刀具维修与维护PPT课件.ppt

刀具的维修和维护 2020 3 19 1 1 盾构机刀具的分类 目前我们使用的刀具一般分为两大类 刮刀 滚刀 2020 3 19 2 刮刀具 刮削刀具是指只随刀盘转动而没有自转的破岩刀具 刮削刀具的种类繁多 目前盾构掘进机上常用的刮削刀具类有边刮刀 刮刀 齿刀 先行刀 贝壳刀 鱼尾刀等 2020 3 19 3 滚动刀具 滚刀 滚动刀具是指不仅随刀盘转动 还同时作自转运动的 破岩刀具 根据刀刃的形状滚刀可分为 齿形滚刀 钢齿和球齿 盘形滚刀 钢刀圈滚刀和球齿刀圈滚刀 2020 3 19 4 根据安装位置滚刀可分为 正滚刀 中心滚刀 便滚刀 盾构掘进机滚刀主要是盘形滚刀 盘形滚刀又有单刃 双刃和多刃 根据刀刃外径的大小 又分成13 15 17 19等规格 目前我们用的是17寸 2020 3 19 5 2 刀具的结构 材料和工作原理 2 1滚刀 滚刀结构如图所示 它们主要由刀圈 刀体 套 刀轴 轴承 金属浮动密封环 刀盖 座 及联接螺栓等件组成 滚刀的内部结构 滚刀的内部结构是保证滚刀工作时正常旋转的关键 通常是由轴承 密封 润滑油脂组成 2020 3 19 6 刀具安装结构 安装结构是为了把滚刀即方便又可靠的安装在刀盘上 常用的安装形式如下 2020 3 19 7 刀具刀圈结构形状 刀圈是用来破岩的 通常有齿形和盘形两大类 每一类往往又有多种不同的刀刃形状 如下图 2020 3 19 8 刀圈的材料 根据刀圈的工作条件 刀圈材料应满足以下性能 1 高的屈服强度 避免刀刃端在高应力下压溃变形 2 足够高的硬度 增加耐磨性 减少刀圈磨损 3 良好的冲击韧性 提高材料裂纹扩展功 防止刀圈断裂 4 良好的抗回火性能 提高材料的热稳定性 保证刀圈在热装和滚压岩体过程中不降低硬度 5 良好的热加工和冷加工的工艺性能 材料成本低 制造方便 提高产品合格率 目前的滚刀刀圈有两大类 整体耐磨钢材料和镶有硬质合 金球齿的刀具材料 2020 3 19 9 盘形滚刀工作原理 滚刀在推力和和滚动力 转矩 的作用下 推力使刀圈压入岩体 滚动力使刀圈滚压岩体 通过滚刀对岩体的挤压和剪切使岩体发生破碎 在岩面上切出一系列的同心圆 见图 2020 3 19 10 2 2刮刀 刮刀是由刀体和刀刃组成的 有的刮刀是与刀盘螺栓连接的如边刮刀 有的刮刀与刀盘的连接有焊接如先行刀 有的刮刀是插销接如正面刮刀 替换滚刀部位的齿刀 切刀 鱼尾刀与滚刀的安装方式相同 2020 3 19 11 刀座有的是与刀盘成一体的 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 刀刃与刀体的的连接是关键 具体工艺有钎焊 镶嵌和镶嵌焊 钎焊时 焊料和焊接方法 工艺是很关键的 焊料有铜基和银基两大类 焊接方法有高频焊和真空焊等 刀体对硬质合金刀刃起支撑和保护作用 要有足够强度和耐磨性 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 其大小和形状根据部位 作用 地层设计 2020 3 19 12 刮削类刀具的工作原理 在推力的作用下 刮刀嵌如岩渣或岩层中 刀盘带动刀具转动时刮削岩层 在掌子面形成一环环犁沟 特点是效率高 刀盘转动阻力大 在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖 渣土随刮刀正面进入渣槽 2020 3 19 13 刀盘上三个不同的区域 中心区 正面区 边缘区 因其承担的破岩量和刀具的受力特性差异 刀具的性能也有差别 中心区 该区是刀盘的中心 特点是空间小 滚刀的转弯半径小 所以滚刀滑动加滚动 承受轴向力大 所以中心刀与正滚刀有如下差别 成组安装 有两个一组和四个一组 密封形式 单密封环与轴承或刀体配对 轴承型号 轴承常选用大角度的 且预紧力也大要求刀圈韧性更高些 3 刀具位置的差异性 2020 3 19 14 正面区 该区处于中心区和边沿区之间 工作时刀具正对着掌子面 有一定的转弯半径 是以所谓的纯滚动工作 又有足够的布置空间 该区的刀具称为正滚刀 在刀具掘进中 纯滚动无论是刀具轴承寿命还是刀圈寿命都比较高 所以正滚刀寿命也相对较长 边缘区 该区位于刀盘的边沿 其刀具不但承担的破岩量大 且刀具受力复杂 还要保证开挖直径 刀圈所用磨损量较少 由35降到15 所以 常常布刀量要多 刀间距减小 有些公司还对刀圈形状和刀体进行特殊处理 作成专用边滚刀 但边滚刀寿命还是较低 2020 3 19 15 4 刀具的失效形式 4 1刮刀的失效 1 正常磨损 2 刮刀刀刃崩裂 在硬岩掘进中 滚刀磨损太大 刮刀直接切割未经滚刀破碎的硬岩 在硬岩中掘进时 转速太快 突遇硬岩 冲击造成刀刃崩裂 在硬岩掘进中 进刀太深等原因造成刀刃崩裂 3 刮刀刀体断裂 刀体本身的强度和韧性不够 进 刀太深 4 刮刀掉齿 合金刀齿的焊接工艺不过关 刮刀突 遇硬岩 2020 3 19 16 2020 3 19 17 4 2滚刀的失效形式主要是刀圈磨损 也有轴承 密封早期失效 刀圈断裂现象 刀圈的正常磨损 非均匀磨损 偏磨和弦磨 滚刀刀圈周边各部位的磨损程度不一致 有单边偏磨和多边偏磨 单边偏磨一般是滚刀不转造成的 多边偏磨则是滚刀时转时不转造成的 造成滚刀不能连续转动的原因除刀具制造方面外 主要和地层及刀具配置 盾构操作有关 刀圈崩块 断裂 滚刀刀圈在掘进过程中刃口位置崩块 开裂甚至从刀体脱落 这和刀圈制造技术 地层条件和应用都有关系 要区分分析 2020 3 19 18 刀圈崩裂 刀圈偏磨 刀圈正常磨损 刀圈弦磨 2020 3 19 19 轴承或密封损坏 轴承是刀具上的一种重要组件 对刀具掘进运转的可靠性和刀具的消耗具有特别重要的影响 正常使用状态下 大部分刀具轴承的寿命可达到900小时左右 但在施工过程中 由于各种原因的影响 轴承会发生早期损坏 主要损坏形式为剥离 滚道或滚动体表面剥离 呈凹凸状 保持架破坏等 主要是刀具装配不到位或零部件性能 精度不合格造成的 刀体与刀盖之间的浮动密封失效造成刀具漏油 泥沙进入刀体内影响轴承 造成刀具密封失效的原因很多 通常与刀具零部件的自身质量和装配质量 刀具的使用工况和所掘进的岩石条件等因素有关 2020 3 19 20 5 刀具的检查 5 1在掘进中过程中检查刀盘刀具 刀具是易损件 因此必须进行定期检查 维修保养 使刀盘及刀具保持完好状态 在进行刀盘维修保养时 需认真彻底 损坏的刀具应该及时更换 由于刀具的布置是相互保护的 如果某把刀损坏了没有及时发现并更换 特别是在硬岩地层或磨砺性大的地层 继续掘进很可能造成成片的刀具损坏甚至刀盘损坏严重影响掘进 对于不具备开仓条件 但恰恰是这类地层 刀具适应性较差 刀具寿命较短或非正常刀具损坏越经常发生 这种情况下我们应该建立严格 完整的刀具 检查 更换制度 如采取刀具磨损检测装置 带压进仓 事先加固等措施保证刀具检查和更换制度的执行 因不重视刀具检查 未能及时更换刀具造成刀盘磨损而停机 2020 3 19 21 5 2成品刀具的检查 对于新购的刀具或返修的刀具 要检查刀具的密封情况 刀圈的硬度及磕碰损坏情况 刀具的启动扭矩数值 6 刀具的拆卸及安装 刀具现场的维修除要有专人负责 具有专用拆装工具 严格的拆装工艺规程 检验 记录规定外 特别强调如下 1 重复使用零件严格按新件标准检验 特别是轴承和旋转密封这样的关键件 用肉眼看可能没问题 但实际上已报废了 不要因省小钱而废大钱 经常有因螺丝 密封等小件质量问题造成整个刀具报废的 2020 3 19 22 2 装配过程中 对热装件严格控制加热温度 对紧固件严格控制紧固力矩 选用的刀圈要能满足工程地质实际需要 焊挡圈时一定要保证不在刀圈上点火 3 由于滚刀静转矩 可针对不同地质调整 对整个滚刀的使用性能影响很大 一定要认真调整 如果太大 岩