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泥水平衡顶管掘进机洞内组装施工技术作者：丁守阵来源：《珠江水运》2019年第02期摘要：文章以实际工程为实例，针对该工程的具体情况进行了顶管掘进机洞内改造可行性分析，从而制定了对应的泥水平衡顶管掘进机洞内组装实施方案，并对该方案及其组装施工技术进行了详细的研究。
关键词：顶管掘进机洞内组装洞室施工1.工程概况顶管隧洞区间全长492.962m，周边环境复杂，自中心公园内SJ4井始发，沿振兴路南侧人行道至SJ4-1竖井接收。
其中振兴路南侧管线密集、老旧低层建筑较多，管道与振兴路南侧建筑物水平距离约2.5～3.8m。
顶管机以24.03‰设计上坡曲线顶进，区间平面最大转弯半径R=2700m。
原计划拟采用手掘式顶管掘进机施工至SZ1K0+108.6处，再在洞内组装泥水平衡顶管掘进机掘进剩余区段，且将既有DN3200泥水平衡顶管掘进机和洞内原有手掘式顶管掘进机改造为DN3500泥水平衡顶管掘进机。
2.顶管掘进机洞内改造可行性分析2.1顶管掘进机选型分析（1）手掘式顶管掘进机：人工或机械开挖，后配套顶进。
优势：成本低、施工组织简单、功耗小。
缺陷：进度慢、安全性差。
（2）泥水平衡顶管掘进机：刀盘切削泥土，泥水输送弃土，利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力。
优势：①适用地质范围比较广；②可有效平衡地下水压和土压力，控制挖掘面的稳定，地面沉降小；③泥水平衡顶管掘进机的切削力矩相对其他机种小；④作业环境好，安全；⑤渣土运输为连续作业，有利于保证推进速度，最适宜于长距离顶管；⑥可集中控制，能减少施工人员；⑦非主机等特殊设计的设备通用性强。
缺陷：①辅助设备和泥水处理系统数量多、技术复杂、占地大、水电消耗较高。
泥水处理过程会产生振动和较大的噪音；②遇到障碍物，处理较困难。
（3）土压平衡顶管掘进机：通过对推进速度与螺旋机排土量的控制使所建立的压力保持稳定，进而减少对地层的扰动，使地层的隆降值控制在一定的范围之内；渣土不需要进行泥水分离等二次处理。
大直径泥水平衡顶管机刀盘与刀具设计探讨1引言上海市污水治理白龙港片区南线东段输送干线完善工程，该工程采用φ4000钢筋混凝土管（管外经φ4640），总长度52km，全线多为长距离曲线顶进，顶管的单节顶距约1km，周边环境保护要求高，沿线穿越多处重要构建筑物。
该工程某标段顶管穿越的地层主要为灰色淤泥质粘土，土体强度低、含水量高，但是也不排除沿线会遇到地下不明障碍物。
根据现场条件和地质资料的分析，经研究确定采用泥水平衡顶管机施工。
由于刀盘和刀具的设计对施工中的地表变形、顶进效率和结构安全性影响较大，所以首先对大直径泥水平衡顶管机与土体的切削机理进行分析，进而对面板式刀盘结构、刀具的形状和布置、进泥口的大小和开口率等进行合理的设计，以及对刀盘和刀具的强度和刚度进行了CAE分析。
2面板式泥水平衡顶管机的刀盘和刀具受力分析面板式泥水平衡顶管机刀盘在驱动马达的带动下切削前方的土体，被切削下的土体经刀盘面板的开口进入泥水仓，进入泥水仓的土体经过刀盘背部的筋板和搅拌棒充分搅拌后，通过泥水管路排除至地面。
刀盘在切削土体时主要受到的阻力包括切削刀头所受的阻力矩、刀盘盘面由于前端所受的土压力而产生的摩擦扭矩、刀盘背面由于泥水压力的作用而产生的摩擦扭矩、刀盘边缘外表面与土体的摩擦阻力矩、搅拌棒搅拌土体产生的阻力矩、轴承及密封摩擦阻力矩等[1]。
泥水平衡顶管机的扭矩计算一般主要考虑其刀盘及切削刀头在切削土体时产生的阻力矩。
根据上海市地下顶管施工规程（DGTJ08-2049-2008），刀盘驱动扭矩可按下式进行简化计算。
其中泥水平衡顶管机，刀盘扭矩系数宜大于15kN/m2[2]。
T=αD3式中T——刀盘驱动扭矩（kN·m）；α——刀盘扭矩系数（kN/m2）；D——工具管外径（m）。
3面板式泥水平衡顶管机的刀盘和刀具设计根据面板式泥水平衡顶管机刀盘和刀具的受力分析，其刀盘和刀具结构设计的主要思路和功能如下图1：整个刀盘的结构主要有切削刀具（主刀、副刀、周边刀、圆弧刀），刀盘盘面，刀盘背面加强筋（加强和搅土作用），中心盖，花键套等组成。
小断面矩形掘进机仿形刀盘设计方法研究随着我国越来越多的城市制定了海绵城市、生态城市、智慧城市的发展战略，以综合管廊、过街通道、地下停车场等为代表的地下空间开发需求日益增多。
相比于传统圆形隧道，矩形隧道具有空间利用率高、土方开挖量少和覆土浅等优点，已成为地下空间发展的重要方向[1]。
农业科研活动具有内在的特殊性和科技成果的外部性，需要采用适合的评价指标体系。
评价体系中引入中长期影响因素，为真实反映出农业科研项目的绩效，笔者认为评价指标中应当包括成果转化效益指标和发展能力指标，以反映中长期影响因素。
引入成果转化指标旨在促进科研与市场对接，激励农业科技成果转化，将财政对农业科研经费的投入转化成农业现实生产力的进步。
引入发展能力指标，主要是把科研单位整体实力提升纳入评价范围，包括人才培养与流动，条件改善等方面的内容，这将有利于引导科研人员更加关注农业科研项目的长期影响，全面反映农业科研项目的长期效益。
小断面矩形掘进机(边长<4 m)使用灵活、断面适应性强，即可以单独使用于单个隧道的施工，也可以组合应用于超大地下空间的开发，诸如利用小断面矩形掘进机施工作业的口琴工法、管幕工法、装配式工法等在日本已日臻完善。
目前已有的适宜于矩形隧道开挖的掘进机开挖系统形式中，以平行中心轴式、偏心多轴式、行星式最为常见。
前两者大多使用于大断面矩形隧道施工中[1-2]，也是国内矩形掘进机开挖系统的主要形式。
行星式传动结构由于结构紧凑，刀盘做“自转+公转”的复合运动，可以实现复杂断面的仿形开挖[3]，在空间狭小的小断面矩形隧道施工中优势明显。
颜副院长离开后，护士小刘对刚参加工作的同事小郑说：“说鲁冰莹'假纯’还真没说错，好多人都知道她与前两任男友都流过产，大家心照不宣罢了。
”行星式掘进机的研制方面，日本九州大学开发了采用“三叶草”刀盘的密闭型掘进机[4]，断面尺寸2.4 m×2 m，在日本千叶柏市中央地区下水管道的施工中进行了应用；户田建设与川崎重工等联合研发的PLANETARY掘进机[5]，断面尺寸2.85 m×2.85 m，采用了仿形刀盘与辐条的组合开挖系统，在茨城县筑波市进行了泥土地层的示范掘进。
大直径泥水平衡顶管机的刀盘与刀具设计大直径泥水平衡顶管机是一种用于地下综合管廊或道路隧道的建设中，进行地下排水、雨水排放、燃气管道、供水管道以及电缆等管线敷设的专业设备。
其刀盘与刀具的设计对于机器的施工效率和施工质量有着十分重要的影响。
对于大直径泥水平衡顶管机的刀盘与刀具设计，我们应当首先考虑的是机器本身的工作原理。
在施工现场，该机器通过土屑输送系统将足够的混合土屑从顶部输送到刀盘上，然后由刀盘上的刀具进行破碎和推进。
因此，刀盘的设计需要充分考虑到刀具的数量、种类、排布和间距。
在刀具数量方面，应根据机器的规格、管道的大小和土层的情况来合理选择。
在一般情况下，刀具的数量越多，对于地质情况要求越高的地方，其效率会越高。
当然，过多的刀具数量也会导致刀盘质量过重、动力不足等问题，因此需要进行合理的折中。
在刀具种类方面，应选择结构紧凑、重心低、耐用性强的刀具。
刀具的选用应根据地质情况、软硬土质等因素来确定。
针对不同软硬土质以及特殊地质情况，需要选择不同的刀具种类以提高施工效率和刀具寿命。
在刀具排布和间距方面，应充分考虑到刀具的密度、深度、宽度和间距等因素，以保证施工时切削均匀、速度平稳、没有振动等问题。
在排布方面，需要根据开挖截面大小、土层情况等因素进行合理的排布，通过各种方式来保证刀具数量的正常使用并提高切削能力。
除了刀具的选择、排布和间距，刀盘的材料和形状也是影响施工效率和刀盘寿命的关键因素。
刀盘需要选用优质的钢材或钢合金材料进行制作，并加强表面处理以提高耐磨性和抗腐蚀能力。
在刀盘形状方面，需要注意减小风阻和刀具摩擦力的影响。
在实际刀盘与刀具的设计中，还需要注意以下几点：（1）应根据施工现场的不同地貌、不同管道材质以及不同土层情况等，制定适当的刀盘设计方案；（2）应尽量减少刀具和刀盘的接触面积，以减小摩擦力的损耗；（3）应考虑到各种复杂情况下的工作效果和施工安全问题；（4）应保证刀具的耐磨性和切削性能，并加强刀具及刀盘的维护保养。
掘进机刀盘的优化设计与磨损分析随着现代矿山工程的快速发展，掘进机在矿山建设和岩石掘进作业中扮演着至关重要的角色。
作为掘进机的核心部件之一，刀盘的设计与磨损分析对提高掘进机的效率和使用寿命具有重要意义。
本文将对掘进机刀盘的优化设计与磨损分析进行深入探讨。
一、掘进机刀盘的优化设计掘进机刀盘作为主要的岩石切削工具，其设计必须考虑多种因素。
首先，刀盘的材料选择至关重要。
优质的刀盘应具备高硬度、高强度和耐磨损的特点，以应对长时间的岩石切削作业。
目前，常用的刀盘材料包括钢材、硬质合金和聚晶金刚石等。
这些材料都有各自的优势，但也存在一定的劣势。
因此，在设计刀盘时，需要根据实际情况综合考虑各种材料的特点，选择最适合的材料。
其次，刀盘的结构设计也是非常重要的一环。
刀盘的结构应该符合岩石的切削原理，以提高切削效率和刀盘的稳定性。
在设计过程中，需要合理选择刀盘的直径、刀位数量和刀位布局等参数，以确保刀盘的切削效果最佳。
此外，刀盘的保护设计也是掘进机刀盘优化设计的关键。
在长时间的岩石切削作业中，刀盘容易受到磨损和损坏。
因此，为了提高刀盘的使用寿命，需要采取相应的保护措施。
一种常见的保护方式是在刀盘上加装刀具保护装置，以防止刀盘与岩石直接接触，减少刀具的磨损。
此外，还可以通过提高刀盘材料的硬度和强度，或者采用刀位可更换设计等方式，提高刀盘的耐磨性和可靠性。
二、刀盘的磨损分析刀盘在长时间的岩石切削作业中容易发生磨损，这不仅会影响刀盘的切削效果，还会降低刀盘的使用寿命。
因此，对刀盘的磨损进行分析具有重要意义。
在切削过程中，刀盘主要受到以下几种方式的磨损：磨粒冲击磨损、切削磨损和疲劳磨损。
磨粒冲击磨损是指岩石中颗粒的撞击导致刀具表面的磨损。
切削磨损是指刀具的切削作业导致刀具边缘的磨损。
疲劳磨损则是由于长时间的切削作业导致刀具内部的疲劳破坏而引起的磨损。
为了分析刀盘的磨损情况，可以采用磨削试验和数值模拟的方法。
磨削试验可以通过在实际工作条件下对刀盘进行试验，测量刀具表面的磨损情况，从而得出刀盘的磨损规律。
小型顶管机刀盘设计与有限元分析李冲;李静;谢禹钧【摘要】顶管工程被认为是非开挖工程施工的一种工艺,顶管机刀盘作为油气管道穿越顶管机的关键工作部件,主要用来完成对掌子面岩土的破碎剥离,对掘进性能有重要影响。
针对穿河地区特殊地质概况,拟定刀盘结构设计方案,给出扭矩和推力计算方法,利用有限元分析软件 ANSYS 建立刀盘有限元模型,并在实际工况载荷下对刀盘整体进行静力分析,得到应力、应变分布和强度分布。
分析结果表明,危险截面出现在牛腿与传动轴交界处,最大应力为37.6 MPa,最大变形为0.06 mm。
%Pipe jacking project is regarded as a technology of non-excavation pipe jacking construction project,which has the most prominent feature of adaptability.The cutter head is one of the key components of the jacking machine crossing oil-gas pipelines,which major function is to accomplish crushing and peeling of rock soil of tunnel face,and takes a key role in digging function.Because of the difficulty of changing cutters and the complexity of the work environment,there is a high demand for the intensity of the cutter head.A corresponding cutter design program is established based on the special geology of the construction domain,and the torque and thrust calculation methods are given.Besides,the finite element model is established under the help of the ANSYS(finite element analysis software),so that the stress,strain,and strength reserve distribution are obtained.The analysis results show that the greatest equivalent stress appears at the interface between corbel and transmission shaft.The greatest stress is 37.6 MPa and the largest distortion is 0.06 mm.The resultof this research provides effective theory evidence for optimal structural design of the cutter head.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2016(029)004【总页数】5页(P87-91)【关键词】刀盘;设计;有限元分析【作者】李冲;李静;谢禹钧【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH391.9非开挖技术，这一术语近年来被频繁提及，其特点是施工过程中无需开挖土体，在工作井下完成管道铺设。
矩形顶管机刀盘的设计探讨作者：王小涛贾连辉贺开伟来源：《城市建设理论研究》2013年第39期摘要：介绍了矩形顶管机现有的几种刀盘形式，包括DPLEX偏心多轴刀盘、组合刀盘形式、仿形刀盘和OHM刀盘，根据各种刀盘的运动原理及结构特点，分析各种刀盘的优缺点，总结各个刀盘的适用条件，为矩形顶管机的刀盘设计提供参考。
关键词：矩形顶管机；DPLEX偏心多轴；组合刀盘；仿形刀盘；ohm刀盘；Abstract: Introduces several kinds of cutter head of the rectangular pipe-jacking machine, including DPLEX cutter head, cutter head combination,copy cutter head and OHM cutter head, by the principle and structure of the cutter, analysis the advantages and disadvantages of various cutter, summarizes the applicableconditions of each design, which provide the reference for the rectangular pipe jacking machine cutter head’s design.Key words:;rectangular pipe jacking machine; DPLEX; cutter head combination; copy cutter head; ohm cutter head；中图分类号: TU47 文献标识码：A 文章编号：0 引言随着经济的发展，城市化进程逐渐加快，路面空间越来越小，地下隧道建设已经成为当前建筑施工领域的一个新方向。
掘进机刀盘耐磨防护设计摘要:刀盘是隧道掘进机最重要的零部件之一，笔者通过实际工程及理论分析，阐述了掘进机刀盘设计过程中关于耐磨防护方面的设计要素，分析了刀盘不同部位所需的防护措施，对耐磨方案，地质要素进一步的探讨与总结，细化了刀盘耐磨设计的内容，讨论了刀盘上磨损检测的布置，通过对不同的刀盘结构进行对比，评价其对本体磨损的影响。
关键词：土压平衡盾构机，全断面硬岩掘进机，磨损，刀盘，刀盘本体1.1刀盘正面耐磨与防护设计硬岩掘进机在掘进过程中，由于石渣冲击和大石块的挤压，容易使刀盘表面产生较大的磨损，例如根据以往项目资料：秦岭隧道和桃花铺一号隧道掘进12Km后，刀盘正面原40mm厚的基础上磨损了将近10mm,即平均每掘进1km磨损约1mm，对于刀盘强度特别是对焊缝的强度削弱较大，危及刀盘的正常使用。
对于刀盘正面耐磨设计有两种形式，一种是正面大面积的耐磨堆焊，另一种是加焊耐磨板，现在第一种形式除非是小直径的刀盘其余基本已不再采用，无论是土压刀盘还是硬岩刀盘都采用本体表面加焊耐磨板的形式。
正面耐磨板的厚度和材料可以有多种选择，一般厚度10mm~20mm，现在刀盘耐磨板使用的趋势是硬度尽量硬，内部碳化铬的奥氏体结晶尽量大，厚度尽量薄，降低重量，同时要考虑可焊性，并兼顾成本的要求。
其焊接形式最好将较大的整块耐磨板分割成一定尺寸的小块再进行焊接，小块耐磨板的尺寸为300mmx300mm左右，间距50mm左右，这样焊接防止焊缝过长导致耐磨板变形，且过大的耐磨板容易在掘进过程中受到冲击而脱落。
小块的耐磨板便于在使用过程中维护，同时为防止其受到渣石岩块的猛烈撞击而剥落，建议去掉耐磨板方块的尖角，倒R30左右的圆角，并且尽量采用坡口焊进行焊接，采用角焊缝则容易被磨损。
1.2 周围耐磨与防护设计无论是土压类的刀盘还是硬岩刀盘，其周边的耐磨防护措施都极其重要。
土压刀盘的外环耐磨板布置一般有两种方案，第一种是分成小块周围竖直布置（见图1），第二种是横向长条布置（见图2），这两种方案各有优缺点。
顶管掘进机刀盘课程设计目录绪论 11顶管掘进机刀盘设计 21.1刀盘结构类型 21.2 刀盘结构的比较 51.3顶管机刀盘的方案选择 62 传动布局的的设计92.1主传动部分的的选择方案设计92.2顶管机纠偏设计103 D1800顶管机设计的设计计算123.1主传动部分设计计算123.2减速器的确定123.3液压纠偏油缸的选择及计算143.4 泥水系统双联阀的设计要求和选择 154零件的校核164.1 轴的校核 164.2 按疲劳强度计算轴的安全系数165 D1800控制部分设计185.1控制原理示意图185.2 电动机控制电路设计185.3液压纠偏系统设计215.3.1液压控制原理图215.3.2纠偏油缸控制原理说明215.4机内旁通油缸的设计235.4.1 旁通油缸液压原理图235.4.2旁通液压缸的电路236 结论 24参考文献24绪论顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法,它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。
顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。
与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
目前,在顶管施工中最为流行的有三种平衡理论:气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。
顶管机的发展是伴随着盾构技术的发展而发展,它的形式先从手掘式、挤压式发展到半机械式。
由于城市建设的发展,对顶管施工周围的环境保护提出了较高的要求,使顶管机的形式向着机械旋转切削式、泥水平衡式、土压平衡式先进机型发展我国在1984年与1985年,从日本引进了Ф4330mm小刀盘土压平衡盾构和Ф800mm泥水平衡遥控顶管机,应用于上海芙蓉江路雨水排水总管工程和柳州路排水管工程。
在取得了施工速度快、地面沉降控制好、周围环境影响小的良好效果后,开始对土压平衡与泥水平衡两种国际上先进的地下顶管掘进机进行了研制与应用。
掘进机盘形滚刀的刀刃角设计
张凌;徐国丽
【期刊名称】《凿岩机械气动工具》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】掘进机盘形滚刀的刀刃角设计基础是基于内刃压痕试验。
盘形滚刀的整体结构对称于刀刃平面,这种设计具有一定的现实缺陷,会出现偏磨和侧滑现象。
本文利用3D软件对非对称刃形的滚刀进行建模,对掘进机盘形滚刀的几何结构进行了设计与分析。
对刀刃角度目前的设计理论进行了梳理分析,研究不同刀刃角在破岩过程中的优势,试验验证偏磨和侧滑失效现象。
在不同地质条件项目测试,实验数据与理论数据进行对比,且对在正安装下不同刀刃角滚刀进行对比分析。
对称型刀刃滚刀与同刀位非对称型滚刀相比磨损量较大,不同地质条件下不同刀刃角磨损量表现各异,因此要针对不同的地质条件选择适合的盘形滚刀刀刃角。
【总页数】5页(P10-14)
【作者】张凌;徐国丽
【作者单位】凌远科技股份有限公司;吉林省盾构与掘进刀具技术重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TG711
【相关文献】
1.全断面岩石掘进机平面刀盘上盘形滚刀磨损研究
2.隧道硬岩掘进机盘形滚刀破岩过程中刀岩接触载荷
3.基于光滑粒子流方法的全断面岩石掘进机盘形滚刀侧向力研究
4.掘进机盘形滚刀破岩影响因素的分析
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目录绪论 (1)1顶管掘进机刀盘设计 (2)1.1刀盘结构类型 (2)1.2 刀盘结构的比较 (5)1.3顶管机刀盘的方案选择 (6)2 传动布局的的设计 (9)2.1主传动部分的的选择方案设计 (9)2．2顶管机纠偏设计 (10)3 D1800顶管机设计的设计计算 (12)3.1主传动部分设计计算 (12)3.2减速器的确定 (12)3.3液压纠偏油缸的选择及计算 (14)3.4 泥水系统双联阀的设计要求和选择 (15)4零件的校核 (16)4.1 轴的校核 (16)4.2 按疲劳强度计算轴的安全系数 (16)5 D1800控制部分设计 (18)5.1控制原理示意图 (18)5.2 电动机控制电路设计 (18)5.3液压纠偏系统设计 (21)5.3.1液压控制原理图 (21)5.3.2纠偏油缸控制原理说明 (21)5.4机内旁通油缸的设计 (23)5.4.1 旁通油缸液压原理图 (23)5.4.2旁通液压缸的电路 (23)6 结论 (24)参考文献 (24)绪论顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。
顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。
与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
目前，在顶管施工中最为流行的有三种平衡理论：气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。
顶管机的发展是伴随着盾构技术的发展而发展，它的形式先从手掘式、挤压式发展到半机械式。
由于城市建设的发展，对顶管施工周围的环境保护提出了较高的要求，使顶管机的形式向着机械旋转切削式、泥水平衡式、土压平衡式先进机型发展我国在1984年与1985年，从日本引进了Ф4330mm小刀盘土压平衡盾构和Ф800mm 泥水平衡遥控顶管机，应用于上海芙蓉江路雨水排水总管工程和柳州路排水管工程。
在取得了施工速度快、地面沉降控制好、周围环境影响小的良好效果后，开始对土压平衡与泥水平衡两种国际上先进的地下顶管掘进机进行了研制与应用。
土压平衡式顶管机的研制工作开始于80年代中期，从简易式小刀盘土压平衡顶管机研制应用起步到现在，巳经历了全断面切削的大刀盘液压驱动与电机驱动土压平衡顶管机、矩形断面土压平衡顶管机三个发展阶段，顶管机的设计与制造技术日趋完善。
目前，我国土压平衡顶管机巳成系列，并得到了广泛的应用1顶管掘进机刀盘设计1．1刀盘结构类型盾构刀盘由钢结构件焊接而成，目前其主流型式有２种：面板式和辐条式。
另外，还有介于２者之间的辐板式刀盘（由辐条和幅板组成）面板式刀盘（图１、图２）一般为焊接箱形结构，其上设置刀座、刀具、开口、添加剂注入口及与主轴承连接部件。
切刀布置在面板上开口的两侧，滚刀布置面板是刀座。
刀盘开口率较小，在３０％左右，属闭胸式。
目前，中国使用的盾构大部分为面板式刀盘结构，如上海地铁施工用的是法国ＦＣＢ盾构，北京、广州、深圳及南京等地用的是海瑞克盾构。
图１广地铁面板式刀盘图２南京地铁面板式刀盘辐条式刀盘（图３、图４）主要由轮缘、辐条及布设在辐条上的刀具组成。
刀具布置在辐条的两侧，一般较难布置滚刀。
刀盘开口率很大，约在６０％￣９５％之间，属开敞式。
以往，辐条式刀盘应用较少。
最近，在日本地铁工程中辐条式刀盘应用开始增多。
中国盾构工法也开始应用辐条式刀盘.辐板式刀盘（图５、图６）兼有面板式和辐条式刀盘的特点，由较宽的辐条和小块幅板组成，切刀和滚刀分别布置在宽辐条的两侧和内部，开口率约在３５％￣５０％之间。
1.2 刀盘结构的比较应用时采用哪种刀盘型式，应根据施工条件和土质条件等因素决定。
泥水平衡盾构刀盘一般采用面板式或幅板式，而土压平衡盾构刀盘根据土质条件可采用面板式、辐条式及幅板式。
不同的刀盘型式在土舱构造、开挖面稳定、土压保持、砂土的流进性、刀盘负荷和扭矩及检查换刀等方面存在较大的差异。
典型面板式和辐条特性比较如下图。
1.3顶管机刀盘的方案选择：方案一：采用多刀盘组合式刀盘圆盘上分布多个旋转刀，同时切削泥土或者瓦砾，进而实现掘进功能，各个旋转刀头工作互不影响，共同工作。
该方式的刀盘特点是应用于工程直径比较大的工作环境，而且土质比较坚硬，此种方式运用在D1800系统顶管机上完全满足要求，但是驱动力要求大，而且成本比较高，造价昂贵。
诸多原因所以未采用此种方式的刀盘机构。
方案二：采用多刀盘液压平动式刀盘刀盘形式多样，矩形、椭圆型、圆形….刀盘身后由多个液压马达或者电动机带动，相互配合，动作顺序严格控制，而且每个刀块上都能实现同时旋转，大大提高了工作的效率，同时要求旋转刀块旋转顺序。
此种形式的刀盘，多用于大型的管道开挖，而我们的设计要求规定完成1800mm，“大材小用”而且，此方案的控制部分比较复杂，实际生产中不容易实现，所以未选择此种形式的刀盘方案三：采用面板式多刀块刀盘此种形式的刀盘，多用于中型管道的挖掘之中，泥土环境下工作，掘进效果良好。
根据我的产品要求管道直径1800mm,使用在粘土的环境中，而且掘进过程中能保持直线掘进，而且相比前几种刀盘形式，此种刀盘结构，简单，而且比较经济，使用范围广泛，深受国内外专业工程队的认可。
方案确定：本次设计的刀盘结构确定采用面板式多刀块切削结构。
2 传动布局的的设计顶管机的传动部分是由电动机连接加速器达到要求转速，进而实现刀盘旋转。
2.1主传动部分的的选择方案设计方案一：根据盾构机的驱动方式选择的多个电机带动刀盘形式由多个电机带动齿轮组成行星齿轮传动，此种传动平稳，各个大型盾构工程中普遍采用，例如：上海长江海底隧道工程。
方案二：单个电机带动刀盘单个满足要求的电动机带动减速器，带动刀盘转动两种方案比较发现，刀盘输出同样大小功率的情况下，一个电机带动机构更为简单，布局明朗，而且节省了空间给其他装备的摆放。
所以选择单个电动机带动刀盘的传动形式。
2．2顶管机纠偏设计液压缸位置的设计思路本设计的纠偏系统使用8个液压缸，所以基本有2种位置摆放的选择，分别如下图；比较两种方案发觉但方案2的纠偏过程更为直观，便于操作更为合理，故选择方案2为液压缸的摆放位。
3 D1800顶管机设计的设计计算3.1主传动部分设计计算设计要求如下：1.转速2.2rpm2最大扭矩160kNm3.电机功率37kW确定电动机输出转速要求：刀盘转速：v1=2.2rpm减速机减速比：i=459所以电动机转速V=v1 x I =2.2 x 459 = 1009.8rpm进而，选择6级电机，再根据电动机功率是37kw选取电动机的型号为：Y250M-6 Y系列封闭式三相异步电动机且根据提供条件，选择空心花键输出。
3.2减速器的确定，设计要求：最大扭矩：160kNm减速器选上海迈尔达P系列（德国弗兰德）行星减速器根据设计要求选择减速机输出轴为渐开线花键实心轴输出,选择型号P3SC16-459-Y6-37-B5，最大扭矩160kNm，减速比459，输出转速2.2 rpm P 表示p系列行星齿轮减速器。
3 表示行星齿轮传动技术为3级。
S 表示斜齿轮级。
C 表示渐开线花键实心轴。
16 表示机座号为16。
459 表示公称减速比。
Y6 表示安装方位。
37 表示附代号。
具体型号参看下表3.3液压纠偏油缸的选择及计算设计要求：1.系统压力31.5Mpa2.最大推力420kN3.最大拉力200kN4.最大行程50mm5.油缸数量8个无杆腔的面积计算无杆腔半径计算活塞的直径D1 = 2R = 2 x 65.2 = 130.4mm有杆腔的面积计算：环形面积：S =A1经过计算为了满足要求活塞面积要大于133.3。
环形面积要大于选择CD/CG350系列液压缸工作压力：35Mpa最大推力：538.7KN最大拉力：263.9KN活塞直径：140mm活塞杆直径：100mm活塞面积：153.94cm²环形面积：75.40cm²（备注：由沈阳海格液压控制工程有限公司定制）3.4 泥水系统双联阀的设计要求和选择轻型拉杆液压缸1个缸径φ40mm、活塞杆25mm、行程250mm、工作压力10MPa根据要求，保证工作压力稳定需要有个溢流阀来保证压力。
4零件的校核4.1 轴的校核刀盘传动轴的校核，刀盘传动轴的材料为45钢，所以可知值为30-40值为118-107刀盘传动轴的最短处直径为50mm,大于46.47mm所以刀盘传动轴的强度校核合格。
4.2按疲劳强度计算轴的安全系数轴径的初步计算是一种粗略的估算方法，按弯扭合成强的条件校核轴径，也未能反映出应力集中的真实情况，因为没有考虑尺寸因素、轴表面状态等对轴的疲劳强度的影响。
因此，对重要的轴，除用上述方法进行计算外，还必须对轴的危险截面进行疲劳强度的校核计算。
安全系数的计算公式为式中——计算安全系数；——仅受弯矩是的安全系数；——仅受转矩是的安全系数；——轴的疲劳强度许用安全系数。
轴的材质均匀，载荷及应力计算准确时，取；轴的材质不够均匀，计算精确度较低时，取；轴的材质均匀性及计算精确度都很低时，或轴的直径d200mm时，取。
本次取车轴只受扭矩所以安全5 D1800控制部分设计5.1控制原理示意图5.2 电动机控制电路设计控制顶管机的运动，需要控制电动机。
刀盘采用正反两方向切削泥土的方式工作，进而电动机必须能够实现正反两个方向运转工作。
工作原理为：按下正向启动按钮SB5，KM3线圈得电，其主触点闭合，电机正向启动，同时串接在KM4线圈回路中的KM3的常闭触点断开，保证在KM3圈得电的前提下，KM4线圈不可能得电，以避免电动机短路，反之亦然，此种联接方法称为互锁。
当要求电机反转时，需先按下停止按钮SB4，使KM3失电，在按反向启动按钮SB6，使KM4线圈得电，其主触点闭合，三相电源的两相对调，因而使电机反转如图:5.3液压纠偏系统设计顶管机在水平工作期间，难免会有误差，或者要求其一定角度的偏转，所以要求机体要具有纠偏的功能。
本次设计的盾构机是用了8个液压缸来实现纠偏功能，液压缸的摆放示意图如下当1、3伸长时，实现了向右的纠偏。
当1、2伸长时，实现了向下的纠偏。
当2、4伸长时，实现了向左的纠偏。
当3、4伸长时，实现了向上的纠偏。
5.3液压纠偏系统设计5.3.1液压控制原理图D1800纠偏系统采用四组8个液压缸进行纠偏工作，如图所示：5.3.2纠偏油缸的控制电路连接5.3.2纠偏油缸控制原理说明1YA、3YA、5YA、7YA均为伸长开关。
2YA、4YA、6YA、8YA均为缩短开关。
故SB7可以定义为伸长开关。
SB8可以定义为缩短开关。
按下启动按钮SB7后，再按下启动按钮SB9，KM5线圈得电，其主触点闭合，KM5常开触点闭合，则1YA、3YA开关均启动，使第1组和第2组液压缸伸长，既而实现了向下纠偏的功能。
