全断面岩石掘进机是一种用于开挖地下隧道的机械设备,主要依靠刀盘上安装的盘形滚刀进行破岩。滚刀的工作环境恶劣且易于磨损,需要经常性的停机更换。据统计滚刀的检测更换时间约占整个工程周期的1/4左右;盘形滚刀的成本占到整个工程成本的1/4左右。由于目前尚未有在线监测滚刀磨损量的实际应用方法,因此研究刀具的磨损对减少刀具消耗量,降低换刀与检测的时间有着重要的价值。本文通过对盘形滚刀破岩运动的分析提出了一种刀具磨损量的预测方法,具体研究内容如下:(1)通过对盘形滚刀的破岩运动进行微观分析,根据盘形滚刀破岩时不同的运动轨迹,将刀盘上的正滚刀与中心滚刀归为一类进行磨损分析,将边滚刀和过渡滚刀归为一类共两类磨损方式来分别进行分析。(2)基于对盘形滚刀破岩运动的微观分析,对于正滚刀和中心滚刀一类的滚刀提出了孤长磨损系数的概念,对于边滚刀和过渡滚刀一类的滚刀提出了螺旋线磨损系数的概念。依据上述两种磨损方式分别建立了各自的磨损解析模型,为分析不同安装位置上盘形滚刀的磨损量与预测与其命周期预测提供了理论支撑。(3)根据己经建立的解析模型,使用秦岭隧道施工中采集到的盘形滚刀磨损更换数据对上述的解析模型进行了实际工程的检验并对结果进行了分析。