Инструменты TBM и принципы разрушения горных пород

В настоящее время резцы, используемые в щитовых проходческих машинах, обычно делятся на две основные категории: скребковые резцы и шарошечные резцы.

Скребковые резцы (скребки, рыхлители): Скребковые резцы — это породоразрушающие резцы, которые только вращаются вместе с резцовой головкой и не вращаются вокруг собственной оси. Существует большое разнообразие скребковых резцов. В настоящее время на щитовых проходческих машинах обычно используются следующие скребковые резцы: контурные скребки, скребки, зубья ковша, предрезцы, рыхлительные резцы, рыбьехвостые резцы и т. д.

Шарошечные резцы (дисковые резцы / ролики): Шарошечные резцы — это породоразрушающие резцы, которые не только вращаются вместе с резцовой головкой, но и одновременно вращаются вокруг собственной оси.

По форме режущей кромки шарошечные резцы можно разделить на: зубчатые резцы (стальные зубья и вставные зубья) и дисковые резцы (дисковые резцы со стальным кольцом и дисковые резцы со вставным кольцом).

По месту установки шарошки можно разделить на: центральные, забойные, калибрующие и расширяющие.

Шарошки, используемые в проходческих щитовых машинах, в основном представляют собой дисковые шарошки, которые, в свою очередь, подразделяются на однорежущие, двухрежущие и многорежущие варианты.

По наружному диаметру режущей кромки они делятся на типоразмеры 13, 15, 17 и 19 дюймов, причём серия 17 дюймов в настоящее время наиболее широко используется. (Дюймы: 1 дюйм = 25,4 мм; 17 дюймов = 17 x 25,4 мм).

Под действием усилия, создаваемого продольными гидравлическими цилиндрами, породоразрушающий орган (коронка) заставляет дисковые шарошки, установленные на нём, внедряться в породу. Приводясь во вращение системой вращения, породоразрушающий орган несёт на себе шарошки, которые совершают вращение вокруг центральной оси породоразрушающего органа. В то же время каждая шарошка вращается вокруг собственной оси, заставляя резцы непрерывно катиться и дробить породу на забое. Породоразрушающий орган прикладывает к шарошкам как осевое усилие, так и усилие качения (крутящий момент). Осевое усилие вдавливает шарошку в породный массив, а усилие качения заставляет шарошку катиться по нему. Благодаря сдавливающему и скалывающему воздействию шарошек на породный массив порода разрушается, и на забое прорезается ряд концентрических окружностей.