盤形滾刀

盤形滾刀是一種破碎堅硬岩石的挖掘工具，安裝於盾構、TBM、頂管等大型非開挖施工設備的頭部，其作用是切割掌子面岩石並將岩石從掌子面上剝落下來。廣泛套用於捷運隧道、鐵路隧道、引水隧道以及城市地下管網施工工。

基本介紹

• 中文名：盤形滾刀
• 外文名：DiscCutter
• 學科：煤炭科學
• 拼音：pán xíng gǔn dāo

釋義

盤形滾刀是一種可更換刀圈的刀具，通常有單刃、雙刃和多刃之分，常以輻射狀或螺旋狀分布裝在盾構機刀盤上。盾構機在千斤頂的壓力下向前掘進，同時盾構機刀盤作旋轉運動，安裝在盾構機刀盤上的刀具在隨刀盤公轉同時，自己在摩擦力和壓力下作自轉，從而利用刀圈刃口對岩石表面產生滾動切削作用。

工作原理

盤形滾刀破岩工作原理可以理解為：掘進時盤形滾刀刀圈先在岩石內擠壓出一個槽，並在槽周圍生成初始的張拉破壞的裂紋，井隨著刀具不斷慣入，刀圈的楔形面對刀圈兩邊的岩石起剪下破壞作用，初始的張拉破壞裂紋會在剪下力作用下沿岩石切線方向持續快速擴張，相臨刀具間的岩石裂紋會產生相互影響，產生進一步的張拉破壞，使相臨切槽之間的岩脊在這種張拉破壞下產生較大的岩塊剝落下來。

安裝在刀盤上的盤形滾刀在千斤頂的作用下緊壓在岩面上，隨著刀盤的旋轉，盤形滾刀一方面繞刀盤中心軸旋轉，另一方面繞自身軸線自轉。盤形滾刀在刀盤的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圓溝槽。當推力超過岩石的強度時，盤形滾刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖貫入岩石，形成壓碎區和放射狀裂紋；進一步加壓，當滾刀間距S滿足一定條件時，相鄰滾刀間岩石內裂紋延伸並相互貫通，形成岩石碎片而崩落，盤形滾刀完成一次破岩過程，見圖1。

特點

盤形滾刀工作時除了要承受刀圈周向的正壓力之外，還受到刀圈切向的摩擦力、以及側向方向上交變應力的作用，受力複雜，工作環境惡劣。地層以及剝落的岩石對刀圈、刀體有著磨削、沖蝕效應，極易造成刀具的早期失效，對刀具的破岩效果和刀具對工作環境的耐受性能以及刀具質量的穩定性提出了極高的要求。刀具的質量直接決定了工程的質量、成本、安全和效率，是隧道及捷運盾構法施工中的核心技術之一。

盤形滾刀組裝與拆卸

在工地現場，盤形滾刀組裝與拆卸通常是在隨機提供的小型刀具維修車間內進行，為了節省運輸時間，刀具車間一般布置在進洞口附近一側。盤形滾刀的刀圈與刀體、軸承內圈與心軸是過盈配合，其組裝與拆卸需要特殊工藝處理。

組裝

1.刀圈、軸承內圈預先分別加熱，使零件內圓受熱膨脹漲大後立即裝配，待零件冷卻後，即能達到預期的過盈配合(具體組裝要求參見產品說明書)。例：羅賓斯全斷面岩石掘進機19in盤形滾刀組裝時，刀圈預先加溫到160℃，隨即裝入刀體；軸承內圈加熱到120℃時裝人心軸；待零件冷卻後，即能達到預期的過盈配合要求。

2.隔離圈的安裝是根據兩個圓錐滾子軸承在刀體內軸承內圈小端端面間間距而定，隔離圈的寬度，需經現場磨配，其寬度公差應小於測量寬度。例：維爾特全斷面岩石掘進機17in盤形滾刀內隔離圈的安裝寬度應小於測量值的0.2mm，裝配後使軸承處於預緊狀態，檢測刀具扭矩在60-80N·m範圍內為合格。

3.維爾特全斷面岩石掘進機17in盤形滾刀，螺釘(在圖2-20，圖2-21，圖2-22中編號均為12)裝配時用密封膠粘結(CASCOK No．119)；刀體內腔注入80%，約730cm潤滑油（型號320），含1%異味劑(Molyvan，1．5L Mystik Jt-7 SAE90-140，1%Molyvan)，當軸承、密封受損，潤滑油溢出時，就能嗅到帶有刺激性的奇臭，警示刀具損壞，可及時更換。

拆卸

拆卸刀圈與軸承時，磨損報廢刀圈用砂輪切斷卸下，軸承內圈由專用台式壓力機壓出。