专利名称：全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法
技术领域：
本发明属于盘形滚刀管理技术领域，特别涉及一种全断面隧道掘进机盘形滚 刀的管理方法。
背景技术：
全断面隧道掘进机的盘形滚刀是施工过程中的易损件和消耗件，科学预测盘 形滚刀寿命，正确预测换刀位置及换刀时间，不仅可降低全断面隧道掘进机施工 成本，还可提高全断面隧道掘进机利用率。
目前全断面隧道掘进机施工刀具更换和管理仍是定时检修，凭经验更换为 主，不利于全断面隧道掘进机施工成本的降低及其利用率提高。
发明内容
本发明针对目前全断面隧道掘进机施工刀具更换和管理过程中的不足，提出 了一种全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步 骤
(1) 对盘形滚刀进行寿命监测；
(2) 设置盘形滚刀的极限寿命值丄_并更换破损刀；
(3) 对刀盘划分区域；
(4) 判断不合格刀具；
(5) 更换不合格刀具。
附/z r
所述步骤(1)中，盘形滚刀的寿命A):"^X^"
式中各参数的意义为
Z。为盘形滚刀寿命(即连续掘进长度)附。为盘形滚刀极限磨损量；
为刀盘每转盘形滚刀的侵深； s为盘形滚刀破岩弧长； r为盘形滚刀半径； W为盘形滚刀在刀盘上的安装半径； 、为盘形滚刀弧长磨损系数。 所述步骤(3)中，对刀盘划分区域的步骤为
(31) 选择对称于刀盘回转中心的扇形区域，以圆形刀盘的一条半径为 起点，将刀盘划分为0~60°和180~240。组成的A区，30 90°和210~270°组成 的B区，60 120°和240~300°组成的C区，90~150°和270 330°组成的D区， 120 180°和300~360°组成的E区，以及150~210。和330 3卯。组成的F区；
(32) 以刀盘回转中心为圆心，设刀盘公称直径为dpD，将刀盘划分为 半径0.2dpD的圆形区域I ，内径0.15dpD、外径0.35dpD的环形区域II，以 及内径0.3dpD、外径0.5dpD的环形区域III;
(33) 扇形区域A F以及区域I 、 II 、 III共同将刀盘划分为18个区域。 所述步骤(4)中判断不合格刀具的步骤为
(41) 设第/区域内的刀具数量为iV, ， 1《/《18，并将第/区域内的刀具 均按直径由大到小排序编号，各刀具编号为l iV,;
(42) 第/区域内，用直径大的刀具的直径依次减比其直径小的刀具的直 径，当《-《W且1^<"^时，停止比较并确定刀具数量 《=A:-y, + l， K;c《7V, -l;
(43) 找出数值最大的一个或多个《，以及其对应的刀具，则刀具编号 为x "《-l的刀具为合格刀具，其余刀具为不合格刀具。所述步骤(5)中更换不合格刀具的步骤为
(51) 设不合格刀位上需要更换的刀具直径为A则d的取值范围为 max(c/义—/, Zmax) < ^ < <^或c/^+", —! < d < min((^+", _+ /，伞Z));
(52) 刀盘18个区域重叠部分的合格刀具直径取值范围为两个或两个 以上区域各自所需的合格刀具直径取值范围的交集。
本发明的有益效果为本发明所述方法可以科学的预测盘形滚刀寿命，正 确预测换刀位置及换刀时间，不仅提高了盘形滚刀的使用寿命和换刀效率，降低 全断面隧道掘进机施工成本，还提高了全断面隧道掘进机的利用率。
具体实施例方式
本发明提供了一种全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法，下面通过具体实施 方式对本发明做进一步说明。
全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法的步骤为 (1)对盘形滚刀进行寿命监测，盘形滚刀的寿命为
丄o =x —
式中各参数的意义为
Z。为盘形滚刀寿命(即连续掘进长度)；
附。为盘形滚刀极限磨损量；
A为刀盘每转盘形滚刀的侵深；
s为盘形滚刀破岩弧长；
r为盘形滚刀半径；
i 为盘形滚刀在刀盘上的安装半径；
A,为盘形滚刀弧长磨损系数；其中，盘形滚刀破岩弧长S的取值公式为 正刀和中心滚刀
<formula>formula see original document page 7</formula>
过渡滚刀
<formula>formula see original document page 7</formula> (2)设置盘形滚刀的极限寿命值4^并更换破损刀； (3)对刀盘划分区域，具体步骤为；
(31) 选择对称于刀盘回转中心的扇形区域，以圆形刀盘的一条半径为 起点，将刀盘划分为0 60°和180 240°组成的A区，30 90°和210~270°组成 的B区，60~120。和240~300°组成的C区，90~150°和270~330°组成的D区， 120 180°和300~360°组成的E区，以及150~210°和330~390°组成的F区；
(32) 以刀盘回转中心为圆心，设刀盘公称直径为"/ D，将刀盘划分为 半径0.2伞￡>的圆形区域I ，内径0.15咖ZX外径0.35伞D的环形区域II，以 及内径0.3c/p/X外径0.5伞D的环形区域III;(33)扇形区域A F以及区域I、 II、 III共同将刀盘划分为18个区域。
(4) 判断不合格刀具，具体步骤为；
(41) 设第/区域内的刀具数量为iV,， 1《/《18，并将第/区域内的刀具 均按直径由大到小排序编号，各刀具编号为l iV,;
(42) 第/区域内，用直径大的刀具的直径依次减比其直径小的刀具的直 径，当《-《"且《-《+1>/， 1^'<"^时，停止比较并确定刀具数量
《+ 1 ， K《W, -l;
(43) 找出数值最大的一个或多个《，以及其对应的刀具，则刀具编号 为;c x +《-l的刀具为合格刀具，其余刀具为不合格刀具。
(5) 更换不合格刀具，具体步骤为
(51) 设不合格刀位上需要更换的刀具直径为d，则"的取值范围为 max(《一/， Imax) < d <《或《w —1 < d < min(《+。, —！ + /， d;7i));
(52) 刀盘18个区域重叠部分的合格刀具直径取值范围为两个或两个 以上区域各自所需的合格刀具直径取值范围的交集。
实施例l
以A区和I区相交的4区为例，设此区为第l区，即/=1，设置刀具的寿 命极限尺寸4^^397mm，刀具的公称直径伞^) = 432附附，刀具间容许差距
/=15mm , 首先将滚刀直径c/<397mm禾Q c/>432ww的刀具更换为直径 397w附《af S 432mwZJ員。
4区有7把刀，按直径由大至小排列，分别编号为1~7，直径依次为 430mm， 425mm， 417mm， 414mm， 409mm， 408mm， 398mm。根据《-《2/ 且《，《+1〉/， is_/<A^iv,，找出数值最大的一个或多个^=&-y+i， 1《x《iv,-1 的标准，得到^=4，即对应编号为3~6的刀具，其直径c/分别为417mm，414mm， 409mm， 408mm的刀具为合格刀具，而其余的直径430mm， 425mm， 398mm的刀具为不合格刀具。
4区合格刀具直径的取值范围为
max(《—/， ) < d <《或《w 一i < d < min(《w 一！ + /, 4 D) ， 4戈入数《直，艮卩为 (402麗<、〈417画)U(408臓〈、<423臓)。
B区和I区相交的A区，设此区为第2区，即/=2，该区域内有6把刀具， 其直径由大至小排列，分别为431mm， 427mm， 420mm， 418mm， 405mm， 400mm。按上述方法对区内刀具进行判别，得到"纟-4，即431mm， 427mm， 420mm， 418mm刀具为合格刀具。并得到A区合格刀具直径的取值范围为
则4区和A区相交的区域的合格刀具直径的取值范围为 [(402附/w〈c^ 〈417mm)U(408mm〈c^ < 423m附)]门[(416 WM < c/fl, < 431wmU418mw < < 432m/w)] 艮卩(416/ww<￡^iB| 〈417ww)U(416wm〈(^a 〈423mm)U(418nwj〈c^^ <423附附)。
其余各区与4区相交区域的合格刀具直径的取值范围以同样方法计算求出。
权利要求
1. 全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法，其特征在于，包括以下步骤(1)对盘形滚刀进行寿命监测；(2)设置盘形滚刀的极限寿命值Lmax并更换破损刀；(3)对刀盘划分区域；(4)判断不合格刀具；(5)更换不合格刀具。
2. 根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，盘形滚刀的寿命^。=^><;式i ;式中各参数的意义为丄。为盘形滚刀寿命(即连续掘进长度)；m。为盘形滚刀极限磨损量；/z为刀盘每转盘形滚刀的侵深；s为盘形滚刀破岩弧长；r为盘形滚刀半径；i 为盘形滚刀在刀盘上的安装半径；^为盘形滚刀弧长磨损系数。
3. 根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法，其特征 在于，所述步骤(3)中，对刀盘划分区域的步骤为(31)选择对称于刀盘回转中心的扇形区域，以圆形刀盘的一条半径 为起点，将刀盘划分为0~60°和180~240°组成的A区，30~90°和210 270° 组成的B区，60~120。和240 300°组成的C区，90~150。和270~330°组成的D区，120~180。禾口 300 360°组成的E区，以及150~210。禾口 330 390。组 成的F区；(32) 以刀盘回转中心为圆心，设刀盘公称直径为dpD，将刀盘划分 为半径0.2dpD的圆形区域I ，内径0.15dpD、外径0.35dpD的环形区域II ， 以及内径0.3dpD、外径0.5dpD的环形区域III;(33) 扇形区域A F以及区域I 、 II、 III共同将刀盘划分为18个区域。
4. 根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法，其特征在于，所述步骤(4)中判断不合格刀具的步骤为(41) 设第/区域内的刀具数量为M ， 1《z'《18，并将第/区域内的刀 具均按直径由大到小排序编号，各刀具编号为1 iV,;(42) 第z'区域内，用直径大的刀具的直径依次减比其直径小的刀具 的直径，当《-《^/且《-《+1>/， 1^d《7V,时，停止比较并确定刀具数量《=卜乂 + 1， 1《x《M -1;(43) 找出数值最大的一个或多个《，以及其对应的刀具，则刀具编号为JC ;c + ":-l的刀具为合格刀具，其余刀具为不合格刀具。
5. 根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机盘形滚刀管理方法，其特征 在于，所述步骤(5)中更换不合格刀具的步骤为(51) 设不合格刀位上需要更换的刀具直径为A则"的取值范围为 max(《_ /， Zmax ) < d <《或《+。y < d < min(《+《t + /， c/; Z));(52) 刀盘18个区域重叠部分的合格刀具直径取值范围为两个或两 个以上区域各自所需的合格刀具直径取值范围的交集。
全文摘要
本发明属于盘形滚刀管理技术领域，特别涉及一种全断面隧道掘进机盘形滚刀的管理方法。该方法的步骤包括(1)对盘形滚刀进行寿命监测；(2)设置盘形滚刀的极限寿命值L<sub>max</sub>并更换破损刀；(3)对刀盘划分区域；(4)判断不合格刀具；(5)更换不合格刀具。本发明所述方法可以科学的预测盘形滚刀寿命，正确预测换刀位置及换刀时间，不仅提高了盘形滚刀的使用寿命和换刀效率，降低全断面隧道掘进机施工成本，还提高了全断面隧道掘进机的利用率。
文档编号E21D9/11GK101418692SQ20081022776
公开日2009年4月29日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者叶定海, 张照煌, 曹景华, 窦蕴平 申请人:华北电力大学