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：　　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。

摘要：根据全断面隧道掘进机(TMB)盘形滚刀破岩运动的规律,综合考虑滚刀和掌子面相互的关系,利用空间几何理论以及空间运动学的坐标变换矩阵法建立了盘形滚刀工作刃破岩的运动学模型.采用Matlab软件编程对模型求解,得到盘形滚刀对掌子面的理论压碎轨迹的仿真图形及其破岩刃各点一次破岩弧长分布规律.结合仿真结果对比研究了TBM刀盘上中心刀和正刀的破岩刃弧长分布的规律.随着盘形滚刀刀位半径的增加,滚刀破岩刃一次破岩弧长呈下降趋势,但累计破岩弧长线性增加.盘形滚刀破岩仿真方法有利于对刀具磨损、破岩机理、刀具优化设计及其在刀盘上布局优化的研究.

摘要：通过全断面岩石掘进机盘形滚刀压痕试验及对试验结果进行分析，建立了盘形滚刀推力预测计算公式，并与其它典型盘刀推力预测公式进行了比较，从而为掘进机设计计算提供了依据。

摘要：为防止全断面掘进机滚刀磨损超限、减少刀具检修维护的费用,需要准确地对滚刀磨损进行预测。文章依据磨粒磨损机理和滚刀受力模型,推导了滚刀径向磨损量与贯入度、安装半径、刀盘转速间的数学模型;建立了基于BP神经网络的滚刀径向磨损量预测模型,并采用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)分别对预测模型进行优化;以中国西北地区某TBM掘进工程为实例对预测模型进行验证。结果表明:以掘进机推力、滚刀安装半径和刀盘转速作为神经网络输入节点能较为准确地预测滚刀径向磨损,且该神经网络预测模型有较高的预测精度。最后基于GA-BP神经网络预测模型,采用MATLAB和C#混合编程的方法设计了该预测模型的人机交互界面。

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。