盾构滚刀简介 - 360文档中心

盾构刀具简介

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。

盾构刀具制造技术简介

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。

泥水盾构机滚刀使用分析

泥水盾构机滚刀使用分析摘要：泥水盾构机是一种典型的全面隧道掘进机，利用泥浆在隧道工作面上形成一层粘土膜支撑和稳定隧道开挖面，平衡开挖面上的水土压力，广泛用于高含水量、高水压、渗透系数大的粘性土、砂砾层等。

随着近40年来隧道工程和盾构隧道技术的快速发展，隧道工程呈现出大直径、深埋、高水压的趋势，盾构机的直径和承压能力也在不断提高。

盾构机总装结构，主要由刀盘、刀具、盾体、主驱动系统、液压系统、推进系统等部分组成。

关键词：泥水盾构机；滚刀；使用分析引言杭州天目山项目施工采用两台气垫式泥水平衡盾构机施工，刀盘主要配置滚刀和刮刀，在施工过程中遇到及其复杂的地质条件，如⑥淤泥质黏土、⑦粉质粘土、⑯碎石夹粘性土、⑯1含砾粉质粘土、㉓1全强风化凝灰岩、㉓3-2中风化下段凝灰岩，整条盾构区间上述几种不同地质大部分情况在同一断面共存，盾构推进过程中因地质条件问题导致滚刀损耗量较大。

1滚刀磨损因素分析项目双线贯通后合计更换滚刀894把，平均每环更换0.51把；其中，左线更换滚刀479把，平均每环更换0.54把，右线更换滚刀415把，平均每环更换0.47把/环。

出现两条盾构区间滚刀损耗出现偏差的原因主要为左线盾构机在推进过程中领先右线200环左右，右线盾构机推进参数是针对左线盾构机推进参数进行优化后实施的。

由于盾构机刀盘不同轨迹半径的滚刀，其线里程呈指数性增长，因此按照滚刀安装位置、区间不同地层两项指标对项目泥水盾构机滚刀检查和更换记录进行数据筛查分析。

1.1按照滚刀安装相对位置分析滚刀不同安装位置更换频次依次从刀盘中心（13#）向外侧逐渐增大（81#，同轨迹三把滚刀），从下图可看出趋势线逐步增高。

刀盘中心滚刀运行轨迹半径从中心向外侧陆续增加，不同滚刀轨迹运行圆周长度（线里程）呈线性变长，相同地层中滚刀磨损程度也是逐渐变大，符合物理规律。

1.2按照区间断面不同地层分析由于整个区间多种不同地质条件长距离共存，根据开仓检查情况发现对两两相距较远的滚刀磨损情况差异较大。

盾构机滚刀

盾构机滚刀北京固本科技有限公司胡建平盾构机滚刀布置和盾构机滚刀说形状在盾构机设计中是非常重要的内容。

刀具布置方式及刀具形状是否适合应用工程的地质条件,直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。

1 盾构机滚刀工作安装在刀盘上的盘形滚刀在千斤顶的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。

滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆沟槽。

当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，形成压碎区和放射状裂纹;进一步加压，当滚刀间距S满足一定条件时，相邻滚刀间岩石内裂纹延伸并相互贯通，形成岩石碎片而崩落，盘形滚刀完成一次破岩过程。

2 影响盾构机滚刀破岩效率的因素：根据以往工程实践及试验数据，影响盾构机滚刀破岩效率的因素有：1) 脆性/塑性:是对抗压强度、抗拉强度的综合评价，适用于抗压强度较大(小)，而抗拉强度较小(大)岩石。

有关文献资料显示在同样条件下，脆性岩体在挤压阶段所需时间远远小于塑性岩体(约八分之一)。

2) 耐磨性:本指标直接关系到盾构机掘进效率，是承包商进行刀具寿命及备品估算、工期筹划的主要依据。

根据国外资料统计在耐磨性小的岩石中，更换刀具时间占总停工时间的3%，而在高耐磨性岩石中有20%之多；以每掘进1米时间计算，耐磨性小的岩石为0.02~0.05 hr/m，而高耐磨性岩石则可高达0.2hr/m。

3.双刃盾构机滚刀刀具的磨损及原因：（1）正常磨损刀具的正常磨损是指刀圈的磨损量超过了规定值，磨损量可用专用的量具进行测量。

2）刀圈偏磨如果滚刀在掘进工作面不转动，由于刀圈和掘进工作面的相对运动就会形成刀圈的偏磨。

由于中心区滚刀线速度较小，承受载荷较大，中心区滚刀容易出现此现象。

3）刀圈挡圈磨损或脱落挡圈是由两个半圆的钢环安装在滚刀轴的卡槽里焊接成一个完整的圆环，其作用是防止刀圈从滚刀轴上脱落，一旦刀圈挡圈脱落或焊接处磨损严重，就应该更换刀具。

浅谈盾构刀具使用及维修管理

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。

浅谈盾构机球齿滚刀圈的应用

浅谈盾构机球齿滚刀圈的应用摘要：本文主要简单介绍盾构机的基本工作原理、盾构机球齿滚刀的产生、盾构机球齿滚刀的应用，盾构机球齿滚刀的适用范围及其优势。

关键词：工作原理滚刀的分类球齿滚刀1 土压平衡盾构机的基本工作原理盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。

该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。

挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

1.1盾构机的掘进液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。

1.2控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀盘开口进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍塌或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。

1.3管片拼装盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装衬砌管片，使隧道—次成型。

1.4盾构机的组成盾构机的开挖直径为6.28m，总长75m，其中盾体长8.5m，后配套设备长66.5m，总重量约520t，总配置功率1743kW，最大掘进扭矩5300kNm，最大推进力为34210kN，最大掘进速度可达8cm／min。

盾构机主要由9大部分组成，他们分别是刀盘、盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

2 滚刀的分类2.1滚刀分为齿形（球齿、楔齿）滚刀和盘形滚刀2.1.1滚刀刀圈的材质是滚刀能否胜任掘进硬岩的关键。

盾构刀具分析(1)

常压可更换切削刀应用分析
本次盾构掘进了102米，通过了砾砂、卵石圆砾地层进一步说明砾砂、卵石圆砾地层对刀具的磨损不大，外周磨损在20mm以内通过513环与462环的比较，新换的刀具没有合金崩断，说明462环检查时大部分合金的崩断是在加固段造成的
常压可更换切削刀应用分析
580环切削刀检查
常压可更换切削刀应用分析
55号刀压板螺丝全部断裂
防止螺栓断裂装置
常压可更换切削刀应用分析
1、粘土层和沙层对刀具的磨损较小始发加固段（有部分建筑混凝土块）强度过高对切削刀造成崩裂损坏；在加固段施工时应加以重视砾砂、卵石圆砾地层对外周刀的正常磨损量，根据以上统计分析，在每掘进100米时磨损量在20mm以下；较大的卵石地层，如果较大的卵石在刀盘前堆集在一起，会很容易造成刀具合金的崩断和常压可更换切削刀的刀箱螺栓断裂；因此，为安全考虑，希望对常压可更换切削刀的刀箱结构设计和螺栓连接强度应该进一步的优化和加强。
数量80把用于粘土、砂卵石掘进，
并起到保护滚刀作用安装在2、4、6、8辐条上
纬三路盾构机刀盘介绍
仿形刀最大超挖高度为130mm 数量1把用于仿形超挖安装在刀盘外周面上
超挖刀最大超挖高度为100mm 数量1把用于固定超挖安装在刀盘外周面上
仿形刀超挖刀
常压可更换切削刀应用分析
513环切削刀检查
序号
刀号（辐条）
检查情况
备注
序号
刀号（辐条）
检查情况
备注
1
17
2
25
3
29
4
33
5
37
6
45
7

盾构掘进机破岩刀具

P
类别
S
Cr
Mo
V
9Cr2Mo
0.85- 0.20.95 0.4
0.2- ≤0.03 ≤0.03 1.4- 0.2-0.4
0.4
2.0
6Cr4Mo2W2V 0.5- 0.2- 0.2- ≤0.01 ≤0.02 3.5- 2.0-3.0 1.0-
0.7 0.4 0.4
4.5
1.5
Ni Cu
4Cr5MoSiV1 0.32- 0.2- 0.80.42 0.5 1.2
页岩粘土泥岩
刀具型式
刮刀;齿刀; 楔齿滚刀
中软岩 45--85 石灰岩砂岩大理石火山岩凝灰岩
中硬岩硬岩
85—180 白云石片麻岩花岗岩片岩长石
＞180
闪绿岩硅岩角闪岩硬质粘土岩玄武岩燧石砾岩
盘形滚刀; 楔齿滚刀
盘形滚刀; 球齿滚刀
盘形滚刀球齿盘形滚刀
5 .1 盾构掘进机刀具在国内的应用
这种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。具有浮动能力，可补偿装配端间隙或防止偏斜。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起决定性作用。金属密封环采用高硬度的耐磨高铬钼的铸铁材料，硬度HRC60-65，工作表面粗糙度Ra≤0.1um，表面平面度≤0.0015mm。
刀座有的是与刀体成一体的，有的是与刀体焊接的。与刀体焊接的刀座材料一般是低碳低合金钢。
刀体对硬质合金刀刃起支撑和保护作用，要有足够的强度和耐磨性，通常选用中碳中合金钢或空淬钢，使硬度达到HRC40以上，也常常采用表面硬化技术或局部堆焊耐磨层。
刮刀刃是刮刀刮削岩土和保护刀体不被磨损的关键部位，通常是用硬质合金做成的，硬质合金的型号为YG11C。其大小和形状根据部位、作用、地层设计。

盾构刀具大解析

具有高硬度、高耐磨性和良好的红硬性，适用于复杂地质条件下的盾
构刀具。
陶瓷材料
具有极高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和干切削，但脆性较大。
超硬材料
如金刚石和立方氮化硼，具有极高的硬度和耐磨性，适用于加工极硬
岩石。
制造工艺与流程
01
02
03
04Βιβλιοθήκη 锻造工艺通过高温加热、锻打和冷却等工序，使钢材达到所需形状和
06
盾构刀具未来发展趋势与挑战
Chapter
技术创新方向预测
新型材料应用
随着新材料的不断涌现，盾构刀具将采用更高强度、耐磨性和耐热性的材料，如高性能陶瓷、超硬合金等，以提高刀具的使用寿
命和切削效率。
智能化技术融合
结合人工智能、大数据等技术，实现盾构刀具的智能化设计、制造和管理，提高生产效率和降低
推进和导向
盾构机的推进系统提供前进动力，导向系统控制盾构机的掘进方向。
关键技术与创新
刀具材料和制造工艺
高性能的硬质合金、陶瓷和超硬材料等被应用于刀具制造，提高了刀具的耐磨性和切削效率。
智能控制系统
引入先进的传感器和控制系统，实现盾构机的自动化和智能化控制，提高施工效率和安全性。
01 02 03 04
盾构刀具大解析
汇报人：XX
目录
• 盾构刀具概述 • 盾构刀具结构与工作原理 • 盾构刀具材料选择与制造工艺 • 盾构刀具性能评价与试验方法 • 盾构刀具应用实例分析 • 盾构刀具未来发展趋势与挑战
01
盾构刀具概述
Chapter
定义与分类
定义
盾构刀具是盾构机上的重要部件，用于在地下开挖过程中破碎岩石和土壤。

盾构机的刀具配置介绍

双刃刮刀和撕裂刀安装示意图
12082.00/33./218020
双刃刮刀实物图
复合式盾构机的开挖系统（二）
边
周
缘
边
刮
保
刀
护
刀
边缘刮刀示意图
18.03.2020
各种滚刀以及刀箱里的安装示意图
复合式盾构机的开挖系统-刀具安装位置
地铁施工的代表性地层
目前我们在地铁盾构施工中遇到的代表性地层主要有：
在手掘式盾构的切口环部分，安装与盾构直径大小相同的旋转大刀盘，对土体进行全断面开挖的盾构，称为机械式盾构。 4、泥水加压盾构
泥水加压盾构就是在机械式盾构大刀盘后面设置一道隔板，隔板与刀盘之间作为泥水室，在开挖面和泥水室中充满加压的泥水，通过加压作用，保证开挖面土体的稳定。 5、土压平衡盾构
土压平衡盾构前端有一个全断面切削刀盘，盾构的中心或下部有长筒形螺旋运输机的进土口，其出土口在密封舱外。
1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析
2020/3/18
16
常见刀具形式
掘进刀具
滚压破岩刀具
切削破岩刀具
辅助刀具
球齿滚刀楔齿滚刀盘形滚刀
切刀齿刀
刮刀超挖刀
单刃
双刃
常见刀具工作原理和使用条件
复合式盾构机的开挖系统（一）
双刃刮刀
撕裂刀实物图
盾构机的刀具配置
报告人：西安地铁四号线张杰
1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析

盾构刀具简介

本文简要介绍盾构刀具的分类和组成。
１盾构刀具的分类
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
收稿日期：２０１３ — 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
ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｕｔｔｅｓｒａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｓｒｕｓｅｄｏｎｔｈｅｓｈｉｅｌｄｍａｃｈｉｎｅ．Ｉｔｃａｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｕｓｅｓｒａｎｄｋｅｅｐｅｒｓ
ＬＵＺｈｉ－ｆｅｎｇ，ＬＩＵＹｕ－ｈａｉ，ＬＩＵＸｕｅ・－ｈｏｎｇ
（ＳｈａｎｄｏｎｇＴｅｃｈｇｏｎｇＧｅｏｔｅｅｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｌｉａｏｅｈｅｎｇ２５２０００，ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
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

盾构机--滚刀修复

盾构机的滚刀主要由刀体、硬质合金及刀具的堆焊金属材料等组成。

滚刀在硬岩地层开挖掘进中承担着重任，其重要性无与伦比。

开挖时，安装在刀盘上的滚刀一面自转，一面随刀盘转动，利用刀盘产生的推力破岩，因此滚刀工作时受到岩石剧烈的磨料磨损，消耗量较大，是盾构机主要易损部件之一，因此，需要对其进行修复的工作。

盾构机的刀圈、轴承等都是关键零件，不仅需要较高的刚度，良好的耐磨特性，而且对其韧性也有较高的要求，常用的材料包括硬质合金钢、38simov等，一般圈可拆卸，磨损后可进行更换。

刀体外装刀圈和挡圈，内装轴承，两侧装有滑动密封和端盖。

刀圈采用过盈配合，一般加热到100～200安装到接为整环。

滚刀的失效形式：1、刀圈的磨损分为均匀磨损和非均匀磨损，前者是刀圈周边各部位磨耗程度基本一致的磨损，后者是指滚刀刀圈周边各部位的磨耗程度不一致，即偏磨，发生偏磨主要是由于刀具轴承损坏不能转造成的。

2、刀圈断裂和崩刀主要是由于硬度偏高、韧性偏低造成。

3、刀圈的压馈主要与刀圈的塑性变形有关，产生塑性变形的原因是破岩时因岩石过硬刀圈与岩石产生强烈的磨料磨损而发热，造成刀圈温度升高、硬度降低，从而产生塑性变形。

如对盾构机滚刀修复比较感兴趣，可咨询专业的修复公司：南京中科煜宸激光技术有限公司或者是登陆公司官网进行详细的了解。

南京中科煜宸激光技术有限公司是一家专业从事激光增材制造装备(3D打印、激光修复)、智能激光焊接装备、自动化生产线、核心器件（工艺软件、送粉器、加工头）和金属粉末材料的研发与制造。

中科煜宸是高新技术企业、中国增材制造产业联盟副理事长单位、全国增材制造标委会标准起草参与单位、国家发改委激光再制造产业化基地、国家工信部激光增材制造产业化基地、国家科技部同步送粉增材制造重大专项承担单位，也是江苏省科技厅金属三维打印工程技术中心、南京市金属三维打印技术中心，江苏省经信委激光智能制造协同创新中心。

盾构刀具大解析

1-8号中心齿刀
7
刀具按掘削目的、设置位置和用途的分类
种类名称固定刀具旋转刀具超前刀具导向钻头外沿保护刀具修边刀具背面保护刀具加泥嘴保护刀具掘削障碍物刀具
用途掘削掘削面掘削掘削面超前掘削破碎地层保护刀盘外沿减小推进阻力保护背面面板保护加泥嘴掘削障碍物
设置部位面板正面面板正面面板正面面板正面面板正面外沿面板外沿面板背面加泥嘴部位面板正面外围
切削刀一般形状示意图
六北安京市铁长城安建小设学监理有限责任公司
三棱刮刀
18
切削刀为盾构机开挖非岩质地层的基本刀具，其形状、布局将对开挖效果有重要影响。切削刀切削土体的示意见下图。对于软土地层或经滚刀破碎后的碴土将通过切刀和刮刀进行开挖。碴土随切刀、刮刀正面进入碴槽，因此切刀、刮刀既具有切削的功能又具有装载的功能。
12
海瑞克周边刀的刃口主要承受高应力的磨粒磨损，周边刀迎土面钎焊有球齿，球齿材料为硬质合金，主要用于承受砂砾、卵石的磨粒磨损与冲击。
超硬钢
种类
特性值
硬度抗弯强度 (HRA) (MPa)
的种
E1
>90
>1200
类及 E2 >89 >1400
特
性 E3 >88 >1600
六北安京市铁长城安建小设学监理有限责任公司
北京铁城建设监理
六北安京市铁长安城小建学设监理有限责任公司
1
目录
一、盾构刀具二、盾构开挖面的变形与破坏分析
六北安京市铁长城安建小设学监理有限责任公司
2
一、盾构刀具
1 综述
• 对于盾构机来说,掘削系统即是掘削刀盘及其驱动系统。掘削系统对于盾构机的施工效果有着决定性的影响, 而且选择的差异对盾构机造价也有着很大的影响,刀盘选型可以影响到总造价的4％～8％,尤其掘削设备的装备扭矩是盾构机最基本的参数之一。

盾构机刀具及维护(1)

刀盘转速也是影响刀具磨损的另一个主要因素，过大的刀盘转速在硬岩地层会造成盾构机振动颠簸，加剧刀具的磨损。一般在硬岩地层刀盘转速设置为 1.5rpm为合适值。
三、预防刀具异常磨损的措施(滚刀)
(2) 根据不同的地层选择不同的刀具根据地质资料和对出土情况的判断来确定刀具的更换，特别是两种地层的交界处。从岩石微风化带地层向岩石强风化带转换,如不能及时将齿刀更换为滚刀，就会很快加剧齿刀地磨损；从硬岩地层向软土地层转换，如不及时将滚刀换回齿刀，也有可能出现滚刀偏磨的现象。
般形状如左下图所示。一般情况下，β(前角)与 α(后角)值随切削地层特性不同变化，取值范围在 5～20度之间，粘土地层稍大，砂卵石地层稍小。
切削刀一般形状示意图
一、盾构刀具
切削刀为盾构机开挖非岩质地层的基本刀具，其形状、布局将对开挖效果有重要影响。切削刀切削土体的示意见下图。对于软土地层或经滚刀破碎后的碴土将通过切刀和刮刀进行开挖。碴土随切刀、刮刀正面进入碴槽，因此切刀、刮刀既具有切削的功能又具有装载的功能。
五、刀具的维护和修复
(1) 边缘滚刀（正面滚刀）的维护和修复根据更换的边缘滚刀（正面滚刀）的磨损情况和使用记录，来确定滚刀的维护和修复方案。如果刀圈磨损量没有超过20mm，可先检查滚刀密封油是否足够，如密封油不够就应添加；用锯条将滚刀端盖和轴承缝之间的碎石泥土清理干净并检查油封及油封座是否完好，如有损坏应换新或修复。
设置部位面板正面面板正面面板正面面板正面面板正面外沿面板外沿面板背面加泥嘴部位面板正面外围
一、盾构刀具（三）刀具工作示意图
一、盾构刀具
（四）刀具的选择
对于不同地层的开挖，盾构的刀具通常采用不同型式：开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀；地层为较软岩石时，采用齿刀；地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀(或刮刀)。

盾构刀具问题研究ppt课件

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刀圈基本规格形状
平刃刀圈
刃宽加厚刀圈
圆弧刀圈
在使用过程中，刀刃能保持一定的宽度，适合范围也较广。
能提高刀圈的耐磨能力，开始阶段提高刀圈抗冲
增加抗冲击力，破岩石击力，利于破岩，掘进
能力下降。
一段时间后，与平刃刀
圈效果相同。
圆弧刀圈2
利于破岩，掘进速度快，但刀圈抗剪切能力较差。
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标准钢制刀圈
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镶齿刀圈
采用耐冲击的钢制刀圈为基体，在刃口镶装硬质合金柱齿。由于硬质合金齿的硬度在HRA 85以上，因此镶齿刀圈比钢制刀圈和耐磨堆焊刀圈使用寿命更长，适合于长距离掘进而不更换刀具，可以提高工作效率。镶齿刀圈对硬质合金柱齿的性能要求非常高，合金要保证既耐磨又耐冲击，公司高质量的钻头合金产品能够满足这一要求。 —— 硬度30-50 MPa的致密性地层； —— 硬度60-150 MPa的断裂性砾岩、页岩
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保护刀等
1、保护刀：形状尺寸不一，有面板保护刀、外周保护刀、外周耐磨板、保径刀等，主要保护刀盘在掘进过程中不过早磨损。 2、超挖刀：盾构机通过超挖切削土体创造所需空间，实现曲线推进和顺利转弯及纠偏。
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保护刀等
外周耐磨板：用于刀盘的外周保护，其中钢体采用合金工具钢，硬度大于HRC36，合金采用702牌号，硬度大于HRA87。将48件耐磨板焊接在刀盘外周，拼成整周，可以有效保护刀盘。
盾构刀具问题研究
1
一、刀具种类
1 盾构刀具
2 矿山钻具 3 工程钻具 4 油田钻具
2
1、钻头合金生产
钻头合金生产工艺特点
精选高质量的WC原料喷雾干燥工艺生产优质混合料进口压力机精密压制成型进口压力烧结炉高温烧结合金内部组织均匀，孔隙度接近A00，在保证硬度的前提下，可以大幅度提高合金的韧性。特别适合于要求耐疲劳磨损，又要承受耐疲劳冲击的钻掘领域。

盾构滚刀生产装配工艺

盾构滚刀生产装配工艺盾构滚刀是盾构机的重要组成部分，承担着切削岩石、土壤的任务。

盾构滚刀的生产装配工艺是保证盾构机质量和性能的关键环节。

本文将从盾构滚刀的制造工艺、装配工艺和质量控制等方面进行介绍。

一、盾构滚刀的制造工艺盾构滚刀的制造工艺主要包括材料选择、切削齿形设计、精密加工和热处理等环节。

1. 材料选择：盾构滚刀通常采用优质合金钢作为材料，具有高强度、耐磨性好的特点。

材料的选择要根据盾构机所需的工作环境和切削条件进行合理选用。

2. 切削齿形设计：盾构滚刀的切削齿形设计直接影响到盾构机的切削效率和使用寿命。

设计人员需要根据盾构机的工作条件和切削要求，合理确定齿形参数，以确保切削效果最佳。

3. 精密加工：盾构滚刀的加工精度要求较高，通常采用数控机床进行加工。

加工过程中需要严格控制刀具的刀尖圆度、刀尖距离和刀具的几何形状等参数，以保证滚刀的精度和质量。

4. 热处理：盾构滚刀通常需要进行热处理以提高其硬度和耐磨性。

常用的热处理方法包括淬火、回火和表面渗碳等。

热处理工艺的选择要根据滚刀的材料和使用条件进行合理确定，以确保盾构滚刀具有良好的硬度和耐磨性。

二、盾构滚刀的装配工艺盾构滚刀的装配工艺主要包括滚刀组件的安装、调整和固定等环节。

1. 滚刀组件的安装：盾构滚刀通常由刀头、刀座和刀杆等组件组成。

在装配过程中，需要将刀头与刀座进行配合安装，并确保刀头的方向正确。

同时，还需要将刀杆与刀座进行连接，并进行固定，以确保滚刀的整体稳定性和刚度。

2. 调整：装配完成后，需要对滚刀进行调整。

主要包括刀头的调整和刀座的调整两个方面。

刀头的调整主要是调整刀头的位置和方向，以保证切削效果最佳。

刀座的调整主要是调整刀座的角度和位置，以保证滚刀与盾构机的配合良好。

3. 固定：调整完成后，需要将滚刀进行固定。

通常采用螺栓或焊接的方式进行固定。

在固定过程中，需要注意螺栓的紧固力度和焊接的质量，以确保滚刀的牢固性和稳定性。

三、盾构滚刀的质量控制盾构滚刀的质量控制是保证盾构机安全运行和切削效果的重要环节。

盾构刀具磨损分析

氧化磨损
在高温、高压环境下，氧气与刀具表面的铁元素发生氧化反应，形成氧化膜，随着切削过程的进行，氧化膜不断被剥离，导致刀
具表面磨损。
02
盾构刀具磨损分析方法
宏观磨损分析
01
02
03
刀具表面形貌观察
通过目视或低倍显微镜观察刀具表面的磨损程度、磨损区域和分布情况。
刀具尺寸测量
使用测量工具对刀具的尺寸进行测量，包括刀具的长度、宽度、厚度等，以评估其磨损程度。
力学性能分析
硬度测试
通过硬度测试了解刀具表面的硬度和材料的耐磨性。
弹性模量测量
通过测量刀具材料的弹性模量，评估其力学性能和抗疲劳性能。
显微硬度测试
利用显微硬度计对刀具表面进行硬度测试，了解不同区域和不同材料的硬度分布。
03
盾构刀具磨损的影响因素
切削参数的影响
切削速度
切削速度越高，刀具磨损越快。
碎岩石。
切削刀
适用于各种地层，切削能力强，使用寿命长。
中心刀
位于盾构机刀盘中心，用于破岩和导向。
盾构刀具的工作环境与条件
高压、高温环境
盾构机在地下工作时，会面临高压力、高温度的环境，这对盾构刀具的耐磨性和耐热性提出了较高要求。
复杂地质条件
泥水或泡沫润滑环境
为了减少摩擦和冷却刀具，盾构机通常采用泥水或泡沫润滑系统，这对盾构刀具的防锈和密封性能提出了较高要求。
盾构刀具磨损分析
目录
• 盾构刀具概述 • 盾构刀具磨损分析方法 • 盾构刀具磨损的影响因素 • 盾构刀具磨损的预防与控制
目录
• 盾构刀具磨损的案例分析 • 结论与展望
01
盾构刀具概述

盾构刀具简介

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。