大跨度高铁桥梁设计创新资料

1、 报告人：郭京波石家庄铁道(tido)大学2022年7月26日盾构刀具磨损及检测(jin c)技术共四十六页目 录1234盾构刀具(doj)的破坏盾构刀具失效(sh xio)分析刀具磨损检测发展方向刀具磨损检测现状共四十六页共四十六页4共四十六页5共四十六页正常磨损(m sn)刀圈断裂刀圈挡圈磨损或脱落偏磨、多边形磨损滚刀漏油轮毂磨损油封座损坏轮毂或油封座损坏 滚刀(n do)破坏形式1盾构刀具的破坏共四十六页7正常(zhngchng)磨损偏磨刀圈断裂(dun li)1盾构刀具破坏共四十六页 1盾构刀具(doj)的破坏共四十六页91盾构刀具(doj)的破坏共四十六页1盾构刀具(doj)的破坏共

2、四十六页轴承失效模式：破损(p sn)或是滚道划出沟槽，疲劳点蚀磨损或是轴承保持架破损滚子损坏压坑/震蚀1盾构刀具(doj)的破坏共四十六页 刮刀(u do)及先行刀磨损1盾构刀具(doj)的破坏共四十六页1盾构刀具(doj)破坏共四十六页刀具失效造成的损失是巨大的、如此造成的破坏是让人痛心的。那么，为什么会出现这样的结果呢？除去(ch q)地质和施工因素，还有其他什么原因呢？2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页序号磨损类型磨损外观磨 损 机 理1粘着磨损麻点材料的相互作用是主要因素。粘着磨损的过程实际上是摩擦副双方间原子键的形成（显微熔接）和分离过程2磨料磨损擦伤、沟纹、条痕硬颗粒或硬突起

3、引起摩擦表面破坏，分离出屑或形成擦伤的过程3疲劳磨损裂纹、点蚀摩擦副材料微体积受循环接触应力，产生重复变形，导致裂纹和分离出微片或颗粒的过程4摩擦化学磨损反应产物（膜、微粒）在摩擦作用促进下，摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学反应的过程5微动磨损磨屑的研磨由上述四种机理叠加而成。如果两接触固体彼此以振幅小于100m的摆动运动方式作相对运动的过程，则会出现细小磨屑的研磨作用磨损机理五种(w zhn)类型： 2盾构刀具失效(sh xio)分析共四十六页 软弱地层，土压平衡(pnghng)或泥水平衡(pnghng)状态刀盘及刀具(doj)受力刀具在掘进过程中所受载荷变

4、化为偏置的正弦曲线2盾构刀具失效分析共四十六页 上软下硬地层，土压平衡(pnghng)或泥水平衡(pnghng)状态FT刀具在掘进过程(guchng)中，由于受到硬的基岩作用，受到的冲击，动载荷突变，瞬间载荷是巨大。刀盘及刀具受力2盾构刀具失效分析共四十六页刀具的安装(nzhung)形式影响也很大盾构与TBM相比，刀具(doj)及安装形式是不同的。2盾构刀具失效分析正转反转刀具受到的载荷不均，交变载荷疲劳（螺栓连接），各环节均有可能失效。共四十六页2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页2盾构刀具失效(sh xio)分析共四十六页增加刚度(n d)支撑对称2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页浮

5、动金属环密封失效形式：密封的破损、表面熔化、磨损密封失效原因：装配误差、阻力太大、压力过低长期(chngq)未使用生锈2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页由于土体压力的存在，EPB和SPB工况基本一致。使得刀具轴承密封内外压力不一致(yzh)，有压差存在。2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页泥浆岩石通过刀体和密封形成的保护之间挤进去，过一段时间后，变干燥，就像水泥(shun)一样将一个金属密封环与另外一个密封环凝固到一起。当滚刀再转动时，凝固在一起的金属密封也许会瞬间一起转动拉扯橡胶环密封，这可能会损坏到橡胶环密封，润滑剂将会从滚刀中泄露出，并且土和碎石渣有可能进入到轴承腔。2盾构刀具失效

6、(sh xio)分析共四十六页当滚刀应用于高压使用时。在高压下工作引起的问题是泥浆推挤(tu j)橡胶密封，推动它移位到密封法兰斜坡下。这就推动金属密封之间挤得更紧，增加密封表面的面接触压力，这样密封环就像是一个刹车。刀具的驱动扭矩增大。2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页当温度升高时，内压增大，使得(sh de)金属环压紧，摩擦增大。2盾构刀具失效(sh xio)分析共四十六页压力(yl)补偿方法：1 在刀轴中心设置压力补偿活塞，随外部压力增加活塞移动，导致内部压力上升到一个相等的水平。当然，压力补偿装置的外面被石渣封住了，活塞不能向相反方向移动，可能导致内部压力超高，毁坏密封。2 在密封

7、端盖的环孔上安装有一张膜片，当大气侧压力上升时移动，导致内部压力上升。这种方法有着同样的问题，膜片的保护罩上的呼吸孔容易被堵塞住。2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页3. 装有弹簧的活塞，可以提供23bar的预装内部(nib)压力，在外部压力高达6bar时，造成最高3bar压力差。2盾构刀具(doj)失效分析共四十六页（1）开舱检查最常用最直接最可靠的方法，停机后由人工进舱逐个刀具检查。在不稳定地层中，开舱前需首先(shuxin)进行地层加固或压气作业，方可入舱检查。开仓检查的方法最为直接有效, 但却存在很高的风险, 可能造成开挖面的坍塌, 进而影响隧道周边建筑物的安全。3刀具磨损(m sn

8、)检测现状共四十六页（2）异味(ywi)添加剂适合在TBM 中应用，例如在秦岭隧道所使用的WIRTH 公司(n s)生产的滚刀，为了检测轴承失效情况，在其轴承润滑油中加入了具有异味的MOLYUAN 添加剂，掘进中若刀具漏油，则放出刺鼻的异味，能很敏感地报告刀具损坏信息。 在土压平衡式盾构和泥水式盾构中效果不佳。3刀具磨损检测现状共四十六页3）刀具(doj)磨损感应装置在刀具(doj)或刀盘内安装液压或电子传感器系统，一旦刀具(doj)磨损到一定程度就会自动报警指示。3刀具磨损检测现状共四十六页滚刀磨损感应装置则是采用液压油缸从刀盘伸出至滚刀刃尖，通过比较伸出行程与磨损前行程的差值判断滚刀的磨损

9、量。此外还有一些(yxi)采用液压短路、光纤维短路或超声波等方式来判断滚刀磨损的感应装置。由于感应装置只能在少量刀具上安装，应用范围小，使用效果受到很大限制。3刀具磨损检测(jin c)现状共四十六页4)掘进(jujn)参数分析随着刀具的磨损，在推力不变的情况下，掘进(jujn)速度一般会降低，扭矩增加，据此可以粗略估计刀具磨损情况。但由于掘进速度、扭矩受众多因素影响，包括推力变化、转速变化、地层变化、土舱压力变化等，故往往还难以直接用于判断。刀具偏磨后，刀刃将与岩石表面发生剧烈摩擦，产生大量热量，导致渣土温度升高，故渣土温度异常时也可能意味着刀具失效。3刀具磨损检测现状共四十六页（5）岩渣形

10、状(xngzhun)分析一般地，新刀产生的岩渣块度较大，多呈片块状，菱角分明，刀具磨损后，岩渣块度变小、粉末增加。此外还可留意(li y)观察渣土中有无金属块，崩裂的刀圈往往会随渣土一并排出。在TBM中应用较多。3刀具磨损检测现状共四十六页6）其它(qt)检测方法通电式检测法在刀具制作时先将电线埋入刀具中，随着盾构的掘进，当刀具磨耗达到限定磨耗量时，通电电线被磨断，于是电路断路，通知外界。也可以(ky)做出多级磨损监测。3刀具磨损检测现状共四十六页实时获取刀具状态信息是发展的趋势。实时获取刀具的磨损(m sn)量对研究刀具的磨损(m sn)规律、刀具寿命预测、刀具设计、刀盘刀具布置优化、刀具消

11、耗量的估计以及施工成本预测等具有重要意义。4刀具磨损检测发展(fzhn)方向共四十六页（1）刮刀的磨损测量利用超声波传感器进行测量，利用同一个发射接收电路，实现多通道的采集。（2）滚刀(n do)的磨损测量利用电涡流传感器进行测量，进行两个方位同时测量，监测滚刀刀圈的磨损及转速。4刀具磨损检测发展(fzhn)方向共四十六页4刀具磨损检测发展(fzhn)方向共四十六页刀具磨损(m sn)检测系统刀具磨损检测(jin c)系统软件主界面394刀具磨损检测发展方向共四十六页40选取总推力、刀盘转速、刀盘扭矩三个掘进参数作为(zuwi)一组模糊系统的输入量，刀具磨损量为输出量。建立自适应神经网络模糊系

12、统来研究三个掘进参数对刀具磨损的影响程度。 滚刀(n do)磨损预测自适应神经网络模糊系统检验结果 4刀具磨损检测发展方向共四十六页4刀具磨损(m sn)检测发展方向刀具寿命综合预测(yc)软件共四十六页（3）刀具(doj)状态的可视化利用摄像头等在盾构停机时进行测量，以减少开仓检查的次数。已经投入市场。4刀具磨损(m sn)检测发展方向共四十六页磨损检测(jin c)仪器存在的问题：可靠性问题稳定性问题。操作的实用性。4刀具磨损(m sn)检测发展方向共四十六页专用盾构刀具(doj)磨损监测传感器开发；盾构刀具监测过程中供电；盾构刀具监测信号传输；盾构刀具磨损测试装置的安装及保护；盾构刀具磨损监测系统优化及集成。4刀具磨损检测发展(fzhn)方向共四十六页谢 谢！共四十六页内容摘要报告人：郭京波。刀具磨损检测发展方向。刀具失效造成(zo chn)的损失是巨大的、。如此造成(zo chn)的破坏是让人痛心的。粘着磨损的过程实际上是摩擦副双方间原子键的形成（显微熔接）和分离过程。硬颗粒或硬突起引起摩擦表面破坏，分离出屑或形成擦伤的