正滚刀和过渡滚刀在刀盘上的平衡布置方法

摘要

本发明属于全断面隧道掘进机(全断面岩石掘进机和盾构)刀盘设计技术领域，特别涉及正滚刀和过渡滚刀在刀盘上的平衡布置方法。所述方法通过建立辅助方程，来绘制螺旋线，并在螺旋线与各盘形滚刀预设的轨迹圆交点按照一定的顺序安装盘形滚刀。采用本发明所述布置方法可使隧道掘进机刀盘的倾覆力矩降低70％，侧向不平衡力降低50％，从而有效降低全断面隧道掘进机工作时的震动和噪音，改善施工人员的操作环境，提高全断面隧道掘进机工作的可靠性和作业寿命。

主权项

1.正滚刀和过渡滚刀在刀盘上的平衡布置方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定刀盘上正滚刀和过渡滚刀刀间距最大值S_max＝2htanβ，其中，h为盘形滚刀贯入度，2β为岩石剥落角；(2)设刀盘上共有n把正滚刀和过渡滚刀，确定各正滚刀和过渡滚刀在刀盘上的安装半径ρ_i，1≤i≤n；并以刀盘的回转中心为圆心，各正滚刀和过渡滚刀在刀盘上的安装半径ρ_i为半径，画n个同心圆，分别标号为1～n；其中，第i把正滚刀或过渡滚刀与第i-1把正滚刀或过渡滚刀的刀间距记为S_i，且S_i≤S_max，1≤i≤n，则安装半径(3)取l值，l为整数且2≤l≤(n/2)，建立辅助方程：k为整数且0≤k≤(l-1)，式中R₀为距离刀盘回转中心最远的中心刀的安装半径，μ为系数，θ为盘形滚刀在刀盘上布置的辅助相位角；在刀盘上按方程绘制l条θ-R曲线；(4)对l条曲线进行逆时针交叉编号，即：k为整数且时，绘制的曲线编号为2k+1；k为整数且时，绘制的曲线编号为2(k-a)，其中，a为的整数部分；(5)将绘制的l条曲线以刀盘回转中心为对称点，绘制与其对称的l条曲线；将刀盘上相位角相差180°的曲线连通，则刀盘上共有l条连通曲线，编号为<1>～<l>，刀盘被分成l个面积相同的区域；(6)将刀盘上各连通曲线进行分段，定义步骤(4)中绘制的曲线为正段，标为“+”，步骤(5)中绘制的曲线为负段，标为“-”；i为奇数时，第i把正滚刀或过渡滚刀的安装位置为，编号为i的圆与编号为<m>的曲线正段相交的位置；i为偶数时，第i把正滚刀或过渡滚刀的安装位置为，编号为i的圆与编号为<m>的曲线负段相交的位置，其中，其中，b为的整数部分。