霍军周，孙伟，郭莉，李震，张旭

(大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024)

全断面岩石掘进机(TBM)是一种隧道掘进的大型专用工程机械，其中多滚刀作用下的刀间距设计是掘进机设计的核心技术之一，合理的刀间距设计对提高刀盘掘进性能、刀具寿命和刀盘大轴承寿命，减轻掘进机震动，降低噪音等具有举足轻重的作用.

TBM刀盘上的滚刀在推力和扭矩作用下，不断旋转贯入岩石，在刀尖下和刀具侧面形成高应力压碎区和放射状裂纹，并使产生裂纹扩展，当其中一条或多条裂纹扩展到邻近滚刀造成的裂纹时，形成岩石碎片［1］.针对复杂多变的岩石边界条件，设计最优的刀间距以实现最优的掘进性能，一直是许多学者研究的目标.国内外学者主要从数值仿真和物理实验两方面进行刀间距的研究，得出了一些有意义的结论，这一过程受滚刀间距、刀盘掘进参数、岩石属性以及刀盘结构形式的影响［2-9］.

目前工程实际中刀盘上滚刀切削岩石通常是多把滚刀顺次作用的过程.因此有必要考虑刀盘上相邻滚刀之间的顺次关系模拟多把滚刀以不同的顺次角度破碎岩石的过程.基于上述分析，本文分别以泥质粉沙岩和花岗片麻岩为边界条件，建立多滚刀顺次作用下垂直压入岩石的破碎仿真模型，模拟多滚刀在不同顺次关系下垂直压入岩石的仿真过程，研究多滚刀的刀间距以及顺次角度与岩石破碎能量之间的映射关系，进而……