters and rolling cutters used on the shieldachine. It can function as a referencfor the usersand keepers of shield machinecutters.Key words: shield machine cutterthe category of shield machine cutters; the structure of rollingutters;the cutter welding经历了从依赖进口到平分国内市场 ,到部分产品 出口的过程。
本文简要介绍盾构刀具的分类和组成 。
1盾构刀具的分类收稿日期:201 3-05-08自钻式锚固钻具是集钻进 、注浆、锚固为一 体的岩土锚固工具 ,在国外地下工程施工、隧道 锚固、采矿巷道和建筑基坑加固、公路、铁路山体边坡治理、大型水电工程地下厂房整体支护 、以 及地质灾害救助等众多工程项目中大量使用。
近年来,随着我国基础建设工程项目中对施 工周期和质量要求的提高,使用自钻式锚固钻具的数量在持续增 加。
目前,国内对自钻式锚固钻 具的生产尚属于初期发展阶段,仅有的几家生产企业集中在四川成都和陕西汉中一带 ,且产量和品种规格都 很有限,有条件的钎钢钎具生产企业 应该关注这种 产品的国内 外市场发展趋 势和 需求动向。
参考文献:[1] AtlasCopco.MA SDA self drillin g anchors[Z].AtlasCopcoGeotechnics Drillin gand Exploration.[2] Atlas Copco .Micropiles for geotechnics engineering [Z].Atlas Copco Ground Engineering^roducts.[3] Atlas Copco .Rock reinforcementcatalogue [Z].Atlas CopcoRock ReinforcementProducts.2013年第3期住 1^4-2014 China Academic Jaunial Electronic Publishing House. All rights reserved, htrp: Avww xnkid]盾构刀具是盾构法施工不可缺少的工具 。
近年来,随着盾构法施工在我国城市轨道、城市管网、公路、铁路、水利等隧道建设中的广泛应用和 在煤矿巷道挖掘中的推广试用,盾构设备及刀具的发展空间和需求将会越来越大。
我国盾构刀具盾构刀具按其破岩方式,大体可以分为两大 类:盾构机用切削刀和盾构机用滚刀。
1.1盾构机用切削刀盾构机用切削刀包括刮 刀切刀)中心刀、 先行刀、仿形刀和保护刀等。
从严格的意义上讲 , 保护刀不能称其为刀 ,但为了便于管理,我们暂 且将它归到盾构刀具里。
1) 刮刀,是切削软质岩石和土层 ,或刮削渣土的刀具。
根据安装位置的不同,刮刀可以分为 正刮刀和边缘刮刀 。
2) 中心刀,安装在盾构机刀盘中心位置,具 有定位与切削功能。
中心刀可分为鱼尾刀和羊角 刀,其中鱼尾刀又可分为整体式和组合式。
3) 先行刀。
先于切刀接触地层 ,犁削软质岩石和土层。
先行刀在切削刀切削土体之前先行切 削土体,将土体切割分块,为切削刀创 造良好 的切削条件。
采用先行刀,一般可显著增加切削土 体的流动性,大大降低切削刀的扭矩,提高刀具 切削效率,减少切削刀的磨损。
先行刀分为可更换和不可更换两种类型。
4) 仿形刀,安装在盾构机刀盘边缘位置,沿径向扩挖隧道 。
仿形刀用于曲线段推进 、转弯或纠偏。
仿形刀一般有两种:组合式和整体式。
5) 保护刀,保护刀盘构件。
保护刀有盾体保护刀、刀座保护刀、注浆口保护刀、面板保护刀等。
图1所示,是几种常见的盾构机切削刀具。
1.2盾构机用滚刀按安装位置,滚刀分为中 心滚刀、正滚刀和 仿形滚刀。
按安装形式,滚刀分为轴式滚刀和端盖式滚 刀。
按结构形式,滚刀分为单刃滚刀 、双刃滚刀、 三刃滚刀,四刃仿形刀、二联滚刀、三联滚刀和偏 心滚刀。
按刀刃材质,滚刀分为全 钢滚刀、镶硬质合 金滚刀。
54 欢需枇抵----------------------------- 2013年第3期垃 1^4-20 L4 China Academic Jaunml ELccironic Publishing Hmi© All fights reserved, htrp: .neta )边缘刮刀b 中心刀(C )保护刀d )正刮刀e )中心刀图1盾构机用切削刀具部分盾构机用滚刀见图 2 2盾构机用切削刀c )二联中心刀(e )三刃镶硬质合金滚刀图2盾构机用滚刀切削刀主要由刀体和刀头两部分组成 。
2.1刀体刀体对刀头具有支撑功能,在工作中承受拉、压及冲击等载荷的作 用,因此要求刀体有较 高强度和韧性。
根据使用工况 如地质条件、安装位置)和制造工艺的要求,刀体材料通 常选用 中碳合金结构钢,钢种的化学成分和机械性能应符 合GB/T 3077的规定。
为保证刀体具有良好的使 用性能,需对刀体进行热处理。
2.2刀头刀头 或称 刀刃)是切削刀的关键构件 ,切削刀通过刀头切削岩土来实现掘进。
刀头通常采用钨钻硬质合金制作,具有强度高、硬度高和耐磨 性好的特点。
其结构和成分视刀具的作用 、位置 及地层而不同。
所用硬质合金推荐采用YG11C 、YG13C 、YG15C 或性能相近的其它型号。
其性能、成分应符合 GB/T 18376.2-2001的规定。
2.3刀体与刀头的焊接刀体与刀头采用钎焊的方式连接在一起 ,常使用的焊料有铜基焊料和银基焊料。
焊接方式有真空焊和中频 感应焊,目前国内普遍采用的是中 频感应焊。
焊接是切削刀制造中十分关键的一道 工序。
对焊接的要求是:a )焊缝内焊料充满度不小于80%; b )焊缝的抗剪强度不小于 210 MPa 。
2.4刀体表面堆焊耐磨层为增强切削刀的抗磨损能力,可在刀体表面堆焊耐磨材料。
耐磨层不应有未熔合 、夹渣、弧坑 现象,但允许耐磨层表面有微裂纹存在。
刀具的外观应光洁平整 ,不得有裂纹,毛刺等缺陷,刀具表面应进行防锈处理。
3盾构机用滚刀 3.1盾构机滚刀的构成滚刀主要由刀圈、刀体(套)、刀轴、轴承、浮动 密封、端盖(座)等部件组成 如图3所示)。
滚刀规格主要有:2 /、14 /、17 /、19 /四种,目前以17 /滚刀应用最为广泛 。
2013 年第 3 期 ..... ........ .住 1QQ4-20L4 Cliina Academic Journal ELccironic Publishing H JIISUAll rights reserved, htrp: Avw^ xnkiji(a )正滚刀b )双刃滚刀(d )四刃仿形刀3.2滚刀的材料与工艺1)刀圈刀圈是滚刀的关键构件之一,盾构机或TBM)在中硬岩层条件下施工时通过刀圈挤压岩石来实现破岩掘进。
刀圈应具备较高的机械强度,良好的耐磨性和冲击韧性。
刀圈一般分为两类:钢制刀圈和镶齿刀圈。
钢制刀圈材料多为合金模具钢或合金结构钢,镶齿刀圈因需夹持硬质合金,要求材料具有较好的强韧性配合,因此常选用高强度合金结构钢。
刀圈刃宽,有16、9、25、30毫米等。
视设备、工况的不同,刀圈可选用不同的结构和材料。
2)轴承滚刀轴承以圆锥滚子轴承为主,也有用滑动轴承和其它轴承的。
目前盾构机用滚刀选用的轴承多为美国铁姆肯TIMKEN )公司生产。
轴承的使用寿命除与其内在质量有关外,还与载荷大小、载荷特性、润滑条件、游隙装配预紧量)、跨距、转速等因素有关。
不同的使用工况,轴承的游隙、预紧力和安装扭矩不同。
3 )浮动密封密封的目的是保证滚刀内腔的润滑剂不泄漏且防止外来物进入,密封效果对保证滚刀正常工作和延长工作寿命是十分重要的。
浮动密封由两个啮合的金属密封环和两个富有弹性的复合橡胶密封圈组成,密封效果好。
金属密封环是密封装置中的主要零件,其结构及质量的好坏对密封性起决定作用。
金属密封环采用高硬度耐磨高铬钼的铸铁材料,硬度HRC 60-65,工作表面粗糙度R a W 0.1 ^m,表面平面度w0.0015 mm。
O型密封圈由丁晴橡胶制造,常温下硬度为55-70邵氏A)。
最小扯断强度不小于10 MPa。
4)刀体与主轴滚刀的刀体与主轴主要起支撑作用,它们都要有一定的强度和韧性,材料通常选用中碳合金结构钢,根据要求的不同,采用相应的工艺和方法。
4结束语随着盾构法施工在地铁、隧道、引水工程中的广泛应用,我国盾构刀具发展快速,国产刀具的市场份额逐年递增。
与国外先进水平相比,国产盾构刀具使用寿命较短,存在质量稳定性不高、刀具规格不全的问题,还有较大的提升空间。
1|1浮动密封轴承端盖图3滚刀的组成56 仙啟席瞋|----------------------- --- 2013年第3期垃1QQ4-20L4 China Academic Jcunml Elvcironic Publisluilg Hon© All rig 111。