盾构机盘形滚刀刀圈表面强化技术的研究进展 被引量：1

1

作者 刘鹏 《机械工程材料》 北大核心 2025年第7期74-79,共6页

在盾构施工中,盾构机盘形滚刀刀圈与岩石直接接触产生巨大接触应力,刀圈表面多为表面疲劳、黏着磨损和磨粒磨损等失效形式,提升盘形滚刀刀圈在极端工况以及复杂地质条件下的耐磨性能是盾构施工需攻克的关键问题。从表面改性和表面涂覆... 在盾构施工中,盾构机盘形滚刀刀圈与岩石直接接触产生巨大接触应力,刀圈表面多为表面疲劳、黏着磨损和磨粒磨损等失效形式,提升盘形滚刀刀圈在极端工况以及复杂地质条件下的耐磨性能是盾构施工需攻克的关键问题。从表面改性和表面涂覆两个方面,综述了近年来盾构机盘形滚刀刀圈的表面强化技术研究进展,重点探讨了梯度硬度技术、激光表面淬火技术、超声喷丸强化技术、离子渗氮技术、激光熔覆技术、等离子堆焊技术、超音速火焰喷涂技术的优缺点,并对盾构机滚刀刀圈未来研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 盾构机 盘形滚刀刀圈 表面涂覆 表面改性 耐磨性能

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盾构机复合材料刀圈圆管三维空间结构增强体设计及有限元模拟仿真分析

2

作者 李斗 李飞 《内燃机与配件》 2025年第24期74-76,共3页

盾构机滚刀刀圈在硬岩及复杂地层掘进中承受强磨损、高冲击及大扭矩载荷,传统金属刀圈难以同时满足高耐磨与高韧性的双重需求。为提升刀圈综合服役性能,本文设计圆管状与正三棱柱状两类三维空间结构增强体,并构建十组不同尺寸参数的单... 盾构机滚刀刀圈在硬岩及复杂地层掘进中承受强磨损、高冲击及大扭矩载荷,传统金属刀圈难以同时满足高耐磨与高韧性的双重需求。为提升刀圈综合服役性能,本文设计圆管状与正三棱柱状两类三维空间结构增强体,并构建十组不同尺寸参数的单胞模型开展ANSYS压缩模拟研究。结果表明:正三棱柱结构增强体的整体力学性能显著优于圆管结构;圆管单胞中,内径9.4 mm、外径14.4 mm的构型抗压性能最优,硬指向性占比达57.41%;正三棱柱单胞中,内边长9.87 mm、外边长18.53 mm的构型承载能力最强,硬指向性占比高达71.65%。本研究成果为高性能盾构机刀圈复合结构的优化设计提供了理论依据与数据支撑。 展开更多

关键词 盾构机刀圈 陶瓷颗粒增强体 有限元模拟 圆管结构 三棱柱结构

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盾构/TBM滚刀刀圈研制进展

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作者 曹玉龙 周霈祁 +2 位作者 唐莉梅 张中心 马崇圣 《特殊钢》 2025年第2期1-12,共12页

盘形滚刀是盾构机的核心部件,也是掘进施工过程最易磨损和失效的部件。滚刀刀圈的磨损主要由磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损三种机制共同组成,其中磨粒磨损和黏着磨损占主要。破岩过程中,强挤压、高冲击作用使得刀圈常发生磨损、偏磨、... 盘形滚刀是盾构机的核心部件,也是掘进施工过程最易磨损和失效的部件。滚刀刀圈的磨损主要由磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损三种机制共同组成,其中磨粒磨损和黏着磨损占主要。破岩过程中,强挤压、高冲击作用使得刀圈常发生磨损、偏磨、卷刃、断裂、崩刃、脱落等失效,刀圈损耗成本占总工程的5%~10%,而刀圈失效引起的维护、检修、更换刀具等又大幅降低了工程施工效率。当前常用的刀圈材料为DC53、H13钢,其耐磨性、抗冲击韧性取决于钢中碳化物类型、形貌、尺寸、数量、分布和基体组织特征。为实现滚刀刀圈性能强化提升,国内外学者围绕刀圈材料成分优化设计、刀圈一次成形制备、感应热处理制备梯度性能刀圈、双金属复合刀圈研制等开展了系列研究,为滚刀刀圈性能强化提供了有力支撑。 展开更多

关键词 盾构刀圈 磨损失效 碳化物 成分优化 复合刀圈

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淬火温度对H13钢性能及残余应力的影响 被引量：4

4

作者 王瑞利 肖娜 《热加工工艺》 北大核心 2022年第16期131-134,共4页

在不同淬火温度下,对盾构刀圈材料高碳H13钢进行热处理,分别对其力学性能、耐磨性能、表面残余应力进行测试,并对金相组织进行观察;分析了不同淬火温度对其表面残余应力、耐磨性能的影响。结果表明:随着淬火温度的升高,高于1060℃时试... 在不同淬火温度下,对盾构刀圈材料高碳H13钢进行热处理,分别对其力学性能、耐磨性能、表面残余应力进行测试,并对金相组织进行观察;分析了不同淬火温度对其表面残余应力、耐磨性能的影响。结果表明:随着淬火温度的升高,高于1060℃时试样表面残余压应力平均值增大趋势明显;温度在1050~1090℃时其耐磨性能较好;高于1070℃时,冲击韧性下降明显;综合分析,淬火温度在1060℃时,试样具有较好的性能及合理的表面残余压力。 展开更多

关键词 盾构刀圈 残余应力 耐磨性能 淬火工艺

原文传递

单胞结构对盾构机复合材料刀圈增强体抗压性能的影响

5

作者 蔡云秀 李斗 李飞 《中国铸造装备与技术》 CAS 2024年第2期50-54,共5页

为明确WC陶瓷颗粒单胞结构对盾构机滚刀刀圈蜂窝结构增强体的抗压性能的影响,利用绘图软件对体积分数为36%WC颗粒(四边形、六边形、八边形)的滚刀刀圈蜂窝结构增强体进行三维空间结构设计,通过ANSYS有限元模拟仿真分析不同单胞结构增强... 为明确WC陶瓷颗粒单胞结构对盾构机滚刀刀圈蜂窝结构增强体的抗压性能的影响,利用绘图软件对体积分数为36%WC颗粒(四边形、六边形、八边形)的滚刀刀圈蜂窝结构增强体进行三维空间结构设计,通过ANSYS有限元模拟仿真分析不同单胞结构增强体的抗压性能。结果表明:WC颗粒体积分数为36%,四边形单胞结构增强体的极限压缩强度为123MPa、六边形的极限压缩强度为125 MPa、八边形的极限压缩强度为121 MPa,体积分数为36%的正六边形蜂窝结构增强体的抗压性能最优。 展开更多

关键词 盾构机刀圈 陶瓷颗粒增强体 有限元模拟 单胞结构 抗压性能

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土压平衡盾构机多级环形刀盘设计 被引量：1

6

作者 廖兆锦 马怀祥 朱齐平 《城市轨道交通研究》 北大核心 2017年第8期126-128,138,共4页

针对盾构机施工过程中容易出现卡盘与结泥现象,设计了具有双刀盘的多级环形刀盘结构,改变了一般盾构机刀盘一体化结构,其中外环刀盘为平顶形,内环刀盘为外锥形。通过对比在锥形刀盘上安装的盘形滚刀和在平顶形刀盘上安装的盘形滚刀与岩... 针对盾构机施工过程中容易出现卡盘与结泥现象,设计了具有双刀盘的多级环形刀盘结构,改变了一般盾构机刀盘一体化结构,其中外环刀盘为平顶形,内环刀盘为外锥形。通过对比在锥形刀盘上安装的盘形滚刀和在平顶形刀盘上安装的盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型,计算内环刀盘合适的外径范围和锥角区间,为今后多级环形刀盘盾构机的研发设计提供理论依据。 展开更多

关键词 盾构机 多级刀盘 环形刀盘 力学模型

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盾构对接新型冻结装置地层加固温度场的演变规律 被引量：1

7

作者 杨坤 胡俊 +3 位作者 曾晖 林小淇 任军昊 王志鑫 《海南大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第2期199-210,共12页

针对埋深大且距离长的盾构对接工况,采用人工地层冻结技术来进行加固,并运用有限元软件ADINA模拟了新型盾构对接冻结加固模型,分析了不同降温计划下温度场发展的趋势及演变规律,探究了结合环形刀盘的新型冻结装置的较佳降温计划和刀盘... 针对埋深大且距离长的盾构对接工况,采用人工地层冻结技术来进行加固,并运用有限元软件ADINA模拟了新型盾构对接冻结加固模型,分析了不同降温计划下温度场发展的趋势及演变规律,探究了结合环形刀盘的新型冻结装置的较佳降温计划和刀盘冻结的范围.结果表明:此新型冻结装置距冻结源越近,则其冻结效果越好;在两冻结装置联合作用下,当刀盘外圈取1 m冻结和采用降温计划5时,该方案的效果最佳并且较经济,此时保护帷幕恰好厚为1.60 m.此研究将丰富和改善地下结构工程的筑建技术,对于国内诸多临海城市,尤其是对含水丰富的软土区域的地下空间开发和利用具有实用价值. 展开更多

关键词 盾构对接 人工冻结 数值模拟 环形刀盘

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盾构盘形滚刀损坏机理的力学分析与应用 被引量：37

8

作者 张厚美 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2011年第1期61-65,74,共6页

文章对盾构盘形滚刀损坏的力学机理进行了研究,应用CSM模型对滚刀破岩荷载进行求解,得到了滚刀损坏的临界最大贯入度和滚刀不能转动(偏磨)的临界最小贯入度计算公式,并对影响滚刀破岩荷载和影响临界贯入度的各种因素进行了分析。为便于... 文章对盾构盘形滚刀损坏的力学机理进行了研究,应用CSM模型对滚刀破岩荷载进行求解,得到了滚刀损坏的临界最大贯入度和滚刀不能转动(偏磨)的临界最小贯入度计算公式,并对影响滚刀破岩荷载和影响临界贯入度的各种因素进行了分析。为便于现场应用,绘制了便于查阅的曲线图,并给出了应用示例。研究结果表明:掘进过程应根据岩石强度和刀具磨损情况的变化调整贯入度范围,其值应控制在临界最小和最大贯入度之间。研究结果对盾构机的现场施工具有指导作用。 展开更多

关键词 盾构 盘形滚刀 滚刀损坏 刀圈偏磨 临界贯入度 切削力

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高品质盾构刀圈材料的开发 被引量：10

9

作者 牛旭斐 王雪 +1 位作者 朱长青 尤晓东 《河北冶金》 2020年第1期9-11,37,共4页

面对不断攀升的盾构机市场需求,为了适应复杂多样的盾构刀圈工况条件,河冶科技在H13盾构刀圈基础上,适时开发了H13E和H418E两种高品质专用刀圈材料。通过合金化设计、控制变形、生产工艺优化,所加工的盾构刀圈杂质含量和纯净度均优于NAD... 面对不断攀升的盾构机市场需求,为了适应复杂多样的盾构刀圈工况条件,河冶科技在H13盾构刀圈基础上,适时开发了H13E和H418E两种高品质专用刀圈材料。通过合金化设计、控制变形、生产工艺优化,所加工的盾构刀圈杂质含量和纯净度均优于NADCA#207标准中对超级H13钢的控制要求;经热处理后,退火组织评级为AS2,在保持与H13类冲击韧性相近的基础上,硬度可达59.2 HRC,磨损量仅0.10 g,更适合应用在极恶劣复杂的硬岩地层环境。 展开更多

关键词 盾构刀圈 H13E H418E 硬度 冲击韧性 耐磨性

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盾构隧道盘形滚刀损坏的原因分析与对策 被引量：25

10

作者 张厚美 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2010年第6期40-45,50,共7页

通过对盾构及TBM盘形滚刀的损坏情况的调查分析,研究了盘形滚刀损坏的主要形式,分析了滚刀损坏的主要原因,提出了减少滚刀损坏的主要措施。研究结果表明:刀圈偏磨、轴承损坏是硬岩中滚刀最常见的损坏形式,滚刀过载是滚刀损坏的主要原因... 通过对盾构及TBM盘形滚刀的损坏情况的调查分析,研究了盘形滚刀损坏的主要形式,分析了滚刀损坏的主要原因,提出了减少滚刀损坏的主要措施。研究结果表明:刀圈偏磨、轴承损坏是硬岩中滚刀最常见的损坏形式,滚刀过载是滚刀损坏的主要原因。导致滚刀损坏的主要环节有三个:设计制造、维修装配、现场使用等。减少滚刀损坏的主要措施有:控制刀具装配质量,根据地层情况合理选用刀具,合理确定掘进参数,及时识别判断滚刀损坏状况以及勤检查、勤更换、勤维护等。 展开更多

关键词 盾构 盘形滚刀 滚刀损坏 刀圈偏磨

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激光熔覆盾构滚刀刀圈在复合地层中的应用 被引量：3

11

作者 张振光 王晓翔 +1 位作者 阿继盛 吴贞号 《中国市政工程》 2021年第1期4-7,83,共5页

随着中国盾构施工的发展,盾构施工面临的地质条件越来越复杂,盾构机的刀具选型和刀具的材质选择也变得越来越重要。通过采用先进的激光熔覆技术,使用镍基碳化钨复合材料粉末,研究开发新型工艺,在盾构机滚刀刀圈上利用冶金制成耐磨性熔... 随着中国盾构施工的发展,盾构施工面临的地质条件越来越复杂,盾构机的刀具选型和刀具的材质选择也变得越来越重要。通过采用先进的激光熔覆技术,使用镍基碳化钨复合材料粉末,研究开发新型工艺,在盾构机滚刀刀圈上利用冶金制成耐磨性熔覆层。耐磨性熔覆层具有超高硬度、耐磨性能优异以及刀具整体韧性好等特性。通过实验室模拟试验和现场实际使用证明,激光熔覆盾构滚刀刀圈在面对复杂地质条件时,能够有效降低刀圈的磨损情况,延长滚刀使用寿命,降低施工成本。 展开更多

关键词 激光熔覆 盾构机 滚刀刀圈 复合地层

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盾构机刀盘变形的修复技术 被引量：11

12

作者 钟志强 《隧道建设》 2010年第5期612-615,620,共5页

主要通过介绍三菱1639#盾构机刀盘变形修复实例,探讨在具备修复空间及技术经济比较合理的情况下,进行刀盘修复时的整体变形控制、外圈环板更换、辅筋板更换及矫正、主筋板矫正以及刀箱矫正定位等技术,总结出大面积变形刀盘的修复关键在... 主要通过介绍三菱1639#盾构机刀盘变形修复实例,探讨在具备修复空间及技术经济比较合理的情况下,进行刀盘修复时的整体变形控制、外圈环板更换、辅筋板更换及矫正、主筋板矫正以及刀箱矫正定位等技术,总结出大面积变形刀盘的修复关键在于控制已变形区域的扩大,为盾构机刀盘修复积累了经验,提供了实例借鉴和解决思路。 展开更多

关键词 盾构机刀盘 变形修复 外圈环板 辅筋板 主筋板 刀箱

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盾构机滚刀的浅议 被引量：1

13

作者 支龙 杨景 《现代制造技术与装备》 2021年第6期154-155,158,共3页

在国家不断推进过江、过海等水底隧道及地铁、公路等城市基础建设中,盾构机的需求量逐年提升。其中,滚刀质量制约着工程的进度和施工成本。因此,从滚刀的结构、磨损、拆解及刀圈的研制等方面进行介绍,可为盾构机的研制生产提供参考。

关键词 盾构机 滚刀结构 磨损 刀圈

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广州市轨道交通十号线盾构刀具改进

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作者 唐欢 《凿岩机械气动工具》 2023年第1期31-36,41,共7页

广州市轨道交通十号线,地质结构以中风化凝灰岩<8H>和微风化凝灰岩<9H>为主,局部为全风化凝灰岩<6H>、强风化凝灰岩<7H>,此外含有少量残积砂质黏性土(砾质黏性土)<5H-2>。本文以十号线某区间为例,对工程... 广州市轨道交通十号线,地质结构以中风化凝灰岩<8H>和微风化凝灰岩<9H>为主,局部为全风化凝灰岩<6H>、强风化凝灰岩<7H>,此外含有少量残积砂质黏性土(砾质黏性土)<5H-2>。本文以十号线某区间为例,对工程难点、盾构机刀具配置进行了分析和改进,使盾构刀具更好适应复合地层的掘进要求,发挥更大的经济效益。 展开更多

关键词 盾构 适应性 滚刀 刀圈

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