TBM故障诊断管理信息系统的开发

密级：公开
工学硕士学位论文工学硕士学位论文
TBM 故障诊断管理信息系统的开发故障诊断管理信息系统的开发
The Development of Management Information System of
TBM Fault Diagnosis
二○○○○八年十二月八年十二月
培养单位：机 械 工 程 分 院
专
业：机 械 电 子 工 程 研究生：刘 志 华
指导教师：徐 明 新 教 授
独创性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：日期：
关于论文使用授权的说明
本人完全了解石家庄铁道学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。

本人授权石家庄铁道学院，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。

(保密的论文在解密后应遵守此规定)
作者签名：日期：
导师签名：日期：
摘 要
TBM(全断面岩石隧道掘进机)大部分设备处于连续运行状态，工作条件恶劣，故障发生的随机性大，因此，关键设备因故障引起的非正常停机将造成整个生产过程的中断，带来很大的经济损失。

长期以来，TBM设备故障的排除，依赖于工程师、技术专家的经验或者现场诊断，如果专家不在场，就会延误故障的排除。

用传统的故障诊断方法诊断故障源较困难，费时很多，严重影响设备利用率。

利用数据库技术，建立一个较为完善的设备故障管理信息系统，对设备故障信息进行分析、统计，及时有效地排除故障，提高设备运转率是非常必要的。

本论文以TB880E为主要研究对象，综合了其它TBM机型的故障诊断方法开发TBM故障诊断管理信息系统。

论文主要做的工作如下：
首先研究了目前国内TBM的常用故障诊断和状态监测技术，分析了各个技术手段的诊断原理和应用状况；在此基础上运用FTA(故障树)分析方法，对TBM 各系统建立故障树，描述了各个故障间的因果关系，查出故障失效源和发展趋势，以此作为信息系统的基础知识。

其次运用管理信息系统中结构化开发方法对信息系统进行总体规划，包括系统可行性研究、系统流程、系统分析设计、系统测试运行、系统的维护和改进等。

坚持了理论指导实践的理念。

最后使用现代计算机网络技术中的C/S(Client/Server，客户端/服务器)技术构架系统模型，建立网络数据库，实现了信息资源的共享。

本系统基于VB 6.0和SQL Server 2000数据库开发，可以查询的主要故障包括：刀具和刀盘装置、刀盘驱动系统、支撑系统、连接桥装置、皮带机设备、润滑系统、液压系统、电气系统、供水系统、定位导向设备、通风系统、刀具吊装、材料吊机、通讯系统、拖拉系统、信息处理系统、支护衬砌系统和其他TBM设备故障的诊断。

同时对各系统的实物照片、资料说明书、相关参考文献和视频剪辑、TBM状态监测方法等进行存储，能把历史所有故障原因和现象储存在系统中，以便以后故障分析和借鉴。

系统包括：TBM故障诊断知识，TBM设备维护保养规程、TBM故障统计表、TBM设备管理、以及TBM厂家介绍等6个子模块。

开发的系统界面友好，维护方便，基本满足教学和企业实际要求。

关键词：TBM(全断面岩石隧道掘进机)，故障诊断，状态监测，管理信息系统
Abstract
Most equipments of TBM(Tunnel Boring Machine)work in a state of continuous operation, poor working conditions and there failures occur in large random, therefore, the key equipment failure caused by abnormal shutdown would result in a disruption of the entire production process and great economic losses. For a long time, ruling out the possibility of the equipment failures of TBM depend on the engineers, technical experts or the experience of on-site diagnosis, and if the experts were not present, the failure would be delayed. The traditional methods of fault diagnosis are more difficult to diagnose the source of failures, would waste much time and affect the capacity of utilization ing the database technology to establish a more comprehensive management information system of equipment failures,so as to take the analysis and statistics on the information of equipment failures is essential, which would rule out the possibility of failures timely and effectively and raise the rate of operation of the equipments.
Mainly Based on TB880E and learned from other models of TBM's fault diagnosis technology to develop the TBM fault diagnosis management information system.
First of all, study the current common condition monitoring and fault diagnosis technology of TBM, analysis the various fault diagnosis means and the application. Based on the study, using the method of FTA (fault tree) to establish the fault tree of TBM's system, describing the various failures between cause and effect, the failure to identify the source of failure and the development trend as a basis for the system knowledge.
And then, using the structured approach of management information system to develop the overall planning of the system, including system's feasibility, system's process, system's design, system's running test, system's maintenance and improvement, and so on. Adhere to the theoretical guidance of the concept in practice.
Finally, using the modern computer network technology in the C / S (Client/Server) systems technology architecture model to establish network database and realize the sharing of information resources. Based on VB 6.0 and SQL Server 2000 database, The main failures can be Inquiry,including cutters and cutter head devices, cutter head drive system, support system, bridge connecting devices, continuous conveyor system, lubrication system, hydraulic systems, electrical system, water supply system, location-oriented equipment, ventilation system, hoisting tool, material hoists, communication system, the haulage system, information processing system, supporting lining system and other TBM equipment failures diagnosis. At the same time, the in-kind systems photographs, data sheets, related references and video clips, TBM condition monitoring methods.All the history of failure and the reasons for the phenomenon are stored in the system, in oder to learn and analyses In the future.
The system includes six modules such as TBM fault diagnosis knowledge, TBM equipment maintenance order, TBM fault tables, TBM device management, TBM manufacturers. The development of the system interface is friendly, easy to maintain, and meet the basic requirements of the actual teaching and enterprise.
Key words:TBM(Tunnel Boring Machine), fault diagnosis, condition monitoring, management information system
－VI－
目 录
第一章绪论 (1)
1.1 问题的提出及研究意义 (1)
1.1.1 问题的提出 (1)
1.1.2 国内外TBM状态监测与故障诊断技术现状 (3)
1.1.3 国内外用于TBM故障诊断系统软件开发现状 (4)
1.1.4 本论文研究的意义 (5)
1.2 论文研究内容 (6)
1.3 本章小结 (7)
第二章TBM故障诊断与状态监测技术研究 (8)
2.1 TBM的分类 (8)
2.2 TBM构成及其工作原理 (8)
2.2.1 TBM工作循环 (8)
2.2.2 TBM主机系统构成 (9)
2.2.3 TBM后配套系统 (13)
2.3 TBM常用故障诊断技术 (13)
2.3.1 TBM主要的故障特点规律分析 (13)
2.3.2 TBM常用故障诊断技术 (14)
2.4 TBM状态监测技术 (22)
2.4.1 主轴承的监测 (22)
2.4.2 大轴承密封监测 (22)
2.4.3 液压系统监测 (23)
2.4.4 齿轮箱(含大齿圈)监测 (23)
2.4.5 减速器监测 (23)
2.4.6 变速电机监测 (24)
2.4.7 锚杆钻机的监测 (24)
2.4.8 内外机架监测 (25)
2.4.9 胶带输送机(含后配套)监测 (25)
2.4.10 除尘风机监测 (26)
2.4.11 其它 (26)
2.5 本章小结 (26)
第三章管理信息系统开发 (27)
3.1 管理信息系统概述 (27)
3.2 管理信息系统特征 (27)
3.3 管理信息系统的功能 (28)
－I－
3.4 管理信息系统开发重点 (29)
3.5 VB 6.0与管理信息系统开发 (31)
3.6 SQL Server 2000数据库管理系统 (32)
3.7 本章小结 (32)
第四章系统设计所采用的关键性技术 (33)
4.1 故障树分析法 (33)
4.1.1 故障树分析法的概念 (33)
4.1.2 故障树的建造 (33)
4.1.3 TBM故障树的构建 (35)
4.2 C/S(Client/Server，客户端/服务器)架构 (37)
4.2.1 客户端/服务器的启动过程 (38)
4.2.3 客户端的处理过程 (39)
4.2.4 网络的安装 (39)
4.3 ADO技术 (40)
4.4 VB访问SQL Server 2000数据库技术 (40)
4.5 第三方控件技术 (41)
4.6 本章小结 (41)
第五章系统设计 (42)
5.1 系统需求分析 (42)
5.2 组织结构与功能分析 (42)
5.3 系统总体设计 (43)
5.4系统流程 (43)
5.5系统开发 (45)
5.5.1 软件开发环境 (45)
5.5.2 硬件开发环境 (46)
5.5.3 系统结构 (46)
5.5.4 系统特点 (46)
5.5.5 系统主要模块分析与设计 (47)
5.6 系统数据库设计 (59)
5.7 数据安全设计 (63)
5.8 系统开发编程 (63)
5.9 本章小结 (63)
第六章系统运行与维护 (64)
6.1 系统的运行 (64)
6.2 系统维护和改进 (64)
6.3 本章小结 (65)
第七章结论与展望 (66)
7.1 结论 (66)
－II－
－III －
7.2 展望 (66)
参 考 文 献 (68)
附 录 (70)
致 谢....................................................................................................................89 个人简历个人简历、、在学期间的研究成果及发表的学术论文. (90)
第一章 绪 论
－1－ 第一章 绪 论
1.1 问题的提出及研究意义
1.1.1 问题的提出
我国未来20年平均每年有600km 共12 000km 隧道(洞)需要开挖，工程规模大、地质条件复杂，工程施工速度、环保、质量和效益要求高[1]。

传统钻爆法施工技术已经难以适应这一艰巨挑战，只有通过采用新技术，提高机械化水平，特别是利用先进的TBM(岩石隧道掘进机，以下简称TBM)技术，以及充分认识到技术所带来的效益，才能进行长大隧道工程的建设。

TBM 是集机、电、液一体化的机械，要求具有很高的运行稳定性和可靠性。

但是，设备自动化程度越高，故障造成的危害和损失也越加严重。

因此，正确和迅速地判断发生故障的原因并排除故障显得尤为重要。

图1-1为大伙房输水工程2005年11月至2006年9月TBM 施工十大影响因素综合分析图。

由图1-1可以看出，由于设备故障原因而引起的TBM 停机占到13.2％。

TBM
4.4%0.7%8.0%
5.6%
成套设备由主机、后配套系统和辅助设备三大部分组成，包括刀盘驱动、自动推进、步进、机架支撑、后配套、支护、除尘通风、供水排水、通信、监测、数据记录等系统组成。

TBM结构庞大、技术复杂，可同时完成隧道的破岩、支护、喷锚、通风除尘、除碴运输等作业，使隧道工厂化，具有快速、安全、高效、连续的特点。

由于TBM配置的设备数量多、关联性强，任何一套独立设备出现故障将不同程度影响TBM掘进速度关键部位的损坏会导致TBM处于停滞，影响整个工程的进度，还会大大增加工程成本。

影响有效掘进作业率，严重时可能造成重大经济损失。

对于TBM庞大的结构体系，我们必须采取一系列诊断方法，掌握设备的运行状态，运行参数，监测故障的发生部位，故障性质，发展趋势等，并收集一切相关故障信息和可供参考的文献资料对TBM的故障诊断有重要意义。

这些故障信息能及时地、正确地对各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，对TBM设备的运行进行指导，提高其设备运行的可靠性、安全性和有效性，把故障损失降低到最低水平。

通过设备运行状态监测，掌握设备的劣化程度，及时做出调整，缩短故障维修时间，避免长时间停机维修，减少维修费用，充分发挥TBM先进设备的效能、最大限度地满足工程进度的需要。

长期以来，TBM设备故障的排除，依赖于工程师、技术专家的经验或者现场诊断，如果专家不在场，就会延误故障的排除。

用传统的故障诊断方法诊断故障源较困难，费时很多，严重影响设备利用率。

故障诊断信息的管理是设备管理的重要内容之一。

TBM大部分设备处于连续运行状态，工作条件恶劣，故障出现的随机性大，因此，关键设备因故障引起的非正常停机将造成整个生产过程的中断，带来很大的经济损失。

预知故障出现的时间并进行及时有效的排除故障可以减少设备停机时间，从而提高设备运转率，最大限度地减少由于故障造成的经济损失。

国务院《设备管理条例》规定的设备综合管理、或国际上承认的，由英国提出的设备综合工程学(英文原名TEROTECHNOLOGY)，一个核心思想就是全寿命管理，即在设备的规划、设计、制造过程中就要为将来的使用、保养和维修提供便利条件，以期提高可靠性，确保设备全寿命周期费用最低的目标。

根据全寿命管理理论，设计人员应根据故障预见论、故障预测论及故障信息论，在设备的设计阶段就要预见到运行阶段会发生哪些主要故障，对之进行分析找出关键部件和薄弱环节，依据优化理论在设计中考虑给以强化，并为将来现场运行监测数据采集设计布设传感器和相应的检测系统，同时编制检测规程和指
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导性文件，给故障诊断、排除、维修提供便利。

另一方面，现场使用维修人员应参加到机械的规划设计当中，反馈使用中的状况，提出改进设计的建议。

随着先进制造技术、设备状态监测技术以及设备工程学的不断发展，制造、诊断、维修将越来越趋于统一。

未来的制造与诊断、维修工程将是一个考虑设备和零部件设计、制造、诊断和运行的全过程，以优质、高效、节能、节材为目标的系统工程[2]。

据上述问题的分析可见，利用数据库技术，建立一个较为完善的设备故障管理信息系统，对设备故障信息进行分析、预测及有效指导设备维修是非常必要的。

1.1.2 国内外TBM状态监测与故障诊断技术现状
目前国内关于TBM状态监测和故障诊断方面的技术发展很迅速，最初在引黄工程中使用的Robbins公司生产的双护盾TBM，只有温度、转速和液压系统的压力以及电气仪表参数显示，监测技术十分原始，对关键的齿轮传动监测只是每周打开观察窗，在维修的间隙用肉眼从观察孔逐齿观察一次。

但是随着我国TBM在隧道施工中的应用，有的施工单位还具备了专门的监测仪器，定期对TBM的各个部件监测。

例如有振动信号采集仪、故障听诊仪、红外测温仪、快速优质分析仪、润滑油现场快速分析仪、便携式污染度分析仪、分析式铁谱仪、液压系统检测仪、冲击脉冲计等，基本起到对TBM故障的全面诊断。

但是也有单位对设备诊断的重视不够，追求短期效益，许多分析、诊断技术未能应用于工程实例；资金投入少而分散，科研与应用脱节，没有连续性；各研究单位单兵作战，开发的诊断仪器可靠性差，通用性差，没有统一的标准，互不兼容。

关于TBM故障诊断的文献也数不胜数，例如用铁谱技术，根据铁磁磨粒的不同形状变化，对各TBM系统部件将出现的异常状况及时预报，进而对TBM 有效的故障诊断[3]；基于统计学原理、改进的油液铁谱与光谱分析诊断标准用于TBM故障诊断[4].；小波分析、油样分析、振动信号分析等技术在TBM状态监测与故障诊断中的应用等[5]，这些技术也基本都用于施工实践。

提到TBM故障诊断技术的相关的书籍也很多，例如有中国铁道建筑总公司编著的《隧道掘进机施工技术》，刘启山等编著的《岩石隧道掘进机(TBM)施工技术及工程实例》等。

施工单位虽然有国外公司对其生产的TBM的主轴承润滑油、主轴承磨损量、
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润滑脂集中供应系统、油的清洁度、液压油位、油冷却温度、减速齿轮中油位、电气系统等进行监测。

其中部分是在线监测，部分是定期监测。

所有的监测数据都被记录，并给计算机控制中心提供报告，每种故障都能被显示、记录保存。

但这些监测有在外语环境下进行或者需要相关技术人员指导操作，不适合中国的施工状况和地质环境，如操作员工的流动性和技术人员水平的差别、施工场地的岩石状况差异等。

一旦技术人员有重要事离开，监测工作就只能停滞，故障不能及时排除，势必造成停机，影响生产的正常进行，带来巨大的经济损失。

1.1.3 国内外用于TBM故障诊断系统软件开发现状
国内相关设备或类似的设备的故障诊断软件系统已经不少，如山东矿业学院单爱琴等研制的采煤机故障诊断系统，清华大学徐常胜等研制的采煤机故障诊断系统，中国矿业大学陈先中研制的掘进机故障诊断系统，淮南矿业学院李文荣研制的采煤机液压系统故障诊断系统。

这些系统多是只针对掘进机或采煤机某一子系统(如液压系统)建立故障诊断系统。

中国铁道建筑总公司和中铁十八局集团有限公司，在秦岭隧道I线施工过程中，从TBM的原理、构造、使用、维护、修理、施工、配套、组织、管理等各个角度，对TBM进行了全方位的研究，已经得到了许多宝贵的监测数据，总结出了丰富的诊断维修经验和方法，这为研制开发TBM故障查询系统提供了必要的技术支持。

最具代表性的有西安交通大学润滑理论及轴承研究所王成栋等的TBM故障诊断专家系统的设计与实现，整个系统用Delphi6.0编程实现，其中的数据库用SQL.Server 2000建立，专家系统推理机部分则用Visual C++6.0编写为一个通用的Activex控件，便于将来升级，此系统功能可划分为五个方面：诊断对象简介、状态监测、数据处理、故障诊断、安全管理和文献管理。

每一方面，还可以划分得更细，如状态监测包括温度监测、振动监测、噪声监测、油样分析、专项测试和性能测试六部分，其中振动监测不仅有异常征兆分析、同比对照、趋势分析和记事薄，还有信号分析(如功率谱分析、轴心轨迹、相干分析等常用信号分析方法) [6]。

但此系统只对WIRTH的TB880型TBM有详细的诊断功能，由于TBM机型的差异，必须具有针对性才有实用价值，而对Robbins生产的TBM故障诊断系统尚未有专门软件的开发。

在国外发达国家，已研究开发出航空、核电站、汽车、特种工程机械等故障诊断专家系统，但针对掘进机的专家系统尚没有研究。

通过查找文献，Journal
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of the Mining & Material Processing Institute of Japan，Seisuke介绍了应用于TBM 专家系统的性能参数，包括隧道长度、直径、最大曲率、沉降、单轴抗压强度等，经过推理，将渗透率、推力、旋转力等值推荐给用户。

实践应用表明，该系统能够给出准确的隧道参数，特别符合北美和欧洲的隧道。

并发现对于日本的隧道，渗透率的估计值比实际值稍小[7]。

Expert System for Applicability of Tunnel Boring Machine in Japan 中介绍了一种TBM专家系统及其实现方式，该系统可用来评价TBM在隧道挖掘方面的实用性，该专家系统采用Pascal和Basic 编程实现[8]。

Master of Science these supervised by staff of the Section Engineering Geology中介绍了一个用于选择TBM设备的决策支持系统，即根据所要挖掘隧道的情况，选择合适的TBM设备。

其中包括了一个专家系统，该系统主要用在技术可行性研究上，根据实际情况找出最可行的方案，为选择合适的TBM设备决策支持服务，采用LISP语言编写，运行于UNIX系统上[9]。

Engineering Geology Research Focused on Dutch Environment中研究了减少粘土的附着力对TBM掘进的影响，并介绍了一个隧道高级监测咨询系统。

监测咨询系统为一个基于知识的专家系统，它综合应用了预报模型，估计模型，神经网络和模糊逻辑技术，能根据对隧道围岩反应的监测值和预先建立的模型，给出最优的挖掘参数[10]。

Main bearing for advanced TBMs中Bergling，G.Forsberg，J.Hartwig，S.Wohlwend 综合讨论了TBM中润滑油轴承及罩盖设计方法、影响润滑轴承寿命的因素及其运转状态的监测技术[11]。

1.1.4 本论文研究的意义
在现场设备的故障诊断中，专业人员的经验和所掌握的专业知识对快速诊断故障起决定性的作用，但TBM各系统的复杂化和自动化提高，一旦发生故障仅靠一两位技术人员或者专家往往难以很快发现并解决问题，并且由于人是一个复杂的生理机体，TBM施工中，人为差错也时有发生，这些都给迅速恢复系统正常运行增加了难度。

因此十分有必要建立集多专家知识于一体的故障诊断系统，以节省人力，降低成本。

同时，专家系统完整的专家知识库中的知识也为培训现场运行技术人员提供了方便。

本论文开发基于故障树的TBM故障诊断专家系统希望实现TBM设备故障诊断功能，同时通过故障树的引入，描述故障间的因果关系，查出故障失效源和发展趋势，更好的为现场服务。

论文按照实地故障分析图1-2所示[12]，把有关
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TBM出现的历史故障现象和相关TBM专家诊断经验方法进行统计、搜集和整理，有针对性的机型进行资料汇总，包括相关故障的故障现象、故障原因、解决方案、实物照片、说明书资料等进行整理，对各个机型的TBM的故障诊断提供借鉴和指导意义，大大缩小TBM各系统或设备的故障预报和排除时间，对提高TBM工时利用率具有一定的经济效益。

1.2 论文研究内容
本论文以TBM各系统设备为研究对象，参考WIRTH公司的TB880E和ROBBINS公司的264-311型敞开式掘进机，开发一套用于查询、保存和修改的TBM故障诊断管理信息的软件，从而提高TBM设备故障诊断的效率。

论文首先对TBM的工作原理以及工地上常见的故障及其诊断和检测技术进行研究，然
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后用故障树方法对TB880E进行故障分解，最后运用管理信息系统中的结构化开发方法对进行详细设计。

为了资料的共享，同时要求该故障诊断软件必须基于计算机网络。

论文结合TBM结构和故障特点，运用故障树分析方法，基于VB 6.0和SQL Server 2000编程语言开发系统，主要可以查询的故障包括：刀具和刀盘装置、刀盘驱动、支撑系统、连接桥装置、皮带机设备、润滑系统、液压系统、电气系统、供水系统、定位导向设备、通风系统、刀具吊装、材料吊机、通讯系统、拖拉系统、信息处理系统、支护衬砌系统和其他TBM设备故障的诊断。

同时对各系统的实物照片、资料说明书、相关参考文献和视频剪辑、TBM状态监测方法等存储功能，能把历史所有故障原因和现象储存在系统中，以便以后故障分析和借鉴。

系统还包括对数据的添加、修改、删除功能，可以查询关于TBM的故障诊断知识、TBM各系统维修保养规程、TBM故障统计表、TBM主要厂家介绍等功能。

1.3 本章小结
本章首先介绍了在我国大力发展的隧道建设的趋势下提出TBM故障诊断技术研究的重要性，然后通过参考的文献分析了目前国内外TBM故障诊断技术的应用及有关TBM故障诊断系统软件的开发现状，进而提出了论文研究的目的和意义，体现论文创新点。

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第二章 TBM故障诊断与状态监测技术研究
2.1 TBM的分类
掘进机种类繁多，根据不同的参照标准有不同的分类方法，如：
(1)按一次开挖断面占全部断面的份额：全断面、部分断面。

(2)按开挖断面的形状分：圆形断面、非圆形断面。

(3)按开挖断面的大小分：大、中、小。

(4)按成洞开挖次数分：一次成洞、先导后扩。

(5)按开挖的洞线分：平洞、斜洞、竖井。

(6)按开挖隧洞掌子面是否需要压力稳定分：常压、增压。

(7)按掘进机的头部形状分;刀盘式、臂架式。

(8)按掘进机是否带有盾壳分：敞开式、护盾式。

(9)按掘进机盾壳的数量分：单护盾、双护盾。

(10)按掘进机机体与推进机构是联合一体还是分成二体分：整机式、分体式。

(11)特定条件下专用的既定成熟的名称：小炮头掘进机、顶管、扩孔机、竖井掘进机、盾构、双护盾掘进机、全断面岩石掘进机(TBM)[13]。

2.2 TBM构成及其工作原理
本论文主要参考WIRTH公司的TB880E和ROBBINS公司的264-311型敞开式掘进机进行设计，下面以WIRTH公司的TB880E为例介绍TBM的工作原理。

2.2.1 TBM工作循环
TBM在洞壁岩石能自稳并能经受水平(或X型)支撑的巨大支撑力的条件下，它的作业循环如下[14]：
(1)掘进作业过程
伸出水平(或X型)支撑，撑紧洞壁→收起后支撑→起动皮带机→回转刀盘→
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伸出推进缸，将掘进机机头、主梁、后支撑向前推进一个行程。

(2)换步作业过程
刀盘停止回转→伸出后支撑，撑紧洞壁→收缩水平(或X型)支撑使靴板离开洞壁→收缩推进缸，将水平支撑向前移一个行程。

对于双向水平(或双X型)支撑掘进机，除双套支撑可以有较多的支撑位置选择外，其余都和单T型(X型)支撑的掘进机一样。

双支撑中每一支撑都必须能独立完成支撑的作用，也即双支撑中任一个支撑不能工作时，另一支撑都可以承担完成掘进作业的功能。

敞开式掘进机循环作业时必须确保安全，其动作顺序和安全保护按液压系统安全点执行。

2.2.2 TBM主机系统构成
(1)刀具
刀具是TBM破碎岩石的工具，是TBM主要研究的关键部件和易损件。

经过几十年的工程实践，目前公认为Φ432mm的窄型单刃滚刀是最佳刀具。

刀具由轴、端盖、金属浮动密封、轴承、刀圈、挡圈、刀体、压板、加油螺栓等部分组成，有的刀具两轴承间采用隔圈形式。

其中刀圈、轴承、浮动密封是刀具的关键件，刀圈在均匀加热150~200℃后热套在刀体上。

轴承均采用优质高承载能力的圆锥推力轴承，并采用金属密封以确保刀体油液保持一定的压力。

使用这样的措施是为了延长刀具的使用寿命，减少刀具损耗及换刀时间，从而降低成本。

刀具的损坏形式分正常磨损损坏和非正常损坏：
①刀具的正常磨损
用标准刀圈模块测定边刀刀刃磨损12.7~15mm，正刀磨损38mm，其余部分正常，则刀具属正常磨损，正常磨损占全部损坏刀具的90%以上。

②刀具的非正常磨损及其原因[15]
(a)刀圈崩裂：刀圈热处理不当，刀圈刀体紧配合过量。

(b)刀圈相对刀体滑动：刀圈与刀体紧配合量不足，刀具在刀盘安装不当。

(c)刀圈磨成多角形：轴承损坏，刀具无法自转，金属浮动密封损坏并漏油。

(d)漏油：金属浮动密封损坏或加油螺栓失效。

(e)刀圈卷刃：刀圈热处理不当、硬度不足。

(f)刀圈熔化：刀盘水冷却系统损坏。

(g)挡圈断裂：挡圈的半圆环出焊接强度不够。

－9－。