Stroj na vŕtanie tunelov (TBM) je obrovský kus inžinierskeho zázraku, ktorý sa používa na presné a efektívne razenie tunelov. Srdcom tohto zložitého strojového zariadenia je kľúčový komponent – fréza TBM. Ako špecializovaný dodávateľ TBM Cutter Bit som bol na vlastnej koži svedkom, akú kľúčovú úlohu zohrávajú tieto malé, ale výkonné nástroje v procese tunelovania. V tomto blogu sa ponoríme do funkcií fréz TBM a preskúmame, prečo sú nepostrádateľné v moderných projektoch tunelovania.
Primárna funkcia: lámanie skál
Najzákladnejšou funkciou frézy TBM je preraziť horninu alebo pôdu, s ktorou sa stretnete počas razenia tunela. Keď je TBM v prevádzke, hlava frézy sa otáča a frézy, ktoré sú na nej namontované, prichádzajú do kontaktu so zemou. Frézy sú navrhnuté tak, aby odolali vysokým tlakom a silám, keď prenikajú do horniny a lámu ju.
Existujú rôzne typy fréz TBM, z ktorých každý je vhodný pre špecifické geologické podmienky. Napríklad kotúčové frézy sa bežne používajú v tvrdých skalných formáciách. Tieto frézy majú kruhový kotúč, ktorý sa odvaľuje po povrchu skaly a v mieste kontaktu pôsobí vysokou koncentrovanou silou. Ako sa kotúč otáča, vytvára sériu trhlín v hornine, čo nakoniec vedie k fragmentácii horninového masívu.
Na druhej strane, vlečné vrtáky sú vhodnejšie pre mäkšie pôdne podmienky, ako je hlina, bahno alebo piesok. Vlečné vrtáky fungujú tak, že škrabú a strihajú materiál, čím ho efektívne odstraňujú z čela tunela. Zvyčajne sú vyrobené z vysoko pevnej ocele s ostrou reznou hranou, ktorá ľahko prereže aj mäkšie materiály.
Sekundárna funkcia: Odstraňovanie materiálu
Akonáhle je hornina rozbitá, fréza TBM tiež hrá úlohu pri odstraňovaní fragmentovaného materiálu z čela tunela. Potom, čo fréza rozbije skalu, je potrebné odstrániť úlomky, aby sa umožnilo ďalšie hĺbenie. Niektoré frézy sú navrhnuté s funkciami, ktoré pomáhajú pri efektívnom odstraňovaní materiálu.
Napríklad niektoré frézy TBM majú tvar, ktorý podporuje tok úlomkovitej horniny smerom k stredu hlavy frézy. Odtiaľ môže byť materiál transportovaný preč dopravným systémom v rámci TBM. Okrem toho rotácia nožovej hlavy a pohyb nožov vytvára víriaci efekt, ktorý pomáha uvoľňovať a uvoľňovať materiál, čo uľahčuje jeho odstraňovanie.
Udržiavanie geometrie tunela
Ďalšou dôležitou funkciou frézy TBM je udržiavanie požadovanej geometrie tunela. Tunely musia byť razené s vysokou presnosťou, aby spĺňali špecifikácie návrhu. Frézy sú starostlivo usporiadané na hlave frézy, aby sa zabezpečilo, že výkop je rovnomerný a tunel má správny tvar a veľkosť.
Presným riadením reznej činnosti frézovacích hrotov môže TBM vytvoriť hladkú a rovnomernú stenu tunela. To je kľúčové pre štrukturálnu integritu tunela a pre následnú inštaláciu ostenia a ďalšej infraštruktúry. Napríklad, ak frézy nie sú správne zarovnané alebo ak sa opotrebúvajú nerovnomerne, môže to viesť k nepravidelnému tvaru tunela, čo môže spôsobiť problémy počas výstavby a prevádzky tunela.
Zníženie opotrebenia
Dobre navrhnutý frézovací vrták TBM je tiež navrhnutý tak, aby znížil opotrebovanie samotného TBM. Frézy sú prvým bodom kontaktu so zemou a absorbujú značné množstvo nárazov a trenia počas výkopového procesu. Použitím vysokokvalitných materiálov a pokročilých výrobných techník dokážu frézy odolať drsným podmienkam a minimalizovať poškodenie TBM.
Napríklad niektoré frézy sú potiahnuté tvrdými materiálmi, ako je karbid volfrámu alebo diamant – ako uhlík, aby sa zvýšila ich tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu. Tým sa nielen predlžuje životnosť fréz, ale tiež sa znižuje frekvencia údržby a výmeny, čo môže z dlhodobého hľadiska ušetriť čas a peniaze.
Kompatibilita s ostatnými komponentmi TBM
Frézy TBM musia byť kompatibilné s ostatnými komponentmi TBM, ako je hlava frézy a systém ložísk. Konštrukcia fréz berie do úvahy mechanické a hydraulické systémy TBM, aby sa zabezpečila bezproblémová integrácia.
Napríklad montážny mechanizmus nožov na nožovej hlave je navrhnutý tak, aby bol bezpečný a ľahko sa inštaluje a odstraňuje. To umožňuje rýchlu výmenu opotrebovaných fréz počas intervalov údržby. Okrem toho by mali byť frézy schopné pracovať v súlade s mazacími a chladiacimi systémami TBM, aby sa zabránilo prehriatiu a zabezpečil sa optimálny výkon.
Úloha rôznych typov fréz TBM
Ako už bolo spomenuté, existujú rôzne typy fréz TBM, z ktorých každý má svoje špecifické funkcie. Pozrime sa bližšie na niektoré bežné typy:
Vedro TBM
TheVedro TBMje typ frézy, ktorý sa používa na naberanie a odstraňovanie sypkého materiálu z čela tunela. Často sa používa v kombinácii s inými frézami na zlepšenie procesu odstraňovania materiálu. Lopaty TBM sú zvyčajne vyrobené zo silnej ocele a majú veľký otvor na efektívne zbieranie úlomkov a zeminy.
Kopírovacia rezačka TBM
TheKopírovacia rezačka TBMje navrhnutý tak, aby sledoval obrys predtým vyrazenej steny tunela. Pomáha udržiavať hladký a konzistentný priemer tunela orezávaním akýchkoľvek nerovností na stene tunela. Toto je obzvlášť dôležité pre zabezpečenie správneho uloženia ostenia tunela.
Fréza TBM
TheFréza TBMje najvšeobecnejší termín pre rezné nástroje používané na TBM. Zahŕňa širokú škálu dizajnov a typov, z ktorých každý je prispôsobený rôznym geologickým podmienkam a požiadavkám na tunelovanie. Či už ide o kotúčovú frézu na tvrdú skalu alebo vlečný vrták na mäkkú pôdu, fréza TBM je ťažným koňom procesu hĺbenia TBM.
Záver
Záverom možno povedať, že fréza TBM je dôležitou súčasťou stroja na vŕtanie tunelov. Jeho funkcie siahajú od rozbíjania skál a odstraňovania materiálu až po udržiavanie geometrie tunela a znižovanie opotrebovania. Ako dodávateľ vrtákov TBM chápem dôležitosť poskytovania vysokokvalitných vrtákov, ktoré dokážu splniť rôznorodé potreby projektov tunelovania.
Či už sa podieľate na malom projekte mestského tunelovania alebo na veľkom projekte infraštruktúry, ako je železničný tunel alebo tunel na zásobovanie vodou, mať správne frézy TBM je nevyhnutné pre úspech projektu. Ak potrebujete frézy TBM alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa ich funkcií a aplikácií, odporúčame vám obrátiť sa na nás a požiadať o konzultáciu. Zaviazali sme sa poskytnúť vám najlepšie riešenia pre vaše potreby v oblasti tunelovania.
Referencie
- Peila, D., & Oreste, P. (2017). Razenie tunelov so strojmi na vŕtanie tunelov: Návrh, konštrukcia a monitorovanie. CRC Press.
- Bernold, LE (2012). Stroje na vŕtanie tunelov: Dizajn, inžinierstvo a konštrukcia. McGraw - Hill Professional.
- Gong, F., & Zhao, J. (2019). Návrh a optimalizácia rezacej hlavy tunelového vyvrtávacieho stroja. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering.
