สร้างใน วันนี้

TBM Disc Cutters: คมตัดหลักสำหรับการเจาะอุโมงค์หินแข็ง

ใบตัดแบบดิสก์ของ TBM: ส่วนตัดหลักสำหรับการเจาะอุโมงค์หินแข็ง

ในโครงการก่อสร้างใต้ดิน เช่น อุโมงค์บนภูเขา โครงการผันน้ำ และทางเดินในเหมือง เครื่องเจาะอุโมงค์แบบเต็มหน้าสำหรับหินแข็ง (TBM) ได้เข้ามาแทนที่วิธีการเจาะและระเบิดแบบดั้งเดิมอย่างต่อเนื่อง ด้วยประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และคุณภาพการขุดเจาะที่เหนือกว่า หัวเจาะแบบดิสก์ซึ่งเป็นส่วนประกอบการทำงานหลักของหัวเจาะ TBM เป็น "ส่วนที่คมตัด" ที่สัมผัสกับมวลหินโดยตรงเพื่อทำการแตกหิน ประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความเสถียรในการทำงานของหัวเจาะแบบดิสก์มีผลโดยตรงต่ออัตราความเร็วในการเดินหน้าของ TBM ต้นทุนการก่อสร้าง และความปลอดภัยของโครงการ จึงได้รับสมญานามว่าเป็น "ส่วนประกอบหัวใจ" ในการขุดเจาะอุโมงค์หินแข็ง

I. โครงสร้างหลักและการจำแนกประเภทของใบตัดแบบดิสก์ของ TBM

ใบมีดตัดของ TBM เป็นชุดประกอบทางกลที่มีความแม่นยำสูง ออกแบบมาเพื่อทนทานต่อแรงอัดสูง อนุญาตให้หมุนได้อย่างอิสระ และให้การป้องกันการปิดผนึกที่แข็งแกร่ง ชุดประกอบประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญหกส่วน ได้แก่ วงแหวนตัด ตัวตัด เพลาตัด ระบบแบริ่ง ระบบซีล และฝาปิดปลาย ส่วนประกอบแต่ละส่วนมีหน้าที่เฉพาะ และทำงานร่วมกันเพื่อตอบสนองความต้องการของการปฏิบัติงานการเจาะหินที่มีความเข้มข้นสูง

วงแหวนใบมีดเป็นส่วนประกอบที่ทำงานของใบมีดแบบจานและเป็นส่วนประกอบเดียวที่สัมผัสกับหินโดยตรง โดยทั่วไปจะถูกตีขึ้นรูปจากเหล็กกล้าอัลลอยด์แม่พิมพ์ที่มีความแข็งสูง เช่น H13 หรือ DC53 หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน ความแข็งจะถึง HRC 55–59 ซึ่งให้ความแข็งแรงต่อการอัด ความทนทานต่อการสึกหรอ และความเหนียวจากการกระแทกที่ยอดเยี่ยม เพื่อทนทานต่อการกระแทกความถี่สูงและการสึกหรอจากการเสียดสีที่พบเจอระหว่างการแตกหินแข็ง วงแหวนใบมีดจะถูกแบ่งออกเป็นสามโปรไฟล์ตามรูปทรงของขอบ ได้แก่ ขอบคม ขอบโค้ง และขอบเรียบ เพื่อให้เข้ากับสภาพความแข็งของหินที่แตกต่างกัน วงแหวนขอบคมให้การเจาะที่เหนือกว่าสำหรับหินที่แข็งมาก วงแหวนขอบโค้งกระจายแรงได้สม่ำเสมอยิ่งขึ้นและเหมาะสำหรับหินแข็งปานกลางในสภาพมาตรฐาน วงแหวนขอบเรียบให้ความทนทานต่อการสึกหรอที่เพิ่มขึ้นสำหรับชั้นหินผสมที่ซับซ้อน

ระบบแบริ่งใช้การจัดเรียงแบบสมมาตรของตลับลูกปืนเม็ดเรียวคู่ ซึ่งเป็นโครงสร้างรองรับการหมุนหลักของใบมีดตัด สามารถรับแรงอัดในแนวรัศมีและแรงขับในแนวแกนที่เกิดขึ้นระหว่างการเจาะได้พร้อมกัน ทำให้การทำงานของใบมีดเป็นไปอย่างราบรื่นภายใต้สภาวะการหมุนด้วยความเร็วสูงและการหมุนด้วยตนเอง ในขณะเดียวกันก็ลดการสูญเสียแรงเสียดทานทางกลให้น้อยที่สุด

ระบบซีลทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันหัวเจาะ โดยทั่วไปจะใช้การออกแบบซีลแบบลอยความแม่นยำสูงเพื่อป้องกันน้ำใต้ดิน เศษหิน และสิ่งสกปรกไม่ให้เข้าสู่ตัวหัวเจาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยป้องกันการกัดกร่อนของตลับลูกปืนและการรั่วไหลของสารหล่อลื่น ระบบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการยืดอายุการใช้งานและลดการหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด นอกจากนี้ เพลาหัวเจาะยังรับภาระโดยรวม ตัวหัวเจาะจะรวมและยึดส่วนประกอบทั้งหมด และฝาครอบปลายจะให้การป้องกันแบบปิดล้อม ซึ่งทั้งหมดนี้รวมกันเป็นรากฐานโครงสร้างสำหรับการทำงานของหัวเจาะที่มั่นคง

ตามตำแหน่งการติดตั้งและบทบาทการทำงานบนหัวเจาะ ใบมีดแบบจานจะถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท: ใบมีดตรงกลาง, ใบมีดหน้า และใบมีดวัดระยะ

ใบมีดตรงกลาง ติดตั้งอยู่บริเวณส่วนกลางของหัวเจาะ มีหน้าที่หลักในการแตกมวลหินแกนกลาง และเหมาะสำหรับสภาพหินผสมและหินแข็ง

ใบมีดหน้า กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วบริเวณส่วนกลางของหัวเจาะ และรับภาระการแตกหินหลัก ทำให้เป็นใบมีดประเภทที่มีจำนวนมากที่สุด

ใบมีดวัดระยะ อยู่ที่วงแหวนด้านนอกของหัวเจาะ ทำหน้าที่แตกหินและสร้างรูปทรงของขอบอุโมงค์ไปพร้อมกัน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของขนาดหน้าตัดที่ขุดเจาะ

II. กลไกการเจาะหินหลักของใบมีดตัด TBM

แก่นแท้ของการขุดอุโมงค์แบบ TBM คือการแตกหินอย่างต่อเนื่องด้วยใบตัดแบบจานภายใต้สนามแรงเชิงกลแบบผสมผสาน ต่างจากเครื่องมือที่อาศัยการตัดเฉือน ใบตัดแบบจานใช้กลไกการแตกแบบอัดแรงและการหักแบบแรงดึง ทำให้การสลายหินมีประสิทธิภาพตามทฤษฎีแกนกลางที่หนาแน่น

ในระหว่างการทำงาน ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกของ TBM จะออกแรงผลักตามแนวแกนจำนวนมากไปยังหัวเจาะ ทำให้วงแหวนตัดเจาะเข้าไปในพื้นผิวหินและสร้างความเค้นอัดที่รุนแรงในบริเวณที่สัมผัส แกนที่หนาแน่นและมีความเค้นสูงจะก่อตัวขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างหัวเจาะกับหินและสะสมแรงดันอย่างต่อเนื่อง เมื่อหัวเจาะหมุน หัวเจาะแบบจานแต่ละอันจะหมุนรอบแกนกลางของเครื่องจักรและหมุนรอบแกนเพลาของตัวเองไปพร้อมๆ กัน ทำให้เกิดการกลิ้งและบดขยี้อย่างต่อเนื่อง เมื่อความเค้นอัดเฉพาะที่เกินกำลังอัดแกนเดียวของหิน รอยแตกขนาดเล็กจะเริ่มที่ขอบของแกนที่หนาแน่น ขยายตัวและเชื่อมต่อกัน ก่อตัวเป็นเครือข่ายของรอยแตก รอยแตกที่เกิดจากหัวเจาะที่อยู่ติดกันจะตัดกัน ทำให้หินพื้นผิวแตกออกในที่สุด และเกิดเป็นเศษหินและซากปรักหักพัง ซึ่งเป็นการสิ้นสุดวงจรการแตกหินหนึ่งรอบ การทำงานร่วมกันของแรงผลักและการหมุนอย่างต่อเนื่องทำให้หัวเจาะแบบจานสามารถขูดชั้นหินออกไปเรื่อยๆ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่องเต็มหน้าตัด เมื่อเทียบกับวิธีการเจาะและระเบิด การแตกหินด้วยเครื่องจักรโดยหัวเจาะแบบจานจะไม่ก่อให้เกิดการรบกวนจากการระเบิด ทำให้โครงสร้างหินโดยรอบสมบูรณ์ดีขึ้น การแตกเกินน้อยที่สุด และอัตราการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเร็วกว่าเทคนิคทั่วไป 3-10 เท่า

III. รูปแบบการสึกหรอหลักและปัจจัยที่ก่อให้เกิด

ใบตัดจานทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรงอย่างต่อเนื่องของแรงดันสูง แรงกระแทกสูง และแรงเสียดทานสูง การสึกหรอและการเสื่อมสภาพเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพการก่อสร้างและเพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษา รูปแบบการสึกหรอหลักสี่รูปแบบที่พบได้ทั่วไปในการปฏิบัติงาน ซึ่งแต่ละรูปแบบมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปัจจัยทางธรณีวิทยา การดำเนินงาน และพารามิเตอร์ของอุปกรณ์

1. การสึกหรอของยูนิฟอร์มปกติ — การสึกหรอที่ไม่เป็นอันตราย การสัมผัสแบบกลิ้งที่ยาวนานและการเสียดสีกับหินแข็งทำให้ความหนาของวงแหวนคัตเตอร์ลดลงอย่างต่อเนื่องและทำให้คมตัดทื่อขึ้นเรื่อยๆ รูปแบบนี้เป็นเรื่องปกติในชั้นหินแข็งปานกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน อัตราการสึกหรอคงที่และผลกระทบสามารถจัดการได้ด้วยการตรวจสอบตามกำหนดเวลาและการเปลี่ยนคัตเตอร์ตามแผน

2. การสึกหรอแบบเยื้องศูนย์ (ความล้มเหลวแบบจุดแบน) — การสึกหรอผิดปกติความถี่สูง รูปแบบนี้มักเกิดจากการที่ตลับลูกปืนติดขัด การติดขัดที่เกิดจากการซีลรั่ว การตั้งค่าความเร็วรอบของหัวคัตเตอร์ที่ไม่สมเหตุสมผล หรือการเปลี่ยนผ่านระหว่างพื้นแข็งและพื้นอ่อนที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งทำให้คัตเตอร์หมุนรอบแกนของตัวเองได้อย่างอิสระ การเสียดสีด้านเดียวอย่างต่อเนื่องกับหินทำให้เกิดการสึกหรออย่างรวดเร็วและไม่สมมาตรบนใบหน้าเดียวของวงแหวน ซึ่งช่วยลดอายุการใช้งานของคัตเตอร์ลงอย่างมาก

3. การบิ่นและการแตก — ความเสียหายแบบฉับพลัน การพบเจอหินก้อนใหญ่ การเปลี่ยนผ่านจากแข็งไปอ่อนอย่างกะทันหัน แรงขับทันทีที่มากเกินไป หรือการสั่นสะเทือนของหัวตัดอย่างรุนแรง ทำให้ขอบตัดต้องรับภาระจากการกระแทกชั่วขณะที่เกินกว่าความเหนียวในการแตกหักของวัสดุ ส่งผลให้เกิดรอยบาก การแตกร้าว หรือการหลุดล่อนเฉพาะที่ ในกรณีที่รุนแรง อาจเกิดความเสียหายต่อเนื่อง เช่น หัวตัดติดขัดและความเสียหายต่อหัวตัดได้

4. การสึกหรอจากการซีลเสียหาย — ความเสียหายแฝง การมีน้ำใต้ดินที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง การแทรกซึมของเศษหิน และซีลที่เสื่อมสภาพหรือเสียหาย นำไปสู่การรั่วไหลของสารหล่อลื่นภายในและการกัดกร่อนและการติดขัดของลูกปืน ซึ่งจะทำให้เกิดแรงต้านทานการหมุนของหัวตัด การสึกหรอที่เร่งขึ้น และหากไม่ตรวจพบทันท่วงที จะทำให้ชุดหัวตัดเสียหายทั้งหมดอย่างรวดเร็ว

IV. การเพิ่มประสิทธิภาพการบำรุงรักษาและข้อควรพิจารณาในการใช้งานที่สำคัญ

คุณภาพของการบำรุงรักษาใบตัดส่งผลโดยตรงต่อเศรษฐศาสตร์ของโครงการ สถิติบ่งชี้ว่าการเปลี่ยน การซ่อมแซม และการสูญเสียจากการหยุดทำงานของใบตัดอาจคิดเป็น 20%–30% ของต้นทุนการก่อสร้างอุโมงค์หินแข็งทั้งหมด ดังนั้น การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานและการบำรุงรักษาใบตัดจึงเป็นปัจจัยหลักในการปรับปรุงอัตราความเร็วในการขุดเจาะและลดต้นทุน

การจับคู่พารามิเตอร์: พารามิเตอร์การเจาะต้องได้รับการปรับเทียบอย่างแม่นยำกับลักษณะของชั้นหิน ในชั้นหินแข็งที่เป็นเนื้อเดียวกัน สามารถเพิ่มแรงกดและลดรอบต่อนาที (RPM) เพื่อลดการสูญเสียจากการเสียดสีของวงแหวนใบตัด ในชั้นหินผสมที่ซับซ้อน ควรลดแรงกดทันทีและรักษาเสถียรภาพของรอบต่อนาทีของหัวเจาะเพื่อป้องกันการบิ่นที่เกิดจากการกระแทก ในชั้นหินอ่อน ควรควบคุมอัตราการเจาะเพื่อหลีกเลี่ยงการเจาะที่มากเกินไปของใบตัด ซึ่งทำให้เกิดการติดขัดและการสึกหรอที่ผิดปกติ

การตรวจสอบและบำรุงรักษา: ควรมีการจัดตั้งระบบการตรวจสอบหัวเจาะอย่างเป็นระบบ พารามิเตอร์แรงบิด การสั่นสะเทือน และแรงขับของหัวเจาะจะต้องได้รับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ระหว่างการเจาะ โดยจะหยุดเครื่องและตรวจสอบทันทีเมื่อตรวจพบความผิดปกติ การประเมินความลึกของการสึกหรอของวงแหวนใบมีด สภาพซีล และประสิทธิภาพการหมุนฟรีอย่างสม่ำเสมอ จะช่วยแยกความแตกต่างระหว่างการสึกหรอตามปกติและการเสื่อมสภาพที่ผิดปกติ ซึ่งสนับสนุนการเปลี่ยนใบมีดตามแผนและป้องกันการทำงานด้วยส่วนประกอบที่เสียหาย

การอัปเกรดเทคโนโลยี: เทคโนโลยีเครื่องตัดแผ่นดิสก์รุ่นต่อไปยังคงพัฒนาประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง เครื่องตัดแผ่นดิสก์แบบลับคมได้เองที่พัฒนาขึ้นในอุตสาหกรรมพร้อมร่องเกลียวช่วยรักษาความคมของขอบผ่านการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมในระหว่างกระบวนการสึกหรอ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแตกหินในชั้นหินที่ซับซ้อนและยืดอายุการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนที่มีความแม่นยำสูงและเทคโนโลยีการเคลือบผิวที่ทนต่อการสึกหรอได้ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเสียดสีและการกระแทกของวงแหวนตัดได้อย่างมาก ทำให้สามารถปรับตัวเข้ากับสภาวะการเจาะหินแข็งที่มีความเข้มข้นสูงได้

การติดตั้งและการประกอบ: การควบคุมความแม่นยำในการประกอบอย่างเข้มงวดเป็นสิ่งจำเป็น ระยะห่างและส่วนต่างความสูงของใบตัดจานที่ติดตั้งต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของอุปกรณ์ การวางแนวที่ไม่ถูกต้องและการเบี่ยงเบนความสูงทำให้เกิดการกระจายโหลดที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการสึกหรอแบบผิดปกติเป็นชุดและการบิ่น ความแม่นยำในการประกอบเป็นเงื่อนไขเบื้องต้นในการลดการสึกหรอที่ผิดปกติให้น้อยที่สุด

V. การพัฒนาอุตสาหกรรมและแนวโน้มเทคโนโลยี

เนื่องจากการก่อสร้างใต้ดินในประเทศจีนมีความก้าวหน้าไปสู่ความลึกที่มากขึ้น ระยะทางที่ไกลขึ้น หินที่แข็งมาก และชั้นหินผสมที่ซับซ้อน ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับใบมีดตัดแบบจานของ TBM จึงยังคงเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ใบมีดตัดแบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองความต้องการของความเค้นในแหล่งกำเนิดที่สูงมาก สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง และหินที่แข็งมากได้อีกต่อไป อุตสาหกรรมกำลังพัฒนาไปในสี่ทิศทางเชิงกลยุทธ์: ความทนทานต่อการสึกหรอสูง การออกแบบที่ปรับเปลี่ยนได้เอง อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และการตรวจสอบอัจฉริยะ

ในด้านวัสดุ มีการนำโลหะผสมชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการสึกหรอ รวมถึงกระบวนการเคลือบแบบคอมโพสิตมาใช้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งและความทนทานต่อแรงกระแทกได้อย่างมาก โดยไม่ลดทอนความเหนียว ทำให้หัวเจาะสามารถปรับตัวเข้ากับสภาวะสุดขั้ว เช่น เพลาที่ลึกหลายกิโลเมตรและอุโมงค์ที่ฝังลึก ในด้านการออกแบบโครงสร้าง หัวเจาะแบบจานหมุนที่ลับคมและปรับแรงกระแทกได้เองกำลังเข้าสู่เชิงพาณิชย์ ซึ่งช่วยลดอัตราการสึกหรอและความเสียหายจากการกระแทกผ่านการปรับปรุงรูปทรงให้เหมาะสม ในด้านการตรวจสอบ มีการนำระบบตรวจสอบสุขภาพหัวเจาะอัจฉริยะมาใช้งานเพื่อรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับอุณหภูมิ ความเร็วรอบ และการสึกหรอ ทำให้สามารถประเมินการสึกหรอเชิงคาดการณ์และแจ้งเตือนความผิดปกติล่วงหน้า ซึ่งขับเคลื่อนการเปลี่ยนผ่านจากการ "ตัดสินใจตามประสบการณ์" ไปสู่ "การจัดการที่แม่นยำด้วยข้อมูล" ในการปฏิบัติการเปลี่ยนหัวเจาะ

บทสรุป

แม้ว่าใบมีดตัดของเครื่องขุดเจาะอุโมงค์ (TBM) จะดูเป็นส่วนประกอบทางกลที่เรียบง่าย แต่ก็เป็นหัวใจสำคัญของการก่อสร้างอุโมงค์ในหินแข็ง การหมุนและการแตกหักทุกครั้งที่เกิดขึ้น ล้วนส่งผลต่อความก้าวหน้าอย่างมีประสิทธิภาพของงานวิศวกรรมใต้ดิน ตั้งแต่กลไกการแตกหินพื้นฐานและการออกแบบโครงสร้าง ไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการบำรุงรักษาภาคสนามและการอัปเกรดเทคโนโลยีแบบวนซ้ำ ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีใบมีดตัด TBM โดยพื้นฐานแล้ว คือภาพย่อของความก้าวหน้าของจีนในด้านการผลิตอุปกรณ์ก่อสร้างใต้ดินและวิธีการก่อสร้าง ท่ามกลางโครงการสำคัญต่างๆ เช่น ทางรถไฟเสฉวน-ทิเบต โครงการผันน้ำข้ามลุ่มน้ำ และการพัฒนาเหมืองลึก การพัฒนาใบมีดตัด TBM ให้เป็นผลิตภัณฑ์ภายในประเทศ คุณภาพสูง และอัจฉริยะอย่างต่อเนื่อง ยังคงก้าวข้ามความท้าทายของการขุดเจาะในชั้นหินที่ซับซ้อน เป็นการเสริมสร้างรากฐานอุปกรณ์ที่สำคัญสำหรับการพัฒนาพื้นที่ใต้ดินและการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ในประเทศจีน

ติดต่อ

กรุณากรอกข้อมูลของคุณ แล้วเราจะติดต่อกลับ

เลขที่ 38 ถนน Wei ที่ 2 สวนอุตสาหกรรม Phoenix เขต Dongchangfu เมือง Liaocheng มณฑล Shandong

+86 182 2382 6535

sales@xinruishanhe.com

ติดต่อเรา

ผลิตภัณฑ์

ใบมีดตัด TBM

ใบมีดตัดเครื่องจักรท่อ

เครื่องมือสำหรับดินอ่อน

เครื่องมือทำเหมือง — ใบมีดตัด:

ใบมีดตัดสำหรับหัวเจาะถนนแบบบูม

ใบมีดตัดสำหรับเครื่องจักรขุดเจาะ

เครื่องยึดหลังคาไฮดรอลิกและสว่าน

อุปกรณ์เสริม