터널 공학에 사용되는 TBM 커터 디스크의 작동 원리

전체 섹션 암석 터널 보링 머신 (TBM) 은 지하철, 철도, 고속도로, 도시, 수력 터널 프로젝트에서 널리 사용되는 터널을위한 특수 건설 기계입니다.

커터 헤드는 TBM의 핵심 구성 요소로, 굴착, 터널 얼굴 안정화, 진흙 감동 등의 기능을 갖추고 있습니다. TBM 디스크 롤러 커터는 주로 전체 섹션 암석 터널 보링 머신, 방패 TBM 및 파이프 재킹 머신에 사용되는 모든 종류의 터널 보링 머신에 널리 사용됩니다.

Ⅰ. TBM 디스크 커터의 힘과 암석 파괴 메커니즘

각 TBM 디스크 커터는 커터 링 블레이드와 암석 사이의 3 방향 상호 작용으로 암석을 절단합니다.

1. 정상적인 추진력은 굴착 표면을 가리키며 커터 헤드의 추력에 의해 제공됩니다.

2. 접선 압연 절단력은 커터 헤드의 토크에 의해 제공되는 디스크 커터의 접선 방향을 가리킨다.

3. 디스크 커터의 가장자리의 측면 힘은 암석에있는 디스크 커터의 압착력과 TBM 롤러 커터 헤드의 회전 원심력에 의해 발생합니다. 커터 헤드의 중심을 가리 킵니다. 커터 헤드의 중심을 가리키며 작은 값을 가지고 있습니다. 그것은 다른 두 힘과 동일한 크기에 속하지 않으며 일반적으로 고려되지 않습니다.

커터 헤드가 작동 중일 때, 디스크 커터는 먼저 굴착 표면과 접촉하고 추력의 작용으로 암석 표면에 가압됩니다. 커터 헤드의 회전으로 TBM 디스크 롤러 커터는 한편으로는 커터 헤드의 중심축을 중심으로 회전하며 동시에 자체 축을 중심으로 회전합니다.

TBM 디스크 커터는 커터 헤드의 추력과 토크의 공동 작용으로 손바닥 표면의 일련의 동심 홈을 절단합니다. 커터가 회전하고 암석을 누르면 TBM 디스크 커터가 암석에 압출, 전단 및 인장 균열과 같은 포괄적 인 효과를 생성합니다. 이렇게 형성된 슬래그는 분쇄된 몸체, 찌그러진 몸체 및 암석 조각으로 구성되며, 각 부분의 비율은 암석 특성, 커터 링 기하학, 밀기 압력 및 커터 간격에 따라 달라진다.

Ⅱ. 커터 헤드에 TBM 디스크 커터의 배열

1. TBM 커터의 레이아웃 분석

커터 헤드에 TBM 디스크 커터의 배열은 특정 기계적 및 기하학적 법칙을 충족해야합니다. 일반적으로 일반 레이아웃은 다음 요구 사항을 충족해야합니다.

가능한 한 디스크 커터와 커터 플레이트가 균일 한 힘을 얻도록하여 큰 베어링의 반경 방향 하중이 0 이됩니다.

전면 커터는 후방 커터를위한 암석 파손 표면을 제공하여 연속적인 암석 파괴를위한 전면 및 후면 커터를 형성해야합니다.

따라서, TBM 디스크 커터는 일반적으로 커터 헤드 상에 단일 또는 이중 나선형 모드로 배열되고, 인접한 커터는 일정한 위상차로 배열된다.

TBM 커터 디스크일반적으로 싱글 디스크, 더블 디스크 및 트리플 디스크의 세 가지 유형이 있습니다. 커터 헤드에 TBM 롤러 커터의 배열은 순차적 암석의 형성을 촉진해야합니다.

이중 디스크 커터와 트리플 디스크 커터는 암석 파괴를위한 모든 TBM 롤러 커터의 요구 사항을 잘 충족시킬 수 없으며 고르지 않은 마모가 발생하기 쉽습니다. 커터 힘과 커터 낭비가 악화되므로 페이스 커터와 게이지 커터는 가능한 한 단일 디스크 커터를 선택해야합니다.

그러나 커터 헤드의 공간을 절약하기 위해, 쉴드 머신과 터널 보링 머신은 대부분 커터 헤드 중앙에 더블 디스크 커터 또는 트리플 디스크 커터가 장착되어 있습니다.

2. 디스크 커터 간격을 결정하는 원리와 방법

공구를 배열하기 위해 어떤 방법을 사용하든, 커터 간격은 고려해야 할 첫 번째 기술적 문제 중 하나입니다. 커터 간격을 고려하는 두 가지 방법이 있습니다.

(1) 동일한 기계에서 커터 간격은 변경되지 않으므로 암석 강도의 변화에 적응하기 위해 tbm 커터 헤드의 추력을 변경합니다.

(2) 동일한 커터 헤드의 커터 수를 늘리거나 줄이거 나 각 디스크 커터의 커터 링 수를 변경하여 암석 강도에 맞게 커터 간격을 변경합니다.

첫 번째 고려 방법은 간단하고 실용적이며 많은 응용 프로그램이 있습니다.

Th 고려E 커터 헤드 공간, 혼합 지층에서 굴착 할 때 커터 간격의 선택 원리는 일반적으로 다음과 같습니다.

(1) 센터 커터가 거의 없을 때 최적의 커터 간격에 따라 배치됩니다. 이들은 종종 TBM 롤러 커터가 터널링 공정 중에 직면할 수 있는 어려운 절단 조건을 보상하기 위해 비교적 작은 커터 간격을 갖도록 배열된다.

(2) 프론트 커터 사이의 거리는 50 ~ 120 mm입니다. 부드러운 암석 층의 경우 큰 가치를 지니고 단단한 암석 층의 경우 작은 값을 취합니다.

(3) 터널이 주로 부드러운 바위로 구성되고 소량의 단단한 바위가있을 때 커터 간격은 부드러운 바위에 따라 선택됩니다. 단단한 바위 부분을 파낼 때 터널링이 느려질 수 있습니다.

(4) 터널이 단단한 암석에 의해 지배되고 중간 단단한 암석이있는 경우, 커터 간격은 둘 다 고려하는 원칙에 따라 선택되어야한다.

(5) 게이지 커터는 커터 헤드의 바깥 쪽 가장자리에 있으며 고속과 심각한 마모가 있으며 최적의 커터 간격에 따라 거의 배열되지 않습니다.

고강도, 내마모성 및 디스크 커터의 기타 기술의 포괄적 인 활용으로 절단 깊이가 크게 향상되었습니다. 그러나이 시간에 필요한 임계 추력을 달성하기 위해서는 커터 사이의 거리를 적절히 확장해야합니다. 그렇지 않으면 TBM 롤러 커터가 이전의 최적 영역에서 작동하게됩니다.

터널 건설에서 커터 헤드는 일반적으로 터널 보링 기계의 헤드로 알려진 가장 중요한 핵심 구성 요소 중 하나입니다. 커터 헤드의 관리는 전체 프로젝트의 성공 또는 실패, 프로젝트 비용의 투자 및 프로젝트 기간의 보장을 직접 결정합니다.