【CE80页】【毕业设计】悬臂式半煤岩掘进机总体及截割部毕业设计说明书.doc文档整理版

隧道全长，海底段长，隧道最深处在海平面下。

这条隧道全部采用掘进机法施工技术。

掘进机在地层深处又要承受个大气压的水压力，同时又要单向作长距离推进，并且掘进机推进速度必须达到月进尺的速度才能在年左右完成。

因此掘进机的构造先进性及其配套设备的可靠性，耐久性均须采用高标准高质量高技术设计和制造，同时在材质方面必须要耐磨耗及耐腐蚀的材料。

所以该隧道的建成标志着掘进机法施工技术的最新水平，也是融合了英美法日德等国家掘进机法施工技术于体的最高成就。

中国全断面岩石掘进机研究开发和制造是从年代中期开始的到目前为止，已生产了台，直径为至的岩石掘进机，先后在很多隧道工程的施工中使用。

这些隧道用全断面岩石掘进机掘进施工基本上都处于工业性试验阶段。

国产机型累计总掘进长度约总之，全断面岩石掘进机已趋成熟并有所发展。

对岩石掘进机制造和施工隧道工程也积累了可贵的经验。

但和国外先进国家相比，中国全断面岩石掘进机还有很大差距。

掘进速度相差两点五倍左右，机械性能隧道施工适应性配套设备设计制造施工操作机械设备维修保养施工管理等都应有待于深入探索和研究。

引进全断面岩石掘进机施工，推动中国隧道的快速掘进的又个施工实例是甘肃省引大大通河入秦秦王川大型跨流域灌溉工程，也是世界银行贷款建设项目。

按世界银行采购指南进行国际竞争性招标。

掘进机经过隧道的施工实践，归纳有以下几点施工安全，施工速度远远超过其他施工方法施工质量好，使围岩始终处于稳定状态。

④长隧道施工综合造价低该机的机械化程度高，施工方便，用的劳动力极少，减轻工人劳动强度，便于施工管理。

迄今为止，中国岩石掘进机包括引进掘进机施工掘进总长度。

可以预见，随着中国国民经济建设的发展，国家的能源交通冶金矿山煤炭工业也需要相应地进行大规模建设。

这些工程大都有相应的隧道洞或巷道，都需要钻爆法和掘进机去开挖施工。

近年来，先进的全断面掘进机在地下工程中愈来愈显示其功能的优越性。

尤其是套简式盾构型岩石掘进机以及相配套的工艺装备，在隧道施工作如开挖出渣衬砌灌浆等平行作业实现次成洞，有效地利用隧道空间，使施工作业达到安全高效和快速施工的目的。

因此，应大力发展掘进机法修建施工隧道，不仅促进中国隧道洞或巷道的快速掘进，而且具有战略性意义。

综上所述是岩石隧道掘进机的现状。

掘进机在用完后也很可能被放弃。

这台掘进机是为了台湾挖掘施工条高速公路隧道而专门制造的。

它在装上船后被运往亚洲的中国台湾省的工地后，在那里重新组装起来。

工作时掘进机的刀盘每分钟转动次，掘进机刀盘上的盘形滚刀把岩石切割或破碎，以达到破岩开挖隧道的目的。

掘进机像甲壳虫设有前后地层支撑器又称撑靴和推进油缸，产生推进力给予掘削刀盘上刀具进行旋转切割和挤压破碎岩石而向前移动。

每小时向前推进最快速度是，进度取决于岩石的性质。

该台掘进机天小时都工作，剥离物必须用三辆货运列车运走。

国际掘进机，盾构机发展趋势国际掘进机盾构机发展趋势是向大小两头发展掘进机盾构机技术水平的提高与工业发展和地下工程的实际需要密切相关。

西方国家在实现工业化的过程中，逐渐掌握了设计和制造技术，而科学技术的进步和大量地下工程投入建设，使得这些技术日臻成熟。

西方国家的企业，在长期从实践到理论再从理论到实践的反复探索过程中，逐渐形成了套针对本国地质条件的设备设计理论模拟试验方法和系统的经验数据，同时也形成了安装和调试的系统技术。

汪建业说，现在国外企业已经做到了可以根据不同的地质情况设计出不同的掘进机或盾构机。

目前，国际上能够设计制造掘进机或盾构机的企业主要有美国的罗宾斯公司德国的海瑞克公司维尔特公司，日本三菱公司。

这些企业都能生产大型装备，最大工作断面达米。

掘进机在做大的同时，也在向小的方向发展。

在极限制造概念的指导下，上世纪年代以来，微型掘进机技术在些发达国家普遍得到应用。

用这种办法，不再需要在地面上安装拉锁，切工作都在地下进行，包括在水下桥下建筑物下开挖铺设更换各种管道。

近年来，西方国家的许多城市通过相关法律，不允许在市内采用明挖方法，从而进步促进了微型掘进机技术的发展。

据介绍，日本企业设计制造小型盾构机水平最高。

他们甚至有成熟的塑料管形成技术，可以做到在掘进的同时，完成制造和埋设地下管线。

岩石隧道掘进机的分类岩石隧道掘进法与以往的爆破法不同，不使用火药，而是在开挖面上连续切削或将岩石先行破碎后掘进的机械，是种新型的隧道开挖施工中专用设备。

它的特点是全断面机械破碎，联合作业连续掘进。

比之常规施工方法，它具有掘进速度快洞壁光滑匀整超挖量小操作安全以及可以大大地降低工人的劳动强度和改善作业条件等系列极为重要的优点。

岩石隧道掘进机可以说是目前隧道开挖施工中种较为理想的专用机械设备。

至今最常用的方法是根据使用目的工程地点开挖对象围岩施工方法等隧道掘进机有各种名称。

掘进机分类按切削方式分类当前世界上使用的隧道掘进机。

可大致分为全断面切削方式和部分断面切削方式两类。

部分断面切削方式是挖掘煤炭用的机械在隧道挖掘施工上的应用。

全断面切削方式般开挖的断面是圆形的。

按开挖地层分类土质隧道岩石隧道目前通用的土质隧道施工专用机械设备的各种型式掘进机分类方法有以下几种根据开挖面上的挖掘方式，可以分为人工挖掘手掘式，半机械挖掘式和机械挖掘式根据切削面上的挡土方式可以分为开放型方式和封闭型方式土体能自立时采用开放型方式。

土体松软而不能自主时则用封闭型方式根据向开挖面施加压力的方式，巷道断面，截割岩石单轴抗压强度达到的重型硬岩掘进机，正是在不断增长的需求和掘进机技术快速进步的前提下提出的。

同过去年研制的掘进机相比，它不是简单的局部改进，也不是以往成功机型的放大或缩小，而是掘进机技术次意义深远的多方面变革。

这是因为它的些关键技术将会推广应用到其他掘进机产品上，进而带动整个掘进机行业的技术进步。

下面根据目前国内外掘进机的发展动态和开发体会，对重型掘进机硬岩切割的关键技术进行初步探讨。

截割能力硬岩切割能力是重型掘进机使用范围受限制的最主要因素，也是重型掘进机研制的核心所在，其能力高低通常有个指标来衡量，即截齿损耗率把生产能力和截割比能耗，其中以截齿损耗率更具决定作用。

在掘进机切割硬岩时，如果岩石硬度高或者研磨性很强导致截齿实际损耗率超过把，那么就会由于高昂的截齿消耗费用，以及经常更换截齿和机器的振动加剧增加的维护费等与钻爆法相比变得不经济。

因此，使重型掘进机的截割能力适应硬岩切割至关重要，为此需要对工作机构的参数选择截割头类型和截割刀具等进行深入研究。

工作参数合理匹配与性能预测在掘进机截割过程中，个最重要且最基本的参数是切削厚度截齿截割煤岩体的深度，与被截割岩石性质不适合的切削厚度只会降低截割效率，增加截齿的磨损，产生更多的粉尘。

在岩石截构各异，形成的力学性质千差万别。

由于切割硬岩的特殊性，在进行硬岩掘进机设计时，针对用户特定地质条件的岩石性质来进行参数选择和匹配是重型硬岩掘进机正确设计的前提。

在针对不同岩石类型，如强度磨蚀性岩石类型等进行截割试验的基础上，结合专用设计软件来进行截割工作参数的优化设计，是使硬岩掘进机达到高截割性能的必由之路。

此外，对设计参数的性能预测是掘进机成功使用的个重要因素。

根据国外研究机构的研究成果，可根据定的预测方程式对截齿损耗率和截割生产能力进行预测。

将所截割岩石的单向抗压强度截割功率掘进机重量截割头直径等参数作为标准化参数。

得出的结论是在截割硬度达到时截齿消耗率达到较经济的水平。

刀具改进设计近年来，科研人员为了提高掘进机截割岩石的能力做了大量的试验研究，比如增加机器的重量，设计坚固的机架，增大截割功率等。

试验表明，制约硬岩掘进的主要因素仍是截齿，由于截齿性能的好坏寿命的长短直接影响掘进机的经济性，因此就需要对截割刀具进行深入研究。

目前，在掘进机上大量使用的带锥形合金头的镐形截齿，由于其所具有的自刃性耐冲击性而得到了肯定，在各种掘进机上被广泛使用并趋于标准化。

另外，通过采用新的焊接技术增大合金头直径和提高截齿根部抗磨性等方法，较大改善了镐形截齿的耐用性。

尽管对镐形截齿进行了深入研究，制造工艺也有了极大的改善，但仍然无法经济地用于研磨性较强的硬岩挖掘。

这是由于当镐形截齿工作时与岩石的接触面积大，在磨损较高的阶段齿尖变钝时，会产生负的后角，大的磨损平面挤压岩石并产生大量的岩粉，工作时需较大的比能，截割效率很低，如果镐形截齿停止旋转，那么其截割性能恶化速度还会加剧。

应该改善刀具的外形设计，使通过刀具转移给岩石的力和能量达到最大值。

最近研制的新型刀具，有美国科罗拉多矿业大学地质机械研究院研制的圆盘截割刀具，还有澳大利亚时代矿业服务公司开发的锒形合金头截齿。

前种刀具通过旋转截割用于硬岩切割，由于刀具的外形尺寸大而掘进机截割头尺寸小使用受到限制后种刀具具有截割比能耗稳定，刀具使用中锐利程度直保持不变，粉尘少震动小块度大的特点，是硬岩掘进机较理想的选择，并具有广阔的使用前景。

截割头类型截割头的设计通常满足以下要求刀具消耗小，受力均匀，稳定性好，截割效率高。

要实现这些要求，主要的设计准则就是每个刀具在截割头旋转周时能够切下相同的物料。

实践表明，在掘进机的横纵轴种型式的截割头中，横轴掘进机更适合硬岩切割。

这是由于横轴截割头截割断面小，同时参加截割的截齿数量少，在机器允许最大工作阻力相同时，就可以采用较大的单刀力横轴截割头截线间距小，可以采用较小的截深，单齿截割阻力就较小，因此横轴式比纵轴式的截割硬度高横轴式前进开切时，由于截割力和牵引力都位于与悬臂轴线相平行的平面内，可以充分利用机器的重量，截割稳定性好，且截齿的受力和排屑效果都较纵轴式好。

工作稳定性和整机的布置稳定性是评价掘进机性能的项重要指标