TBM滚刀刀圈与岩石的滑动磨损实验研究

摘要：

硬岩隧道掘进机(TBM)的滚刀刀圈在破岩过程中面临剧烈的磨损,对TBM的掘进效率及施工成本影响巨大.为了深入研究全断面隧道掘进机滚刀刀圈的磨损机理,本文在M-200型磨损试验机上模拟了TBM滚刀刀圈与岩石的磨损行为.基于实验数据,验证了磨粒磨损引起的磨损量与摩擦距离的线性关系,分析了岩石硬度、摩擦系数和润滑对磨粒磨损速率的影响.实验结果表明,在大载荷下,磨损形式将由单纯的磨粒磨损转化为磨粒磨损与疲劳磨损共同存在的形式,并且计算了疲劳磨损量,进而对比了磨粒磨损量与疲劳磨损量的大小.结论:硬度、摩擦系数越大,滚刀刀圈磨损越严重;润滑对降低磨损有重要作用;在大载荷作用下,磨损状态将由磨粒磨损转化为磨粒磨损和疲劳磨损共存的状态.上述研究结果可以为TBM滚刀刀圈设计及施工提供一定的参考.

关键词：滚刀刀圈磨损、磨损实验、岩石硬度、摩擦系数、润滑、磨粒磨损、疲劳磨损

所属期刊栏目：30

分类号：O341;TH117(固体力学)

资助基金：973课题“硬岩刀盘系统动力学行为与设计理论”2013CB035402,863课题“大直径硬岩隧道掘进装备TBM关键技术研究及应用”2012AA041801,国家自然科学基金科学仪器基础研究专款项目No.11127202,国家自然科学基金面上项目11372213

在线出版日期：2015-08-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：289-298