滾刀磨損主要分為正常磨損和非正常磨損兩類,正常磨損指滾刀刀圈各處磨損程度基本一致,當?shù)度δp高度超過規(guī)定值時,認為滾刀失效進行更換,這種失效形式是滾刀磨損的主要形式,占總數(shù)的80%~90%;非正常磨損包括:刀圈偏磨、刀圈斷裂、崩刃、刀圈松動、密封失效、軸承磨損等。
已有研究結(jié)果表明磨粒磨損是滾刀正常磨損的主要形式,滾刀的磨粒磨損又分為直接磨損和二次磨損。
直接磨損是指滾刀破碎巖體時所產(chǎn)生的磨損,屬于高應(yīng)力磨粒磨損,主要由開挖巖體的強度、磨蝕性等決定;
二次磨損指由于盾構(gòu)的滯排效應(yīng)堆積在刀盤底部(正面和背面)的巖碴對滾刀的磨損,屬于低應(yīng)力磨粒磨損,主要是由于松散顆粒的滑動引起。
滾刀的直接磨損根據(jù)其接觸條件,又可以分為兩體磨損和三體磨損,兩體磨損指磨粒相對固體表面運動而產(chǎn)生的磨損;三體磨損指外界磨粒移動于兩摩擦表面之間,類似于研磨作用。
滾刀破巖時首先在刀刃下產(chǎn)生破碎體并形成粉碎區(qū),粉碎區(qū)的磨粒移動于滾刀刀刃與開挖面之間,并傳遞能量進行破巖,因此滾刀的直接磨損屬于三體磨損,對磨粒磨損系數(shù)取值至關(guān)重要。
滾刀直接磨損根據(jù)其材料去除機制可以分為塑性去除磨損和韌性斷裂去除磨損,研究表明滾刀的塑性去除磨損平均占到82.9%,可見,基于塑性去除機制的磨粒磨損是滾刀最主要的直接磨損形式。