[发明专利]用于盾构机的刀盘设计方法

权利要求书

1.用于盾构机的刀盘设计方法，刀盘包括刀盘外圆、刀盘轮辐、刀盘搅拌、刀具及刀箱，刀盘结合盾构机土仓内的静止搅拌棒，充分搅拌土仓内的渣土，刀盘还结合盾构机进行开挖土体和稳定工作面，其特征在于，所述刀盘设计方法包含有以下步骤：

S1、检测地层的抗压强度和强度特性，根据抗压强度和强度特性设定刀盘可能受到的最大应力，根据最大应力选择制作刀盘的材料，该材料的屈服应力的一半大于刀盘可能受到的最大应力；

S2、检测地层的渗透系数，根据渗透系数选择刀盘结构：当地层的渗透系数小于10^-7cm/s时，选用辐条式刀盘结构，当地层的渗透系数在10^-7～10^-4cm/s之间时，选用板辐式刀盘结构，当地层的渗透系数大于10^-4cm/s时，选用面板式刀盘结构；

S3、估算刀盘的扭矩与推力，采用第一经验公式与第一叠加公式估算刀盘的扭矩，其中的第一经验公式为：

T＝α·D³，

其中，T为刀盘的总扭矩，α为扭矩系数，D为刀盘的外直径，第一叠加公式为：

T＝T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆+T₇，

其中，T₁为刀盘的正面和侧面与开挖面土体的摩擦阻力扭矩，T₂为刀盘背面与土仓内土体的摩擦阻力扭矩，T₃为土仓内刀盘和搅拌棒的搅拌扭矩，T₄为刀盘刀具切削土体时的土层抗力扭矩，T₅为刀盘密封的摩擦阻力扭矩，T₆为轴承的摩擦阻力扭矩，T₇为减速装置的机械损失扭矩；取第一经验公式与第一叠加公式估算结果的平均值作为刀盘的总扭矩；采用第二经验公式与第二叠加公式估算刀盘的推力，其中的第二经验公式为：

F=πD24·pi,]]>

其中，p_i为单位掘削断面上的经验推力，其取值范围为700～1200KN/m³，D为刀盘的外直径，第二叠加公式为：

F＝∑F_n＝F₁+F₂+F₃+F₄+F₅+F₆，

其中，F₁为盾构机四周与土壤间的摩擦阻力或者粘结阻力，F₂为推进时刀盘前端产生的贯入阻力，F₃为作用在刀盘上的推进阻力，F₄为变向阻力，F₅为盾构机内的衬砌与盾尾板间的摩擦阻力，F₆为后配置的牵引阻力；取第二经验公式与第二叠加公式估算结果的平均值作为刀盘的推力。

2.如权利要求1所述的刀盘设计方法，其特征在于，所述刀盘上设置有耐磨检测刀与超挖刀，刀盘上还设置有泡沫及膨润土注入口、以及管路系统，所述管路系统包括泡沫管路、膨润土管路、耐磨检测刀的液压管路、超挖刀的液压管路及其润滑管路。

3.如权利要求2所述的刀盘设计方法，其特征在于，刀盘上设置有至少两个泡沫及膨润土注入口，所述至少两个泡沫及膨润土注入口分别设置于刀盘正面的不同半径处。

4.如权利要求2所述的刀盘设计方法，其特征在于，所述管路系统内置于刀盘。

5.如权利要求1所述的刀盘设计方法，其特征在于，所述刀盘的正面及外缘上均焊接有耐磨板。

6.如权利要求1所述的刀盘设计方法，其特征在于，所述刀盘的中心区域设置有冲洗喷嘴。