CN103711501A - 工程用矩形截割刀盘 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工程用矩形截割刀盘，所述工程用矩形截割刀盘包括两层刀盘和行星轮；两层刀盘分别前刀盘和后刀盘，前刀盘与偏心旋转轴为一体，偏心旋转轴穿过后刀盘超前突出，所述后刀盘和行星轮通过螺栓连接或焊接的方式固定在一起，传动箱后部连接减速器，减速器和电机连接，前刀盘和后刀盘上均设置有在整个截割刀盘前进的过程中切割的齿，后刀盘绕着前刀盘的轴公转的同时又进行自转。本发明是一种近似矩形截割刀盘，通过矩形截割刀盘组合或者矩形截割刀盘与圆形截割刀盘可以形成任意大小的总矩形截割形状，大大扩宽了巷道掘进机的适用范围，很好的适应了工程实际中的对巷道形状的需求。
Description
技术领域
本发明属于隧道巷道施工技术领域，具体涉及一种通过矩形截割刀盘组合或者矩形截割刀盘与圆形截割刀盘可以形成任意大小的总矩形截割形状工程用矩形截割刀盘。
背景技术
在现有的隧道巷道施工工程中，采用的大部分截割形状都是圆形截割。TBM、盾构机、顶管机等都是圆形截割掘进，形成的巷道形状都是圆形，但在工程实际使用中，这种圆形巷道很大部分都与实际使用要求不太符合，有些还必须进行填充或修形使之成为矩形巷道来满足使用要求。工程实际急需能够采用新型矩形组合截割刀盘来改进截割形状满足使用要求，使巷道形状与工程实际需求一致的同时减少二次修行工作量，使一次打出来的巷道为与使用要求近似一致的矩形。矩形截割刀盘的设计在有效扩宽丰富截割形状的同时又减少掘进工作量，对隧道巷道掘进施工带来革命性的突破。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种通过矩形截割刀盘组合或者矩形截割刀盘与圆形截割刀盘可以形成任意大小的总矩形截割形状工程用矩形截割刀盘。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：所述工程用矩形截割刀盘包括两层刀盘和行星轮；两层刀盘分别前刀盘和后刀盘，一轴转轴穿过前刀盘和后刀盘，所述后刀盘和行星轮通过螺栓连接或焊接的方式固定在一起，传动箱后部连接减速器，减速器与电机连接，前刀盘和后刀盘上均设置有在整个截割刀盘前进的过程中切割的齿，后刀盘绕着前刀盘的轴公转的同时又进行自转。
在本发明的一个优选实施例子中，所述前刀盘包括中心盖板和前刀盘刀柄板，在前刀盘刀柄板上设置有复数只前刀盘刀柄，复数只前刀盘刀柄分布在中心盖板周围，中心盖板上设置有中心刀，前刀盘刀柄上设置有复数个前刀片铲齿。
在本发明的一个优选实施例子中，所述前刀盘刀柄包括三个，分布在以中心盖板为中心的360度的圆周上，相邻两个前刀盘刀柄相互之间的夹角为120度。
在本发明的一个优选实施例子中，所述中心盖板为一个圆加一个矩形连在一起的结构，中心刀包括三块小刀片，相邻两个小刀片相互之间的夹角为120度。
在本发明的一个优选实施例子中，所述中心刀中的三块小刀片的其中一个小刀片分布的一部分分布在矩形上，另一部分分布在圆上，另外两个小刀片分布在圆上。
在本发明的一个优选实施例子中，所述中心盖板和中心刀一体成型。
在本发明的一个优选实施例子中，所述中心盖板通过螺钉连接在前刀盘刀柄板上。
在本发明的一个优选实施例子中，所述后刀盘包括转轴穿过的后刀盘中心圈和分布在后刀盘中心圈周围的复数只后刀盘刀柄，后刀盘刀柄上设置有复数个后刀片刮刀齿。
在本发明的一个优选实施例子中，所述后刀盘刀柄包括三个，分布在以刀盘中心圈为中心的360度的圆周上，相邻两个后刀盘刀柄相互之间的夹角为120度。
在本发明的一个优选实施例子中，所述后刀片刮刀齿包括两种刮刀齿，一种为具有截割和装载效果的边缘刮刀齿，另一种为具有截割效果的竖直刮刀齿，边缘刮刀齿和竖直刮刀齿均通过螺栓固定在固定板上，固定板通过螺栓固定在后刀柄上。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的工程用矩形截割刀盘具有以下优点：本发明是一种近似矩形截割刀盘，通过矩形截割刀盘组合或者矩形截割刀盘与圆形截割刀盘可以形成任意大小的总矩形截割形状。大大扩宽了巷道掘进机的适用范围，很好的适应了工程实际中的对巷道形状的需求。
附图说明
图1为矩形截割刀盘传动结构示意图。
图2为前刀盘的结构示意图。
图3为后刀盘的结构示意图。
图4为前刀盘和后刀盘组装后的矩形截割刀盘的结构示意图。
图5为刀盘截齿截割轨迹形状随R1/R2值变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
图1为矩形截割刀盘传动结构示意图，如图1所示，本发明提供的工程用矩形截割刀盘包括两层刀盘和行星轮3；两层刀盘分别前刀盘1和后刀盘2，一轴转轴穿过前刀盘1和后刀盘2，后刀盘2和行星轮3焊接成在一起，轴上连接有减速装置，减速装置和电机连接，前刀盘和后刀盘上均设置有在整个截割刀盘前进的过程中切割的齿，后刀盘绕着前刀盘的轴公转的同时又进行自转。
图2为矩形截割刀盘的结构示意图，图4为前刀盘和后刀盘组装后的矩形截割刀盘的结构示意图，如图2和4所示：前刀盘1包括中心盖板101和前刀盘刀柄板105，在前刀盘刀柄板105上设置有复数只前刀盘刀柄102，复数只前刀盘刀柄102分布在中心盖板周围，中心盖板101上设置有中心刀103，前刀盘刀柄102上设置有复数个前刀片铲齿104。
图2中，前刀盘刀柄102包括三个，分布在以中心盖板为中心的360度的圆周上，相邻两个前刀盘刀柄102相互之间的夹角为120度。
图2中，中心盖板101为一个圆加一个矩形连在一起的结构，中心刀103包括三块小刀片，相邻两个小刀片相互之间的夹角为120度。
图2中，中心刀103中的三块小刀片的其中一个小刀片分布的一部分分布在矩形上，另一部分分布在圆上，另外两个小刀片分布在圆上。
在本发明的具体的实施过程中，中心盖板101和中心刀103一体成型。
在本发明的具体的实施过程中，中心盖板101通过螺钉连接在前刀盘刀柄板105上。
图3为后刀盘的结构示意图，图4为前刀盘和后刀盘组装后的矩形截割刀盘的结构示意图，如图3-4所示：后刀盘2包括转轴穿过的后刀盘中心圈201和分布在后刀盘中心圈201周围的复数只后刀盘刀柄202，后刀盘刀柄202上设置有复数个后刀片刮刀齿204。
在图3和4的实施例子中，后刀盘刀柄202包括三个，分布在以刀盘中心圈201为中心的360度的圆周上，相邻两个后刀盘刀柄202相互之间的夹角为120度。
后刀片刮刀齿204包括两种刮刀齿，一种为具有截割和装载效果的边缘刮刀齿205，另一种为具有截割效果的竖直刮刀齿206，边缘刮刀齿205和竖直刮刀齿206均通过螺栓固定在固定板207上，固定板207通过螺栓固定在后刀柄上。
图5为刀盘截齿截割轨迹形状随R1/R2值变化曲线。矩形截割刀盘的设计采用刀盘轴偏心布置，自转与公转相结合的方式达到近似的正方形截割形状，刀盘截齿的分布半径（R1）与刀盘轴偏心距(R2)之比值不同时截齿截割轨迹的形状也不同，刀盘上的截齿旋转一周其截割方向一直在变化。当公转与自转转速之比为3，R1/R2值为8.5时，截齿截割的形状最接近一个带四个圆角的正方形。
当R1/R2值越小时，刀盘上的截齿旋转一周其截割方向变化越明显，当R1/R2值小到一定程度时会出现负向旋转截割的情况，而且正截割负截割交替变化出现。由于负截割对刀齿工作情况不利，为了规避负截割现象的发生，采取将其公转的轴超前伸出设计一个前刀盘（半径为R3）将负截割出现的区域先截割掉进行处理，这样既满足了矩形截割的形状，刀齿截割的寿命也达到要求。而且巧妙的将前刀盘与公转齿轮设计为一体的创新又使比较简单的传动设计成为可能。
将不同尺寸的正方形截割刀盘组合叠加可以得到更多尺寸的适用于工程实际的矩形截割巷道断面。矩形截割刀盘的边缘圆角有效的避免了应力集中，使整体矩形截割巷道受力状况良好，满足工程实际使用需求。
由于在工程实际中，需要截割的巷道形状往往为矩形，矩形截割刀盘的发明将极大的拓展截割形状。将不同尺寸的正方形截割刀盘进行组合叠加或将矩形截割刀盘与圆形刀盘进行组合叠加可以得到任意尺寸的矩形截割形状。这对工程实际中截割形状和截割尺寸的需求可以做到很到的吻合，将以往不敢想但又需要截割形状的都变为可能，彻底的解决了这个问题。
本矩形截割刀盘的设计是将刀盘设计为前后两层刀盘，后刀盘绕着前刀盘的轴公转的同时又进行自转，当自转转速与公转转速满足一定的比值，例如公转转速为60rpm，自转转速为20rpm；同时后刀盘半径与偏心距之比满足一定的比值时得到一个近似于矩形的截割形状。前刀盘的截齿采用可稍微适应不同方向切割的刀型截齿布置，前刀盘中央设计一个锥形破碎机构，后刀盘设计为修形铲齿。后刀盘迎面中部截割方向连续变化，尤其是容易出现负向切削的位置前刀盘都先切削掉，把不利于后刀盘切削的位置先切削掉。传动箱的公转齿轮与后刀盘通过轴套与平键连接，简化了传动结构。整个刀盘的截线距为70mm，刀盘工作时，前刀盘把整个矩形中部位置切割掉，后刀盘边缘刀齿把剩下的形状修形截割，截割出来的总体形状就是近似于矩形带四个圆角的形状，圆角出现在断面边角处时可以减少断面的应力集中，当出现在中部时会产生一个很小的截割死角，可以通过在机头壳体上布置铲齿来解决整个问题。后刀盘的边缘刮刀齿不仅可以修形截割，还具有装载的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述工程用矩形截割刀盘包括两层刀盘和行星轮；两层刀盘分别前刀盘和后刀盘，一轴转轴穿过前刀盘和后刀盘，所述后刀盘和行星轮通过螺栓连接或焊接的方式固定在一起，传动箱后部连接减速器，减速器与电机连接，前刀盘和后刀盘上均设置有在整个截割刀盘前进的过程中切割的齿，后刀盘绕着前刀盘的轴公转的同时又进行自转。
2.根据权利要求1所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述前刀盘包括中心盖板和前刀盘刀柄板，在前刀盘刀柄板上设置有复数只前刀盘刀柄，复数只前刀盘刀柄分布在中心盖板周围，中心盖板上设置有中心刀，前刀盘刀柄上设置有复数个前刀片铲齿。
3.根据权利要求2所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述前刀盘刀柄包括三个，分布在以中心盖板为中心的360度的圆周上，相邻两个前刀盘刀柄相互之间的夹角为120度。
4.根据权利要求2所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述中心盖板为一个圆加一个矩形连在一起的结构，中心刀包括三块小刀片，相邻两个小刀片相互之间的夹角为120度。
5.根据权利要求4所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述中心刀中的三块小刀片的其中一个小刀片分布的一部分分布在矩形上，另一部分分布在圆上，另外两个小刀片分布在圆上。
6.根据权利要求4所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述中心盖板和中心刀一体成型。
7.根据权利要求2所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述中心盖板通过螺钉连接在前刀盘刀柄板上。
8.根据权利要求1所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述后刀盘包括转轴穿过的后刀盘中心圈和分布在后刀盘中心圈周围的复数只后刀盘刀柄，后刀盘刀柄上设置有复数个后刀片刮刀齿。
9.根据权利要求8所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述后刀盘刀柄包括三个，分布在以刀盘中心圈为中心的360度的圆周上，相邻两个后刀盘刀柄相互之间的夹角为120度。
10.根据权利要求8所述的工程用矩形截割刀盘，其特征在于：所述后刀片刮刀齿包括两种刮刀齿，一种为具有截割和装载效果的边缘刮刀齿，另一种为具有截割效果的竖直刮刀齿，边缘刮刀齿和竖直刮刀齿均通过螺栓固定在固定板上，固定板通过螺栓固定在后刀柄上。
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