TBM滚刀刀圈装配最优过盈量研究

茹松楠，温学军，于庆增，何万成，殷 康

（1.国网新源控股有限公司，北京 100200；2.中铁工程装备集团有限公司，河南 郑州 450016）

盾构、TBM 在掘进过程中，在主机推力作用下，刀盘受到掌子面的冲击和摩擦作用，而滚刀刀圈随着刀盘的转动完成公转运动，又要在掌子面上受摩擦力的作用做自转运动，消耗量巨大[1～3]。滚刀刀圈和刀毂之间通过过盈配合的方式连接，滚刀刀圈和刀毂间过盈量的大小主要通过经验判断，其大小直接影响滚刀的服役寿命。国内TBM 领域的专家对滚刀的动态特性进行了研究，刘畅[4～5]等对TBM 刀盘不同位置滚刀动态响应分析特性进行分析；杨扬[6～7]等采用ANSYS 工具对TBM 刀盘动力特性分析；刘洪斌[8～9]等对不同贯入度下TBM 盘形组合滚刀切削性能进行分析。在工程应用中，刀圈和刀毂间过盈量大易导致刀圈内应力大，刀圈在非掘进状态下就可能出现断裂现象（图1）；其过盈量不足，则刀圈和刀毂间产生径向压力小，相同摩擦系数情况下产生的轴向摩擦力小，掘进时刀圈容易发生移位现象（图2）。根据不同直径的滚刀的受力特点，合理设计滚刀刀圈和刀毂之间过盈量，并进行计算与校核非常重要，合理的过盈量可以为刀圈、刀毂加工制造提供依据。

1 TBM刀盘不同位置滚刀受力特点

在TBM 推进系统推力作用下，TBM 刀盘上滚刀受到沿掘进反方向的作用力，结合科罗拉多矿业学院提出的CSM 切割力综合预测模型和NTNU 大学滚刀受力模型，不同位置滚刀受力计算模型如图3 所示。……