TBM刀具

TBM刀具检修工艺的完善中铁十八局集团有限公司隧道工程公司周雁领齐梦学TBM（隧道掘进机）作为长大隧道施工最有效的大型综合机械，使用刀盘直接接触掌子面进行破岩，因此安装在刀盘上的刀具的使用和维修情况直接影响了隧道施工的进程，同时，刀具的消耗也是TBM施工成本中所占比例最大的项目之一，要从维修刀具的可靠性来提高掘进速度、从降低消耗来降低掘进成本。

原技术文件中的检修工艺过于简单，必须根据施工中出现的各种情况，具体问题，具体分析，区别对待，对TB880E型掘进机17＂盘形滚刀的检查和维修继续进行全面而深入的研究与总结，并用以指导TBM掘进施工。

一、刀具检查维修要达到的目的刀具经检查维修后，达到安装后在掘进过程中不出现因检修不当产生的故障，造成停机更换。

从统计角度讲，维修刀具产生故障的比例不应超过5%，以减少对TBM利用率和掘进速度的影响。

1、通过对刀具的检查与维修，分析刀具及其零件的生产质量、前期检修的质量、刀具安装存在的问题、地质变化和TBM操作等因素对刀具损坏的影响，及时提出分析及反馈意见。

2、刀具维修中，不可盲目更换零部件，对损坏的零件要修复，既要保证维修刀具的质量，又要严格零件报废条件，作到物尽其用、节约成本。

二、维修前的刀具清理与检查从刀盘上更换下的刀具，要及时进行清理，将表面粘渣，尤其是对内六角扳手孔内的粘渣及滑动密封腔内的灰渣要仔细进行清理。

清理完成后进行以下项目的检查，其结果记录在《刀具维修检查》表中：①查刀具编号，并按编号进行登记，不清晰者，确认后补作。

②检查外表，是否有漏油、刀圈偏磨、端盖螺栓松动或丢失、挡圈丢失和断裂、M24螺孔损坏和螺栓断裂等异常情况存在。

③检查刀圈的磨损量，用专用刀具卡规测量，倾斜状磨损的刀圈要测出最大与最小值。

④检查刀具轴承扭矩大小和转动是否均匀。

检查扭矩前，一定要将密封腔内的渣土用高压风清理干净，检查扭矩应转动360度以上，凡有手感振动者为转动不均匀。

三、刀具维修检查项目的制定根据刀具使用卡片（记录每把刀上机掘进过程和刀具的维修过程）、刀盘日常检查记录（记录刀具在刀盘上工作中发生过的漏油、螺栓松动等异常情况）和刀具维修前的检查记录制定各刀具的维修项目，并标记在刀具上。

刀具维修分为解体维修和不解体维修，刀圈切割更换与不更换及特殊部位的损坏（如螺栓孔损坏等）修理等几类。

1、刀圈的更换标准①正刀刀圈磨损量>30mm、磨损量<30mm但移位>5mm，边刀及中心刀磨损量>20mm，刀圈断裂、崩刃，更换新刀圈；②正刀刀圈磨损量<30mm、边刀及中心刀磨损量<10mm的刀圈应保留再使用。

留用刀圈的刀具，若挡圈有丢失、断裂者，应进行相应的维修。

焊接正、边刀挡环时，要使用铜垫，用3.2mm焊条小电流进行焊接，焊加强铁时，要与刀圈有3mm的间隙。

2、刀具的不解体检查维修条件具备以下条件的刀具可不进行拆卸检查维修：①正、边刀扭矩在30N.m至80 N.m的正常范围内，转动均匀；②正刀轴承运转小于900h，边刀轴承运转小于300h；③上次拆卸检查后正刀运转小于300h，边刀运转小于150h；③正、边刀的挡圈、端盖螺栓、M24螺孔等均完好。

3、刀具的解体检查维修条件①正刀轴承运转≥900h、边刀轴承运转≥300h时，拆卸更换轴承；②上次拆检后正刀运转≥300h，边刀运转≥150h，再次进行拆卸检查维修；③正、边刀扭矩小于30N.m或大于80N.m，转不动或转动不均匀者，都应拆卸检查修理；④刀具漏油的，应拆卸检查原因，进行修理；⑤端盖固紧螺栓松动或断裂及M24螺孔损坏和有断螺栓不能取出者，要拆卸检查维修；⑥中心刀正常磨损一个刀圈后，都要进行拆卸检查，轴承报废视检测损坏情况而定。

具备以上条件的刀具要进行拆卸检查维修。

刀具拆卸后，要进行全面检查，更换不可靠零件、橡胶圈和润滑油，恢复轴承扭矩，提高刀具性能的可靠度。

拆卸检查过程中，每拆卸一个零件，都应对零件进行检查，对异常损坏要进行分析和维修或更换，并进行记录。

4、端面密封环的检查维修与润滑油的更换拆开刀具后，首先检查刀具的油量和油中是否有铁末等杂物，把刀具内的油量分为油满、有油，油尽（油干）几种状态。

油满而油中无铁末者，说明端面密封处于良好状态，可继续使用，但要更换橡胶圈。

对油中有铁末和油已经有流失的密封状态，其密封的金属环不能直接使用，修理后可再使用，橡胶圈则应报废。

对刀具拆卸后刀体腔内有石渣、泥浆且密封金属环已断裂或碎为几段、橡胶圈撕裂的情况，端面密封报废，并应仔细分析其损坏原因。

根据施工中得出的经验，正常使用的刀具换油周期定为300小时，这样可使换油和密封环及轴承的检查同时进行；对异常损坏的刀具，如漏油、偏磨等情况每次拆卸修理时都要更换新油。

在加入润滑油的同时，还应加入3～5ml异味剂，这对刀具在掘进中漏油有灵敏的警示作用。

5、轴承的更换与维修及扭矩的恢复①检查发现油中有铁末和沙粒时，要仔细检查轴承，一般都要更换轴承；②滚动体、外圈滚道、内圈滚道上有大于2×2mm面积剥落时，应更换轴承；③轴承滚柱的大端崩块，应更换轴承；④轴承内外圈断裂或有裂痕时，应更换轴承；⑤轴承外圈滚道产生波状变形（用手触摸检查外圈滚道时，有明显的波状感）、检测隔离环厚度以调整轴承扭矩时百分表跳动大于0.15mm，这两种情况都应更换轴承；⑥刀具轴承预紧的转动扭矩修复轴承的预紧扭矩正、边刀为40—80N.m，中心为60—120 N.m。

控制扭矩用隔离环的厚度，根据百分表测得的数据，经查表可得，磨制时，应控制平行度，偏差不应超过0.015mm。

经过使用运转后的刀具，扭矩一般要降低。

拆卸检查刀具时，要检测隔离环厚度，一般是减薄隔离环，以增加扭矩，恢复刀具轴承的预紧度。

6、刀体的维修①刀具严重偏磨，刀体外表面 6、4严重损坏时应报废；②边刀刀体的刀圈轴向定位挡肩部位1被磨损，在高度小于3mm时，应报废；③表面5变形，若变形不大，可用手砂轮打磨或车床加工修复，变形大者则应报废；④2表面为端面密封橡胶圈安装座，由于轴承保持架损坏后，刮伤其表面，也有的产生与表面5相连的变形，一般可用手砂轮打磨修复；⑤表面3为与轴承外圈配合面，拉毛时，经打磨后可使用。

若外圈压入时失去紧度，应进行缩径（可暂时用冲子打若干麻点以增加预紧，最好进行刷镀）后再使用；⑥B部磨损后，不便仰装密封环，应改变安装顺序使该侧向上；⑦表面4是与刀圈内孔的静配合面。

热装新刀圈前，只能对该表面拉伤凸出点进行打磨；⑧中心刀刀体两侧环状密封面（宽度为3—4mm）有锈蚀及伤痕时，要进行研磨修复。

研磨不能修复的要送工厂修理。

7、正、边刀刀盖的损坏与维修①A 部的局部磨损，一般的情况下可继续使用。

拆检刀具时，可将边刀刀盖换装到正刀上，或将外侧刀盖换至内侧装配，磨损严重者，送工厂维修；②1表面外圆周磨损，不严重者，可继续使用，拆检刀具时也可左右交换安装；③1表面的C 部的局部变形，和刀体的表面5的变形同时产生，一般经修理校正后可使用；④2表面由于轴承保持架损坏后被拉伤，可修磨后使用；⑤刀轴受力时，产生弯曲变形，将刀盖孔3表面的D 部咬伤，修磨后可以使用；⑥B 部和刀体B 损坏的修理方式相同，应改变安装顺序以便安装密封环；⑦4表面为M24螺孔，一般的损伤是螺纹有变形，可用丝攻修理。

螺纹损坏两牙以上时，不能使用；螺纹孔内有断螺栓不能取出时，无法使用。

8、中心刀端盖及轴的损坏与修理掘进中，在轴承受力的情况下，端盖左右摆动，使端盖和轴在A.B 两部位磨损。

轻者在不影响“O ”型橡胶圈圈密封性能的前提下，可以使用。

9、正、边刀刀轴的损坏与维修刀轴与端盖内孔接触部位被挤伤，修磨后使用，装配时，按原部位旋转90度装配。

刀轴两端M16螺孔内有断螺栓不能取出者，不能使用。

10、刀具的报废刀具的报废以刀体的报废为依据。

刀具上除刀体以外的其它零件损坏失效后都可更换，但刀体报废后，该编号的刀具作报废处理。

用新刀体组装的一把新刀，要给该刀一个新的编号，使用时建立记录该工作履历的使用卡片。

对购进的新刀，有编号者，应检查刀号是否重复，无编号者，应进行编号。

四、刀具检查与维修的工艺过程刀具检查与维修的工艺过程见附图。

五、刀具拆卸检查与维修中的注意事项①对解体拆卸的刀具零件应进行仔细清洗，留用零件按刀号成组保存；端面浮封环成对保存；拆卸轴承时，应检查标记，按标记成对保存；新轴承经检测隔离环厚度后，应作配对标记，AB成对存放；②对留用待装零件，应仔细去除毛刺后方可组装。

刀轴与刀盖孔进行试装后再进入组装；③一套轴承中报废一件（内圈或外圈）则全套报废。

一把刀具中，两套轴承应同时更换；④拆卸刀具应更换所有橡胶圈；⑤加入润滑油、异味剂不可超量；⑥对扭矩大的刀具（新刀、旧刀），一定要拆卸检查原因，禁止用刀具跑合来降低扭矩；⑦安装和拆卸时一般不使用锤击；⑧正、边刀组装后，对刀盖上的M16、M24螺孔用丝攻（二攻）进行清理，攻入深度要达到使用要求；⑨刀具检查维修过程的重点环节是维修前的检查与维修程序的制定、刀具解体时的检查、轴承的检查及更换、扭矩的调整、滑动密封的检查与更换，因而在检修过程中必须予以高度重视。

实践证明，完善后的刀具检修工艺，完全能够满足TBM施工要求，只要严格按照此工艺执行，即可确保掘进过程中不会出现掘进操作错误以外的非正常损坏，对减少刀具更换时间、争取掘进时间、提高TBM利用率、降低隧道施工成本等方面作出了巨大贡献。