CN104265320A - 一种芯包结构滚刀及其使用方法与应用 - Google Patents

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张学强
王刚
任延玲
倪景文
袁立磊
闫国成
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Abstract

一种芯包结构滚刀及其使用方法与应用，包括刀轴、刀体、刀圈和端盖，刀轴的中心位置处设置轴肩，轴肩的两侧对称设置有台阶，刀轴贯穿刀体，轴肩两侧分别设置所述的止推轴承，止推轴承与台阶之间设置所述的圆柱滚子轴承；本发明芯包结构滚刀采用圆柱滚子轴承与止推轴承代替了传统方式的轴承，通过增加圆柱滚子的数量来增加滚刀的径向承载能力，通过止推轴承来增加滚刀的轴向承载能力，相应地增加了滚刀整体的承载能力，增强了滚刀的耐磨性，延长了滚刀的使用寿命。

Description

一种芯包结构滚刀及其使用方法与应用
技术领域
本发明涉及一种芯包结构滚刀及其使用方法与应用，属于矿山机械设备技术领域。
背景技术
我国是一个多山地带国家，隧道的挖掘能有效地缩短路线长度，TBM隧道掘进机，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械；相对于目前常用的方法，TBM集钻、掘进、支护于一体，使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控，使掘进过程始终处于最佳状态。在国际上，现已广泛应用于水利水电、矿山开采、交通、市政、国防等工程中，隧道挖掘过程中，所使用的刀具在很大程度上影响施工进程，而滚刀作为TBM刀具的重要部分，也是TBM使用过程的易损部件，滚刀的使用寿命及更换频率直接影响着TBM的掘进速度，因而随着TBM的发展，研究一种承载能力大，高耐磨，使用寿命长的新型滚刀成为滚刀研究的主要方向。
中国专利文献CN101672184A公开了一种全断面岩石掘进机滚刀米字型结构，该技术方案主要是采用米字型结构布置方法和协同进化法确定正滚刀和边滚刀的布置位置，其目的是解决滚刀在刀盘上的位置，进而满足刀盘整体技术性能指标。但该技术方案并没有对滚刀的承载能力、耐磨性做出改进。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种芯包结构滚刀。
本发明还提供上述芯包结构滚刀的使用方法与应用。
本发明的技术方案如下：
一种芯包结构滚刀，包括刀轴、刀体、刀圈和端盖，所述刀轴的中心位置处设置轴肩，所述轴肩的两侧对称设置有台阶，所述刀轴贯穿刀体，所述刀轴与刀体之间设置止推轴承和圆柱滚子轴承，所述轴肩两侧分别设置所述的止推轴承，所述止推轴承与台阶之间设置所述的圆柱滚子轴承；
所述刀体的内侧一端设置凸台，所述刀体的外侧一端设置凸台且另一端设置凹槽，所述凹槽内设置有挡圈，所述刀体的外侧设置所述的刀圈，所述刀圈的一侧与凸台接触且另一侧与挡圈接触；
所述刀轴的两端分别设置所述的端盖，所述端盖与刀体之间设置锁紧螺母，所述端盖与刀轴之间设置锁紧螺母。
优选的，所述端盖与刀轴之间设置有浮动密封组件。此设计的好处在于，浮动密封组件可保证浮动环始终与转轴之间保持最佳的密封间隙，而多重密封技术和强大的油膜张力能有效的阻止密封介质的泄漏。
优选的，所述刀体与圆柱滚子轴承之间设置有O型密封圈，所述端盖与刀轴之间设置有O型密封圈。此设计的目的在于，增加的O型密封圈主要起到密封作用，防止漏油。
优选的，所述刀圈为镶齿刀圈或不镶嵌合金的一体式刀圈。在实际作业过程中，刀圈可根据实际作业环境设置为单刃或多刃刀圈，以满足不同的使用需求。
优选的，所述刀体与锁紧螺母之间设置有止推销，所述锁紧螺母与刀轴之间设置有止推销。
一种芯包结构滚刀的使用方法，其步骤如下，将所述滚刀安装在刀盘上，在刀盘工作过程中，当刀圈接触岩石受到外力时，径向外力传递到圆柱滚子轴承上，圆柱滚子轴承承受径向外力增加滚刀整体的径向承载能力，轴向外力传递到止推轴承上，止推轴承承受轴向外力增加滚刀的轴向承载能力。
一种芯包结构滚刀在TBM隧道掘进机上的应用，将滚刀安装在TBM隧道掘进机刀盘上，当刀盘作业时利用所述的芯包结构滚刀对隧道进行挖掘。
本发明的有益效果在于：
1.本发明芯包结构滚刀采用圆柱滚子轴承与止推轴承代替了传统方式的轴承，通过增加圆柱滚子的数量来增加滚刀的径向承载能力，通过止推轴承来增加滚刀的轴向承载能力，相应地增加了滚刀整体的承载能力。
2.本发明中刀体的内孔一侧设置有台阶，另一侧安装锁紧螺母来固定两侧的圆柱滚子轴承；刀体的外径一侧设置台阶，与另一侧设置的挡圈相配合，能有效对刀圈起到止退作用，增强了使用过程中刀圈的稳定性，延长了滚刀的使用寿命。
3.本发明中刀轴设置为中心对称结构，中心处设置轴肩，轴肩两侧放置止推轴承，承载止推轴承传递的轴向力，左右两侧设置台阶，轴间与台阶之间放置圆柱滚子，该设计改变了传统的滚刀内芯的设计结构，体现了新型芯包结构滚刀的优势。
4.本发明芯包结构滚刀设计构思巧妙，作用明显，效果显著，具有良好的经济效益和应用价值。
附图说明
图1为本发明芯包结构滚刀的结构剖视图；
图2为本发明芯包结构滚刀的结构右视图；
其中：1、三刃镶齿刀圈，2、刀体，3、端盖，4、刀轴，5、浮动密封组件，6、锁紧螺母，7、外套，8、挡圈，9、O形密封圈，10、圆柱滚子，11、O形密封圈，12、止推轴承，13、止退销，14、硬质合金，15、止退销，16、轴肩，17、台阶。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
一种芯包结构滚刀，包括刀轴4、刀体2、三刃镶齿刀圈1和端盖3，刀轴4的中心位置处设置轴肩16，轴肩16的两侧对称设置有台阶17，刀轴4贯穿刀体2，刀轴4与刀体2之间设置止推轴承12和圆柱滚子轴承,圆柱滚子轴承由圆柱滚子10和外套7组成，轴肩16两侧分别设置所述的止推轴承12，止推轴承12与台阶17之间设置所述的圆柱滚子轴承；
刀体2的内侧一端设置凸台，刀体2的外侧一端设置凸台且另一端设置凹槽，所述凹槽内设置有挡圈8，刀体2的外侧设置所述的三刃镶齿刀圈1，三刃镶齿刀圈1的一侧与凸台接触且另一侧与挡圈8接触；挡圈可以有效对刀圈起到止退作用，能够确保刀圈的位置固定不变，保证刀圈在使用过程中的稳定性。
刀轴4的两端分别设置所述的端盖3，端盖3与刀体2之间设置有锁紧螺母6，端盖3与刀轴4之间设置锁紧螺母。
另外，端盖3与刀轴4之间设置有浮动密封组件5。浮动密封组件可保证浮动环始终与转轴之间保持最佳的密封间隙，而多重密封技术和强大的油膜张力能有效的阻止密封介质的泄漏。
实施例2：
一种芯包结构滚刀，结构如实施例1所述，其不同之处在于，刀体2与圆柱滚子轴承之间设置有O型密封圈9，端盖3与刀轴4之间设置有O型密封圈11。增加的O型密封圈主要起到密封作用，防止漏油。
实施例3：
一种芯包结构滚刀，结构如实施例1所述，其不同之处在于，刀圈为不镶嵌合金的一体式刀圈。在实际作业过程中，刀圈可根据实际作业环境设置为单刃或多刃刀圈。刀体2与锁紧螺母6之间设置有止推销13，锁紧螺母与刀轴4之间设置有止推销15，止推销可以有效防止锁紧螺母和端盖的松动。
实施例4：
一种芯包结构滚刀的使用方法，其步骤如下，将所述滚刀安装在刀盘上，在刀盘工作过程中，当刀圈接触岩石受到外力时，径向外力传递到圆柱滚子轴承上，圆柱滚子轴承承受径向外力增加滚刀整体的径向承载能力，轴向外力传递到止推轴承上，止推轴承承受轴向外力增加滚刀的轴向承载能力。在TBM隧道掘进机实际作业过程中，将滚刀安装在TBM隧道掘进机刀盘上，当刀盘作业时利用所述的芯包结构滚刀对隧道进行挖掘。

Claims (7)

1.一种芯包结构滚刀，其特征在于，包括刀轴、刀体、刀圈和端盖，所述刀轴的中心位置处设置轴肩，所述轴肩的两侧对称设置有台阶，所述刀轴贯穿刀体，所述刀轴与刀体之间设置止推轴承和圆柱滚子轴承，所述轴肩两侧分别设置所述的止推轴承，所述止推轴承与台阶之间设置所述的圆柱滚子轴承；
所述刀体的内侧一端设置凸台，所述刀体的外侧一端设置凸台且另一端设置凹槽，所述凹槽内设置有挡圈，所述刀体的外侧设置所述的刀圈，所述刀圈的一侧与凸台接触且另一侧与挡圈接触；
所述刀轴的两端分别设置所述的端盖，所述端盖与刀体之间设置锁紧螺母，所述端盖与刀轴之间设置锁紧螺母。
2.如权利要求1所述的芯包结构滚刀，其特征在于，所述端盖与刀轴之间设置有浮动密封组件。
3.如权利要求1或2所述的芯包结构滚刀，其特征在于，所述刀体与圆柱滚子轴承之间设置有O型密封圈，所述端盖与刀轴之间设置有O型密封圈。
4.如权利要求3所述的芯包结构滚刀，其特征在于，所述刀圈为镶齿刀圈或不镶嵌合金的一体式刀圈。
5.如权利要求1或2所述的芯包结构滚刀，其特征在于，所述刀体与锁紧螺母之间设置有止推销，所述锁紧螺母与刀轴之间设置有止推销。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的芯包结构滚刀的使用方法，其步骤如下，将所述滚刀安装在刀盘上，在刀盘工作过程中，当刀圈接触岩石受到外力时，径向外力传递到圆柱滚子轴承上，圆柱滚子轴承承受径向外力增加滚刀整体的径向承载能力，轴向外力传递到止推轴承上，止推轴承承受轴向外力增加滚刀的轴向承载能力。
7.一种如权利要求1至5任一项所述的芯包结构滚刀在TBM隧道掘进机上的应用，将滚刀安装在TBM隧道掘进机刀盘上，当刀盘作业时利用所述的芯包结构滚刀对隧道进行挖掘。
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