Outils de tunnelier et principes de fragmentation de la roche

Actuellement, les molettes utilisées dans les tunneliers sont généralement divisées en deux grandes catégories : les molettes à grattage et les molettes à roulement.

Molettes à grattage (grattoirs, rippers) : les molettes à grattage désignent les outils de fragmentation de roche qui tournent uniquement avec la tête de coupe et ne tournent pas sur leur propre axe. Il existe une grande variété de molettes à grattage. Actuellement, les molettes à grattage couramment utilisées sur les tunneliers comprennent les grattoirs de jauge, les grattoirs, les dents de godet, les précoupeurs, les molettes de ripage, les molettes en queue de poisson, etc.

Molettes à roulement (molettes à disque / rouleaux) : les molettes à roulement désignent les outils de fragmentation de roche qui non seulement tournent avec la tête de coupe, mais tournent également simultanément sur leur propre axe.

Selon la forme du tranchant, les molettes à roulement peuvent être divisées en : molettes dentées (dents en acier et dents rapportées) et molettes à disque (molettes à disque à anneau en acier et molettes à disque à anneau rapporté).

Selon la position d'installation, les molettes peuvent être divisées en : molettes centrales, molettes de face, molettes de calibre et molettes d'alésage.

Les molettes utilisées dans les tunneliers à bouclier sont principalement des molettes à disque, qui peuvent être further classifiées en variantes à simple arête, à double arête et à multi-arêtes.

Selon le diamètre extérieur de l'arête de coupe, elles sont divisées en spécifications telles que 13, 15, 17 et 19 pouces, la série de 17 pouces étant la plus largement utilisée actuellement. (Pouces : 1 pouce = 25,4 mm ; 17 pouces = 17 x 25,4 mm).

Sous la poussée appliquée par les vérins hydrauliques longitudinaux, la tête de coupe force les molettes montées sur celle-ci à pénétrer dans la roche. Entraînée par le système de rotation, la tête de coupe porte les molettes et tourne autour de l'axe central de la tête de coupe. En même temps, chaque molette tourne autour de son propre arbre, ce qui amène les molettes à rouler et à broyer en continu sur la face rocheuse. La tête de coupe applique à la fois une force de poussée et une force de roulement (couple) aux anneaux de coupe. La poussée force l'anneau de coupe à pénétrer dans la masse rocheuse, tandis que la force de roulement amène l'anneau de coupe à rouler sur celle-ci. Par les actions d'extrusion et de cisaillement des molettes sur la masse rocheuse, la roche est fracturée, traçant une série de cercles concentriques sur la face rocheuse.