行える多段型モデル掘削機を製作し、実験を行
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(2) 土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度). Ⅵ‑383. ク T も大きくなっているため、実際の掘削機で も 垂 直 力 Fz を 制 御 す る こ と で 掘 削 機 に 必 要 と するトルク T を決定できると考えられる。 図 -6 に 垂 直 力 Fz と 掘 削 速 度 V の 関 係 を 示 す 。 1 段 目 は 垂 直 力 Fz に 比 例 し て 掘 削 速 度 V が 上 が っ て い る 。ま た 、2 段 目 も 垂 直 力 Fz に 比 例 し て 掘削速度 V が上昇している。しかし、1 段目と 比較した場合、緩やかな傾きとなっている。こ れは掘削段階が進行して掘削面積が増加したこ とが原因である。3 段目も 2 段目と比べると若 干 緩 や か に な っ て い る が 、垂 直 力 Fz に 比 例 し て 掘削速度 V が上昇していることがわかる。3 段 目以降を増やした場合、掘削速度がどれくらい の傾きになるか、今の段階では分からないが、 垂直力を上げることで比例的に上昇していくも のと考えられる。これにより、実際の掘削機械 で 端 面 掘 削 を 行 っ た 際 に も 垂 直 力 Fz を 制 御 す ることにより掘削速度 V を決定できると考えら れる。 図 -7 に 各 掘 削 段 階 に お け る 比 エ ネ ル ギ ー Es の グ ラ フ を 示 す 。比 エ ネ ル ギ ー Es は 掘 削 効 率 を 表 す 指 標 で 、 式 (1)で 求 め ら れ る 2 ) 。 比 エ ネ ル ギ ー Es=. 全動力 P 単 位 時 間 掘 削 土 量 VE. (1). 図 -5 垂 直 力 と ト ル ク の 関 係. 図 -6 垂 直 力 と 掘 削 速 度 の 関 係. 比 エ ネ ル ギ ー Es が 小 さ い と 掘 削 効 率 が よ い ことを意味する。 1 段目は掘削効率がよい。これは、掘削機中 心部に近い位置にポイントアタックビットがあ るため、トルク T が小さくなったことが原因だ と考えられる。2 段目から 3 段目については比 エ ネ ル ギ ー Es が 大 き く 減 少 し て い る 。ロ ー ラ ー カッタビットが 2 枚から 4 枚に増え、単位時間 あたりの掘削土量も増えたため、掘削効率が上 昇したと考えられる。このことより、掘削段数 を増やして掘削することによって多段型掘削機 は掘削効率を上昇させることができると推測さ 図 -7 各 掘 削 段 階 に お け る 比 エ ネ ル ギ ー れる。 4.結 論 (1)す べ て の 掘 削 段 階 で 垂 直 力 Fz に 比 例 し て 掘 削 速 度 V、 ト ル ク T は 上 昇 し て い る た め 、 実 際 の 多 段 型 掘 削 機 で も 垂 直 力 Fz を 制 御 す る こ と に よ っ て 掘 削 速 度 V、ト ル ク T を 決 定 す る こ とができると考えられる。 (2)端 面 掘 削 の 掘 削 段 階 が 進 む と 掘 削 効 率 が 上 昇 し て い た た め 、 実 際 の 多 段 型 掘 削 機 で 掘 削 を 行う際にも掘削段数を増やすと、掘削効率が上昇すると推測される。 参考文献 1)重 松 尚 久 ,北 岡 一 成 ,小 田 登 ： 多 段 型 端 面 掘 削 方 式 を 用 い た モ デ ル 掘 削 機 の 応 力 制 御 実 験 ,平 成 22 年 度 ,建 設 施 工 と 建 設 機 械 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集 ,pp.61-64,2010. 2) Snowdon RA, Ryley MD, Temporal J.：A study of disc cutting in selected British rocks. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr ;19:107-21,1982.. ‑766‑.
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