摘要：掘进机盘形滚刀的刀刃角设计基础是基于内刃压痕试验。盘形滚刀的整体结构对称于刀刃平面,这种设计具有一定的现实缺陷,会出现偏磨和侧滑现象。本文利用3D软件对非对称刃形的滚刀进行建模,对掘进机盘形滚刀的几何结构进行了设计与分析。对刀刃角度目前的设计理论进行了梳理分析,研究不同刀刃角在破岩过程中的优势,试验验证偏磨和侧滑失效现象。在不同地质条件项目测试,实验数据与理论数据进行对比,且对在正安装下不同刀刃角滚刀进行对比分析。对称型刀刃滚刀与同刀位非对称型滚刀相比磨损量较大,不同地质条件下不同刀刃角磨损量表现各异,因此要针对不同的地质条件选择适合的盘形滚刀刀刃角。

摘要：基于北京工业大学机械破岩平台,对泥岩和青砂岩组合的复合岩体进行盘形滚刀线性切割试验,探索盘形滚刀破岩后的岩渣特性与贯入度的关系。试验过程中设置6组不同的贯入度(1.0 mm、3.0 mm、5.0 mm、7.0 mm、9.0 mm和11.0 mm),收集不同贯入度下滚刀破岩产生的岩渣,使用Rosin-Rammler函数分析岩渣数据,引入特征粒径理论分析滚刀破岩时的最优贯入度,提出一种基于特征粒径理论确定最优贯入度的方法。通过对比分析,发现利用特征粒径理论得到的最优贯入度与通过比能得到的最优贯入度一致,验证了所提方法的有效性,且该方法更为直接、方便。

摘要：盘形滚刀的垂向振动对于全断面隧道掘进机的贯入度和破岩效率有一定的影响,为了研究影响滚刀垂向振动的因素,首先建立盘形滚刀垂向三自由度振动模型,得到盘形滚刀刀圈与刀体、圆锥滚子轴承和刀轴的等效质量和刚度,利用MATLAB软件对该振动模型进行仿真,得到滚刀各部分的振动位移,并通过试验得到滚刀各部分振动位移与仿真的结果趋势一致。结果表明:滚刀的刀圈加刀体的最大振动位移量为2.8×10^-4 m,轴承最大振动位移为2.1×10^-4 m,当滚刀的轴承刚度增大3倍时,各部分最大振动位移减少约50%,增大刀圈刀体刚度时,各部分最大振动位移减少约12%,盘形滚刀减振需要增加轴承和刀圈刀体的刚度。研究结果为盘形滚刀的振动测量提供了一种有效方法,对滚刀的设计具有重要的指导意义。

摘要：盘形滚刀地质适应性设计是隧道掘进机(TBM)刀盘设计的重要环节,直接影响TBM的整体掘进效率。滚刀匹配设计的关键是通过滚刀性能评价选择适宜的滚刀尺寸。本文提出一种基于多准则决策的新型评价方法用以确定滚刀尺寸,以不同型号滚刀为设计对象,建立滚刀性能评价递阶层次模型,采用层次分析和物元理论计算滚刀性能指标权重值,并通过模糊综合评价法和模糊TOPSIS决策法对不同型号滚刀性能进行综合评判与决策。将滚刀地质适应性设计方法应用于某水利工程TBM刀盘正面滚刀设计,结果表明该方法有效可靠,可为刀盘设计过程中滚刀性能评价和匹配设计提供一定理论依据。

摘要：盘形滚刀破岩的一维模型是研究盘形滚刀破岩的基础.已有理论研究成果给出了盘形滚刀推力预测公式,已有压痕试验成果不仅给出了盘形滚刀推力预测公式还证明了存在破岩比能最小的刀间距.这些研究成果都是在正安装盘形滚刀条件下做出的.通过对比外倾安装和正安装盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型,应用塑性理论证明了外倾安装盘形滚刀比正安装盘形滚刀的破岩比能低.以某实际TBM工程为例,发现,就单把盘形滚刀而言,外倾安装的盘形滚刀比正安装盘形滚刀破岩比能最高可降低11%以上,最低也可降低2.3%;还发现盘形滚刀轨迹圆半径越小,采用外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量越大;盘形滚刀半径越大,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大;盘形滚刀切深越小,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大.此结论将为盘形滚刀的设计和应用提供有价值的参考.

摘要：文章在分析温度对于岩石的影响以及在温度场作用下岩石内应力分布情况的基础上,通过设计加热实验装置实现温度-应力耦合作用下盘形滚刀的破岩效果研究,其中加热装置设计、温度场对于岩石的影响为设计的重点。文章采用ABAQUS软件分析模拟了温度对于岩石的影响以及在温度场作用下岩石的内应力分布情况。结果表明,此实验装置的设计对于研究岩体力学属性的影响规律、提高破岩效率、增强地质适应性、延长滚刀使用寿命等方面具有重大意义。

摘要：分析盘形滚刀在破岩过程中滚刀的受力,论述了盘形滚刀磨损失效的常见形式,并利用ANSYS有限元软件,通过构建盘形滚刀破岩有限元模型,发现盘形滚刀刀圈半径、刀刃宽度、刀间距与切削深度是盘形滚刀磨损的主要影响因素。在对滚刀优化设计时,建议要结合盾构机盘形滚刀磨损影响因素提出可行性方案,保障盾构机后期有效运行。

摘要：　　本文主要讨论滚刀问题.滚刀已经成为TBM设计中的一个关键要素,以便在硬岩地层和夹有硬质材料的混合地层中实现较高的掘进速度.盘形滚刀由James Robbins于1956年首次推出,以后成为Robbins公司开发硬岩TBM系统的一个关键要素.……

摘要：为研究滚刀振动特性,建立了滚刀垂向和轴向振动模型,求出了滚刀上三个节点在垂直和轴向的动力学参数值,得到了滚刀各节点振动的位移~时间曲线。研究发现,节点2即轴承的连接等效刚度增大一倍,各节点振动幅值降低约25%;当节点1即刀圈的等效质量与外载荷分别增大一倍,各节点振动幅值均增大一倍,因此要降低滚刀振幅需要增大圆锥滚子轴承刚度、减小刀圈质量（保证刀圈强度）、降低外载荷。

摘要：岩碴大小及粒径分布是联系机械掘进参数与岩石性质的重要指标。依据盘形滚刀切割岩碴形成机制,分析岩碴尺寸组成及形成特点。基于现场掘进试验,按不同岩性和掘进机不同推力水平,分组获取岩碴试样,对其进行尺寸量测与筛分试验,取得大量的岩碴尺寸数据,并运用概率统计理论对泥岩、砂岩的岩碴尺寸进行分布拟合检验;随后对实测岩碴粒径分布进行计算并与理论分布模型(对数正态分布函数和Rosin-Rammler分布函数)进行对比分析。在岩碴尺寸分布、粒径分布及其与机械参数的关系等方面取得一些有益的结论,对改进掘进机设计及提高掘进效能具有一定的参考意义。