一种盾构机刀具磨损预测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115979863A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211449879.9(22)申请日2022.11.18(71)申请人中国地质大学（北京）地址100083北京市海淀区学院路29号(72)发明人魏英杰邹鑫泉杨宇友郑桂峰赵梦瑶郭琪李烨李林虎(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理有限公司11613专利代理师蔡晓敏(51)Int.Cl.G01N3/56(2006.01)G01N3/02(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种盾构机刀具磨损预测方法(57)摘要本发明属于盾构施工技术领域，尤其涉及一种盾构机刀具磨损预测方法。该方法采用盾构机刀具磨损预测装置，盾构机刀具磨损预测装置包括多种刀盘和多种切削刀块，依次选取多种刀盘和多种切削刀块进行组合分别切削测试土样，通过如下公式得到切削刀块在测试土样中转动切削的磨损量δ：由此，该方法提出基于不同组合类型的刀具磨损量最少的协同工作机制，在模拟不同砂卵石地层条件下，选取多种刀具组合进行试验，通过公式计算出各刀具组合中刀块的磨损量，统一量化评估不同刀具组合的整体掘进能力，合理选取在特定地层条件下掘进能力适应性契合的刀具组合，能较好的模拟真实情况下多类型刀具协同切削下的磨损量，达到刀具磨损预测的目的。CN115979863ACN115979863A权利要求书1/3页1.一种盾构机刀具磨损预测方法，其特征在于，采用盾构机刀具磨损预测装置，所述盾构机刀具磨损预测装置包括多种刀盘(2)和多种切削刀块(3)，依次选取多种刀盘(2)和多种切削刀块(3)进行组合分别切削测试土样，通过如下公式得到所述切削刀块(3)在测试土样中转动切削的磨损量δ(g/mm)：其中，R为所述刀盘(2)的直径(mm)；N为所述刀盘(2)的转速(rpm)；v为所述刀盘(2)的推进速度(mm/min)；L为所述切削刀块(3)的螺旋运动距离(mm)；k为所述切削刀块(3)的磨损系数(g/mm2)。2.根据权利要求1所述的盾构机刀具磨损预测方法，其特征在于，通过如下公式计算切削刀块(3)的螺旋运动距离(mm)：其中，X为推进距离(mm)；r为切削刀块(3)在刀盘(2)上的安装半径(mm)；ω为刀盘(2)的角速度(rad/s)；v为刀盘(2)的推进速度(mm/min)；通过如下公式计算所述切削刀块(3)的磨损系数k：其中，s为所述切削刀块(3)的刀刃切削面积(mm2)；μV为所述切削刀块(3)的磨粒磨损常数(无量纲)；μρ为所述测试土样的黏着磨损常数(无量纲)；Δm为所述切削刀块(3)的质量损失(g)。3.根据权利要求2所述的盾构机刀具磨损预测方法，其特征在于，通过如下公式计算所述切削刀块(3)的质量损失Δm：Δm=m1‑m2；其中，m1为所述切削刀块(3)的初始质量(g)；m2为所述切削刀块(3)磨损后的质量(g)。4.根据权利要求1所述的盾构机刀具磨损预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在试验筒(1)内装入测试土样，根据试验所要模拟的不同土层条件对测试土样进行胶结、固结或压实；S2：对所述切削刀块(3)进行称重，记录所述切削刀块(3)的初始质量m1；S3：所述刀盘(2)下降到所述测试土样的顶面，所述刀盘(2)开始旋转，使所述刀盘(2)边旋转边进入所述测试土样中，使所述切削刀块(3)切削所述测试土样；S4：当所述刀盘(2)下降至所述测试土样内极限位置后，所述刀盘(2)上升至所述测试土样的顶面，取下所述切削刀块(3)，清洗后烘干称重，记录所述切削刀块(3)质量m2；S5：根据不同的试验需求来改变所述测试土样的土层条件以及所述多种刀盘(2)和所2CN115979863A权利要求书2/3页述多种切削刀块(3)的组合，重复S1‑S4。5.根据权利要求4所述的盾构机刀具磨损预测方法，其特征在于，所述刀盘(2)包括中心圆块(21)、辐条(22)和环形刀架(23)，所述中心圆块(21)位于所述环形刀架(23)中心，所述中心圆块(21)与所述环形刀架(23)通过所述辐条(22)连接，所述辐条(22)沿所述环形刀架(23)的半径延伸并在所述环形刀架(23)内成圆周均匀布置，所述辐条(22)上设有多个安装孔，所述切削刀块(3)通过螺栓可拆卸的安装在所述安装孔中。6.根据权利要求5所述的盾构机刀具磨损预测方法，其特征在于，包括两种刀盘(2)，分别为包括四根所述辐条(22)的四辐条刀盘和包括八根所述辐条(22)八辐条刀盘；所述辐条(22)的底面上，沿其长度方向依次等距排列设置有多个第一安装孔，并且第一安装孔位于所述辐条(22)的中线上；所述辐条(22)的两侧壁上，沿其长度方向依次等距排列设置有多个第二安装孔，并且第二安装孔关于所述辐条(