地下工程刀具 · 轻量版

假设分配给40把有效接触滚刀的净推力为8,000 kN，以1.2作为演示用不均匀系数；候选刀具假设允许载荷267 kN。

F平均 = T净 / N；F估算 = k × F平均；余量 = F允许 − F估算

1. 8,000 ÷ 40 = 200 kN
2. 1.2 × 200 = 240 kN
3. 267 − 240 = 27 kN

267 kN仅作为示例输入；Robbins历史资料有此量级，但不代表本站产品额定值。不均匀系数需项目验证；整机总推力不能直接视作滚刀净推力。

假设刀位半径3 m、刀盘6 rpm，厂家给定此工况允许轨迹速度2 m/s。

v = 2πrn / 60；n上限 = 60v上限 / (2πr)

1. 2π × 3 × 6 ÷ 60 = 1.885 m/s
2. 60 × 2 ÷ (2π × 3) = 6.366 rpm

速度限值必须由刀具制造商确认；轨迹半径是刀位距刀盘中心的距离，不是滚刀半径。

假设直径432 mm滚刀位于半径2.5 m处，刀盘转速5 rpm；示例自转上限80 rpm。

n滚刀 = 2rn刀盘 / D滚刀（D换算为m）

1. 432 mm = 0.432 m
2. 2 × 2.5 × 5 ÷ 0.432 = 57.870 rpm
3. 80 − 57.870 = 22.130 rpm

假设无滑移且有效滚动方向一致；磨损、安装倾角与接触几何会改变结果。80 rpm不是通用额定值。

假设径向布刀跨度2,800 mm、刀间距80 mm、每转贯入度6 mm。

S/p = 刀间距 / 贯入度；区间数 = W/S；初估轨迹数 = ceil(W/S)+1

1. 80 ÷ 6 = 13.333
2. 2,800 ÷ 80 = 35个区间
3. 35 + 1 = 36条轨迹

初估轨迹数不是刀具总数；中心刀、边刀、复轨刀和结构避让另计。不能把某一S/p值当作所有岩石的最优值。

假设贯入度6 mm/rev、刀盘5 rpm、每天20小时作业窗口，掘进利用率35%。

V净 = 60pn / 1000；L日 = V净 × H × U/100

1. 60 × 6 × 5 ÷ 1,000 = 1.800 m/h
2. 1.8 × 20 × 35% = 12.600 m/day

贯入度不能在提高转速时被默认保持不变；利用率包含换刀、支护及其他停机影响。

假设刀盘扭矩1,000 kN·m、转速5 rpm、传动效率90%、可用机械输入功率660 kW。

P输入 = 2πMn / (60η)；功率余量 = P可用 − P输入

1. η = 90% = 0.9
2. 2π × 1,000 × 5 ÷ (60 × 0.9) = 581.776 kW
3. 660 − 581.776 = 78.224 kW

功率口径为传动系统机械输入，不包含电机电效率与辅助系统；低速大扭矩还受驱动扭矩曲线约束。

假设边刀需要提供200 kN轴向分力，合力与刀盘轴线夹角30°，示例允许合力267 kN。

F = F轴 / cosθ；F径 = F轴 tanθ

1. 200 ÷ cos30° = 230.940 kN
2. 200 × tan30° = 115.470 kN
3. 267 − 230.940 = 36.060 kN

二维静力分解；夹角定义须与图纸一致，不含滚动力及其他侧向载荷。刀具额定载荷方向应由厂家确认。

假设水头60 m、密度1,000 kg/m³、另加0.10 MPa压力增量；候选总成外压额定值假设0.80 MPa。

p静 = ρgh / 10⁶；p需求 = p静 + Δp

1. 1,000 × 9.80665 × 60 ÷ 10⁶ = 0.588399 MPa
2. 0.588399 + 0.10 = 0.688399 MPa
3. 0.80 − 0.688399 = 0.111601 MPa

这是总成外压筛查，不是密封两侧压差计算，也不能判断压力补偿机构合格；泥浆压力、温度和波动另核。

假设刀箱有效宽度250±0.5 mm，刀具包络248±0.3 mm，要求总间隙至少1 mm。

间隙最小 = (W箱 − t箱) − (W刀 + t刀)；余量 = 间隙最小 − C要求

1. 250 − 0.5 = 249.5 mm
2. 248 + 0.3 = 248.3 mm
3. 249.5 − 248.3 − 1 = 0.2 mm

只核对一个方向的静态尺寸链，不代表可互换；轴端、螺栓、楔块、热胀与装拆路径分别检查。

同一刀位径向磨损由8 mm增至12 mm，对应进尺200 m；假设径向磨损限值20 mm，下一段长300 m。

w率 = (w₂−w₁)/L；L剩 = (w限−w₂)/w率

1. (12 − 8) ÷ 200 = 0.020 mm/m
2. (20 − 12) ÷ 0.020 = 400 m
3. 300 ÷ 400 = 75%

仅适用于近似稳定工况下的线性外推。径向磨损不是直径减量；偏磨、崩刃、卡转或地层变化会使预测失效。

假设平均每日换刀0.8把、补货25天、波动储备30%，可用库存12把，周期内确认到货3把。

目标库存 = ceil(日耗 × 周期 × (1+储备率))；补货 = max(0,目标−库存−确认到货)

1. 0.8 × 25 = 20把
2. ceil(20 × 1.30) = 26把
3. max(0, 26 − 12 − 3) = 11把

这是确定性计划模型，不是给定服务水平的概率库存模型；不同刀位和接口需分组，维修待检件不计入可用库存。

假设区段刀具费用120,000元、换刀停机10小时、小时机会成本5,000元、区段进尺500 m；对比方案为400元/m。

C米 = (C刀具 + H停机 × C小时)/L；对比比值 = C对比 / C米

1. 120,000 + 10 × 5,000 = 170,000元
2. 170,000 ÷ 500 = 340元/m
3. 400 ÷ 340 = 1.176倍

成本均为假设，非报价；比较时两方案须统一币种、进尺、地层、残值和停机成本口径，避免重复计费。

1. 推力经刀圈集中到接触区。
2. 局部接触应力促使岩体产生压碎区。
3. 裂纹由接触区向周围扩展。
4. 图示说明机制，不预测破岩力或裂纹长度。

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1. 相邻刀轨间距为S，贯入度为p。
2. 两条刀轨先后加载，产生压碎与裂纹。
3. 裂纹可能贯通，使刀轨间岩块剥落。
4. 间距需通过地层与切割试验匹配。

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1. 不同刀位沿不同半径的圆轨迹运动。
2. 同一刀盘上各刀位的角速度相同。
3. 轨迹速度v等于2πrn除以60。
4. 外圈线速度更高，应核对刀具速度限值。

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1. 刀盘带动刀具沿掌子面轨迹前进。
2. 接触作用使滚刀绕自身轴线转动。
3. 无滑移时，自转速度由路径速度和直径决定。
4. 卡转和滑移会破坏纯滚动假设。

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1. 定义合力与刀盘轴线之间的夹角θ。
2. 合力可分为轴向分量和径向分量。
3. 保持轴向分力时，倾角增加需要更大合力。
4. 此处未计滚动力及动态侧向载荷。

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1. 刮刀随刀盘运动，刃口切入适用地层。
2. 硬质合金刃口承担切削，钢制基体传递载荷。
3. 切下的物料经开口进入排渣系统。
4. 方向、刀高及刀座接口需要按图核对。

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1. 均匀径向磨损使刀圈有效直径逐渐减小。
2. 偏磨可能与卡转或不均匀接触有关。
3. 崩刃表现为局部缺损，不宜用平均磨损描述。
4. 记录刀位、进尺和形貌，再分析原因。

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1. 外部静水压力随水头增高而增加。
2. 密封工况取决于内外压力差及温度等条件。
3. 若配置补偿机构，需核对其范围与响应。
4. 外压额定值不等同于密封允许压差。

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1. 刀箱宽度和刀具包络都存在制造公差。
2. 最不利情况为最小刀箱与最大刀具。
3. 两者差值还要满足规定的安装间隙。
4. 单向间隙合格不代表整套刀具可互换。

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1. 刀盘克服切削与其他阻力，需要扭矩。
2. 机械输出功率等于扭矩乘以角速度。
3. 传动有损耗时，输入功率大于输出。
4. 校核还需考虑驱动曲线和短时峰值。

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