基于滚刀Cerchar磨蚀性指数的滚刀磨损量预测方法

为探究正常磨损机制下的滚刀磨损特性及对滚刀磨损量进行预测,根据盘形滚刀实际几何尺寸制作了比例为1∶10的缩尺滚刀,使用SP3-I滚刀复合磨蚀实验平台开展6种硬度刀具的滚刀旋转磨蚀试验,分析滚刀硬度对滚刀磨损量的影响规律。利用ATA-IGG I类岩石磨蚀伺服实验仪器进行不同硬度滚刀的Cerchar磨蚀试验,引入滚刀Cerchar磨蚀性指数,通过滚刀Cerchar磨蚀试验测得滚刀CAI(cerchar abrasivity index)值,基于滚刀CAI值提出了基于滚刀Cerchar磨蚀性指数的滚刀磨损量预测方法。结果表明:不同硬度滚刀在同种岩石条件下,其滚刀磨损量随着滚刀硬度增大呈现出先减小后增大的趋势,对于同一种岩石类型,存在一个最佳的刀具硬度区间,使用该硬度范围的滚刀可以提高施工效率;依据滚刀CAI值及其滚刀千米磨损量之间的拟合曲线,得出当前工况下花岗岩、砂岩、玄武岩中的滚刀磨损量计算公式,选取单一滚刀在花岗岩中进行旋转磨蚀试验,通过验证对比,该预测方法得出的预测磨损量与实际磨损量的平均误差在10%以内。

基于遗传规划的复杂地层中盾构滚刀磨损寿命预测

针对复杂地层盾构掘进过程中滚刀磨损量大、使用寿命难以预测且影响滚刀磨损寿命因素具有多元性和不确定性等问题,分析了复杂地层中安装半径、掘进距离、贯入度、刀间距、刀盘转速等主要的滚刀寿命影响因素,建立了基于遗传规划的复杂地层中盾构滚刀磨损寿命预测模型。该模型通过遗传规划将磨损寿命预测问题转化为程序的归纳问题,通过树状函数表达式反映出在复杂地质条件下滚刀寿命影响因素与磨损寿命之间的关系。工程测试结果表明,该模型平均预测误差为16.07%,均方差为0.001 6,均优于简化CSM模型,有效解决了滚刀寿命预测难的问题,为滚刀寿命预测提供了新的解决方法。