CN103726854A - 刀盘辅助支撑轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀盘辅助支撑轮装置，包括安装座和支撑轮，支撑轮固定于安装座内，安装座通过支撑座固定螺栓固定于刀盘后面板周边且呈对称布置；安装座由耐磨钢焊接而成，中间设置有支撑轮安装孔；安装座的两侧设置有采用耐磨金属焊接而成的铲子。在软硬不均地层掘进过程中，从设备角度分析，一方面刀盘受力不均导致刀盘一侧出现大变形、刀具偏磨等问题，另一方面，由于刀盘受力不均必然导致主轴承受力不平衡，进而导致主轴承密封失效等问题，影响盾构正常掘进，严重的情况会更换主轴承。本发明通过增加刀盘辅助支撑轮不但改善了刀盘受力状况，同时也改变了主轴承的受力状态，使刀盘与主驱动部分达到受力均匀，从而保证盾构安全掘进。

Description

刀盘辅助支撑轮装置

技术领域

本发明涉及盾构刀盘掘进辅助装置，具体为一种针对盾构在软硬不均地层中刀盘受力不均问题而设计的，通过增加刀盘辅助支撑轮有效的解决了刀盘受力不均现象，保证了盾构安全掘进的刀盘辅助支撑轮装置。

背景技术

 随着社会的不断进步与发展，尤其是制造业和交通运输业的迅猛发展，对于盾构的需求性越来越大，同时提出的技术要求也越来越高。

随着隧道断面的增大，特别是超大直径过江、跨海隧道，上软下硬地层最为常见。上面为沉积沙土，而下面为坚硬的岩石；由于制造、运输、安装精度等原因，盾构主轴承最大直径受限，目前JB/T2300-1999规定回转支撑最大直径不超过4.7米。一方面为满足经济建设、交通运输匀速的需求，隧道断面越来越大，而另一方面受各种因素限制，盾构主轴承直径不能无限增大。因此，地质复杂导致刀盘受力不均和刀盘悬臂过长造成主驱动受力不均而出现密封失效、主轴承损坏等问题是当前大直径盾构施工最为核心的问题之一。

目前对大直径隧道开挖过程中遇到的上软下硬地层主要解决办法有对软沙土人工加固方法和对下层硬岩人工爆破等方法。对软沙土人工加固方法应用范围非常有限，只能应用于水面相对静止或者河岸、海岸边沿处，而人工对硬岩爆破不但成本高，又不符合环保的要求。因此，目前从施工角度来说，对上软下硬的地层安全修建隧道尚没有良好的解决办法。

针对软硬不均的复杂地质状况，通过对刀盘受力模型分析，从盾构刀盘结构设计入手，解决大直径盾构施工在软硬不均地层条件下刀盘受力不均问题，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

 为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种结构简单，安装方便，通过增加刀盘辅助支撑轮改善了刀盘受力状况，使刀盘与主驱动部分达到受力均匀，从而保证盾构安全掘进的刀盘辅助支撑轮装置。

本发明的目的是这样实现的：

刀盘辅助支撑轮装置，包括安装座7和支撑轮9，所述的支撑轮9固定于安装座7内，安装座7通过支撑座固定螺栓10固定于刀盘后面板6周边且呈对称布置；

所述的安装座7由耐磨钢焊接而成，中间设置有支撑轮安装孔；安装座7的两侧设置有采用耐磨金属焊接而成的铲子8；

所述的支撑轮9通过压块和螺栓与安装座7固定在一起。

所述的支撑轮包括轮轴1、位于轮体3两侧用于保护位于轮体3内设置的轴承5的端盖2、以及位于轮体3外的支撑环4；

所述的刀盘后面板6上铣有沟槽，沟槽内设置有承力环11，支撑座7设置在承力环11的内侧，安装座7通过支撑座固定螺栓10与承力环11和刀盘后面板6固定在一起；

所述的铲子8上设置有耐磨焊层12。

积极有益效果：在软硬不均地层掘进过程中，从设备角度分析，一方面刀盘受力不均导致刀盘一侧出现大变形、刀具偏磨等问题，另一方面，由于刀盘受力不均必然导致主轴承受力不平衡，进而导致主轴承密封失效等问题，影响盾构正常掘进，严重的情况会更换主轴承。本发明通过增加刀盘辅助支撑轮不但改善了刀盘受力状况，同时也改变了主轴承的受力状态，使刀盘与主驱动部分达到受力均匀，从而保证盾构安全掘进。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为图2中I部放大结构示意图；

图4为图2中A向结构示意图；

图中为：轮轴1、端盖2、轮体3、支撑环4、轴承5、刀盘后面板6、支撑座7、铲子8、支撑轮9、支撑座固定螺栓10、承力环11、磨焊层12。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的说明：

如图2、图3所示，刀盘辅助支撑轮装置，包括安装座7和支撑轮9，所述的支撑轮9固定于安装座7内，安装座7通过支撑座固定螺栓10固定于刀盘后面板6周边且呈对称布置，随刀盘一起转动，支撑刀盘周边，保证刀盘受力均匀，避免了因地层软硬不均而造成的刀盘而造成大变形和主轴承损坏；

所述的安装座7由耐磨钢焊接而成，中间设置有支撑轮安装孔；安装座7的两侧设置有采用耐磨金属焊接而成的铲子8；

所述的支撑轮9通过压块和螺栓与安装座7固定在一起。

如图1所示，所述的支撑轮包括轮轴1、位于轮体3两侧用于保护位于轮体3内设置的轴承5的端盖2、以及位于轮体3外的支撑环4；

所述的刀盘后面板6上铣有沟槽，沟槽内设置有承力环11，支撑座7设置在承力环11的内侧，安装座7通过支撑座固定螺栓10与承力环11和刀盘后面板6固定在一起；

如图4所示，所述的铲子8上设置有耐磨焊层12，铲子8主要用于清除支撑轮9滚动轨道的渣土，保证支撑轮压在指定的轨道上。

支撑轮分布于刀盘后面板周围，呈对称均布状态布置；支撑轮安装的具体数量根据地层实际情况和刀盘的直径而定；地层软硬不均现象越严重，刀盘直径越大，则支撑轮的数量相应越多；正常的情况下支撑轮随着刀盘在固定的轨道旋转，但是由于刀盘舱的渣土比较多，容易在轨道上形成泥饼，因此在轮座的两侧分别设置有一个铲子，可把轨道上的渣土清除，保证支撑轮完全压在滚动轨道上。

在上方为淤泥，下方为硬岩的地层中，直径6.3米的刀盘增加安装4个辅助支撑轮后，通过有限元分析对比，增加辅助支撑轮前刀盘最大应力178Mpa,最大应变9.64mm。增加辅助支撑轮后，最大应力152Mpa,最大应变3.22mm。从两种情况分析对比结果知道，刀盘增加辅助支撑轮后受力效果得到明显改善。

在软硬不均地层掘进过程中，从设备角度分析，一方面刀盘受力不均导致刀盘一侧出现大变形、刀具偏磨等问题，另一方面，由于刀盘受力不均必然导致主轴承受力不平衡，进而导致主轴承密封失效等问题，影响盾构正常掘进，严重的情况会更换主轴承。本发明通过增加刀盘辅助支撑轮不但改善了刀盘受力状况，同时也改变了主轴承的受力状态，使刀盘与主驱动部分达到受力均匀，从而保证盾构安全掘进。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等。

Claims (6)

1.刀盘辅助支撑轮装置，包括安装座（7）和支撑轮（9），其特征在于：所述的支撑轮（9）固定于安装座（7）内，安装座（7）通过支撑座固定螺栓（10）固定于刀盘后面板（6）周边且呈对称布置。

2.根据权利要求1所述的刀盘辅助支撑轮装置，其特征在于：所述的安装座（7）由耐磨钢焊接而成，中间设置有支撑轮安装孔；安装座（7）的两侧设置有采用耐磨金属焊接而成的铲子（8）。

3.根据权利要求1所述的刀盘辅助支撑轮装置，其特征在于：所述的支撑轮（9）通过压块和螺栓与安装座（7）固定在一起。

4.根据权利要求1或3所述的刀盘辅助支撑轮装置，其特征在于：所述的支撑轮（9）包括轮轴（1）、位于轮体（3）两侧用于保护位于轮体（3）内设置的轴承（5）的端盖（2）、以及位于轮体（3）外的支撑环（4）。

5.根据权利要求1所述的刀盘辅助支撑轮装置，其特征在于：所述的刀盘后面板（6）上铣有沟槽，沟槽内设置有承力环（11），支撑座（7）设置在承力环（11）的内侧，安装座（7）通过支撑座固定螺栓（10）与承力环（11）和刀盘后面板（6）固定在一起。

6.根据权利要求2所述的刀盘辅助支撑轮装置，其特征在于：所述的铲子（8）上设置有耐磨焊层（12）。

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