掘进机械多刀具组合协调切削机理及刀具布局理论研究

掘进机械是重要的基础装备,其中多刀具组合的切削技术是其关键技术之一。掘进工程机械刀具切削过程中普遍存在刀具磨损、断刀等刀具破损失效严重、排屑干涉剧烈而影响施工效果等问题，需要对多刀具组合切削机理的充分认识，进而完善刀具群布局的设计理论和方法体系。为此，拟通过力学建模、数值仿真、实验研究等技术手段，在对多刀具组合与地质切削机理深入认识和掌握的基础上，结合目前国家需求的基础装备-盾构机刀盘上切刀、滚刀等多种切削刀具的设计，基于刀具切削机理、磨损原则和渣土流动分析，探索研究多刀具组合协同切削的机理，提出适用于地质适应性的刀具布局理论，以增强地质适应性、提高切削效率、提高刀具寿命。研究将为掘进机械中多刀具的设计以及布局提供基础理论依据和方法指导。

掘进机械是重要的基础装备,其中多刀具组合的切削技术是其关键技术之一。掘进工程机械刀具切削过程中普遍存在刀具磨损、断刀等刀具破损失效严重、排屑干涉剧烈而影响施工效果等问题。本项目以力学建模、数值仿真、实验研究为技术手段，结合盾构机刀盘上切刀、滚刀等多种切削刀具的设计，建立了切刀切削受力模型和多刀具组合破岩模型，研究了刀具相位角对切削岩面及岩土破碎特征的影响。依据刀具磨损的等寿命原则，建立了刀具布局和磨损之间的关系，提出确定刀具数量的磨损系数法和掘进系数法，建立了土压平衡盾构刀盘上先行刀的立体布局方法；研究了刀盘开口分布特征对刀盘排渣性能的影响，形成了渣土排泄和流动性的刀具协调设计理论与方法。本项目研究为掘进机械中多刀具的设计以及布局提供了基础理论依据和方法指导。