CN108060926A - 一种矩形硬岩盾构切削刀盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矩形硬岩盾构切削刀盘，解决了现有技术中应用于矩形隧道施工的刀盘，结构复杂，准备工作繁琐，受到冲击力大等问题。本发明的技术方案是这样实现的：一种矩形硬岩盾构切削刀盘，包括支撑架、滚筒刀盘和刀具组，滚筒刀盘与安装在支撑架上的减速装置相连接，刀具组安装在滚筒刀盘的筒壁上；刀具组包括滚刀、切刀和伸缩刀具，滚刀沿周向设置在滚筒刀盘的筒壁上，切刀沿径向设设置在滚筒刀盘的筒壁上，伸缩刀具对称设置在滚筒刀盘的筒壁上。本发明推进力和切削旋转功率相对较小，切削力波动角小，对设备冲击和振动较弱。调整该切削设备的轴向长度和支架的支撑方式，可以适应部分断面及全断面两种模式的掘进。
Description
技术领域
本发明涉及矩形隧道施工设备技术领域，特别是指一种矩形硬岩盾构切削刀盘。
背景技术
和传统的圆形断面隧道相比，矩形隧道可以节约大量的地下空间。当前，随着城市地下空间开发数量的日趋增长，矩形断面的应用越来越多。而我国人口众多，城市人口密集，地面和地下空间受限，矩形断面隧道将是一个不错的选择。在掘进过程中，对于中硬岩层，目前用悬臂掘进机或矩形盾构机来施工，盾构机的切削装置采用复合刀盘，结构复杂，准备工作比较繁琐；悬臂掘进机的切割机构多采用截齿刀具，其切削和推进阻力都比较大，需要提供大的推力和切割功率，加大机身自重，切削经济性有待提高；再者，其切削的脉动性很大，切削过程中伴随着巨大的振动和冲击，给机械结构和电器及液压元器件造成不小的影响。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种矩形硬岩盾构切削刀盘，解决了现有技术中应用于矩形隧道施工的刀盘，结构复杂，准备工作繁琐，受到冲击力大，工作效率低等问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种矩形硬岩盾构切削刀盘，包括支撑架、滚筒刀盘和刀具组，滚筒刀盘与安装在支撑架上的减速装置相连接，刀具组安装在滚筒刀盘的筒壁上；刀具组包括滚刀、切刀和伸缩刀具，滚刀沿周向设置在滚筒刀盘的筒壁上，切刀沿径向设设置在滚筒刀盘的筒壁上，伸缩刀具对称设置在滚筒刀盘的筒壁上。
所述滚刀包括边滚刀和正滚刀，边滚刀通过第一刀座与滚筒刀盘相连接，正滚刀通过第二刀座与滚筒刀盘相连接；边滚刀倾斜设置，正滚刀均匀设置在滚筒刀盘上且呈空间螺旋状分布。
所述切刀通过切刀座与滚筒刀盘相连接，切刀呈条状设置在切刀座，切刀座沿轴向设置在滚筒刀盘上，切刀与滚筒刀盘平行设置。
所述切刀伸出滚筒刀盘的高度低于边滚刀和正滚刀伸出滚筒刀盘的高度，且切刀伸出滚筒刀盘的高度高于伸缩刀具伸出滚筒刀盘的高度。
所述伸缩刀具通过第三刀座安装在滚筒刀盘上，伸缩刀具包括圆柱形跟随器和长刀轴，长刀轴的一端设有压缩弹簧、另一端设有刀片，圆柱形跟随器通过连接臂安装在长刀轴上，圆柱形跟随器与安装在支撑架上的空间凸轮相对应。
所述圆柱形跟随器通过压缩弹簧与空间凸轮贴紧。
本发明为一种矩形硬岩盾构切削刀盘，用于矩形断面隧道掘进，特别适用于力学结构稳定的中硬岩层，可以用全断面和部分断面两种模式掘进。切削过程中需要提供的推力小，切削功率也较当前有大幅降低，推力及切削力整体比较稳定，且其破岩基于挤压破岩而非冲击破岩，对岩层的冲击较小，并且该切削刀盘结构简单，操作方便，能够较好的解决目前硬岩掘进切削装置存在的问题。本发明通过减速装置带动滚筒刀盘运转，支撑架向前推进，滚刀挤压岩石，起到破岩的作用；伸缩刀具可以在机架推进前方的盲区破岩并避开后部机架实体，切刀可以刮落附着的岩块并起到输送的作用。本发明运行过程中，冲击和振动较小，能有效针对硬岩围岩施工，推进速度快，专用于矩形断面隧道作业，尤其应用于盾构或顶管掘进。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明主视图。
图2为本发明侧视图。
图3为本发明伸缩刀具结构示意图。
图4为刀具组布置及空间凸轮曲线沿滚筒刀盘圆周展开示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，实施例1，一种矩形硬岩盾构切削刀盘，包括支撑架1、滚筒刀盘2和刀具组，滚筒刀盘2与安装在支撑架1上的减速装置3相连接，减速器3通过左右端部的四方把扭转力矩传递给滚筒2，并用螺钉紧固限制刀具安装座的轴向位置，左右各一个（可以对称也可以不对称）。减速装置带动滚筒刀盘转动，从而带动刀具组，切削装置在外力的推动下向前运动，可以切削出矩形隧道。刀具组安装在滚筒刀盘2的筒壁上；刀具组包括滚刀、切刀4和伸缩刀具5，滚刀沿周向设置在滚筒刀盘2的筒壁上，滚刀安装在按螺旋排布在滚筒刀盘上的刀座上，兼具破岩和保护滚筒刀盘的两侧面的作用，切刀4沿径向设设置在滚筒刀盘2的筒壁上，切刀呈发散状设置，用于剥落浮动岩石并带走已经剥离的岩石，伸缩刀具5对称设置在滚筒刀盘2的筒壁上，用于推进前方盲区硬岩的切削及规避后方支撑机架。所述滚刀包括边滚刀6和正滚刀7，边滚刀6通过第一刀座8与滚筒刀盘2相连接，边滚刀焊接在第一刀座上，正滚刀7通过第二刀座9与滚筒刀盘2相连接，正滚刀通过螺栓连接在第二刀座上；边滚刀6倾斜设置，正滚刀7均匀设置在滚筒刀盘2上且呈空间螺旋状分布。安装在支撑架1上的空间凸轮12用于限制伸缩刀具的行程，靠近空间凸轮的位置对称设置有两个伸缩刀具，伸缩刀具可以实现前方岩石的切削及后方支撑机架实体的避让。
实施例2，一种矩形硬岩盾构切削刀盘，所述切刀4通过切刀座10与滚筒刀盘2相连接，切刀4呈条状设置在切刀座10，切刀用螺钉紧固在切刀座上，切刀座10沿轴向设置在滚筒刀盘2上，切刀4与滚筒刀盘2平行设置，用于剥落浮动岩石并带走已经剥离的岩石。所述切刀4伸出滚筒刀盘2的高度低于边滚刀6和正滚刀7伸出滚筒刀盘2的高度，且切刀4伸出滚筒刀盘2的高度高于伸缩刀具5伸出滚筒刀盘2的高度，边滚刀的滚刀距离和正滚刀的滚刀距离比较小，可以有效保护刀盘免受岩石的冲击。
进一步，伸缩刀具5通过第三刀座11安装在滚筒刀盘2上，伸缩刀具通过螺钉连接在第三刀座上，伸缩刀具5包括圆柱形跟随器51和长刀轴52，长刀轴52的一端设有压缩弹簧53、另一端设有刀片54，圆柱形跟随器51通过连接臂55安装在长刀轴52上，圆柱形跟随器51与安装在支撑架1上的空间凸轮12相对应。所述圆柱形跟随器51通过压缩弹簧53与空间凸轮12贴紧，压缩弹簧的弹性力使得伸缩刀具的圆柱形跟随器紧贴着空间凸轮的曲面，伸缩刀具在随滚筒刀盘旋转的同时也按照凸轮的设计要求沿其自身轴向运动，以此达到推进前方盲区破岩及避开后方支撑机架的目的。本发明推进力和切削旋转功率相对较小，切削力波动角小，对设备冲击和振动较弱。调整该切削设备的轴向长度和支架的支撑方式，可以适应部分断面及全断面两种模式的掘进。
其他结构与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种矩形硬岩盾构切削刀盘，其特征在于：包括支撑架（1）、滚筒刀盘（2）和刀具组，滚筒刀盘（2）与安装在支撑架（1）上的减速装置（3）相连接，刀具组安装在滚筒刀盘（2）的筒壁上；刀具组包括滚刀、切刀（4）和伸缩刀具（5），滚刀沿周向设置在滚筒刀盘（2）的筒壁上，切刀（4）沿径向设设置在滚筒刀盘（2）的筒壁上，伸缩刀具（5）对称设置在滚筒刀盘（2）的筒壁上。
2.根据权利要求1所述的矩形硬岩盾构切削刀盘，其特征在于：所述滚刀包括边滚刀（6）和正滚刀（7），边滚刀（6）通过第一刀座（8）与滚筒刀盘（2）相连接，正滚刀（7）通过第二刀座（9）与滚筒刀盘（2）相连接；边滚刀（6）倾斜设置，正滚刀（7）均匀设置在滚筒刀盘（2）上且呈空间螺旋状分布。
3.根据权利要求1或2所述的矩形硬岩盾构切削刀盘，其特征在于：所述切刀（4）通过切刀座（10）与滚筒刀盘（2）相连接，切刀（4）呈条状设置在切刀座（10），切刀座（10）沿轴向设置在滚筒刀盘（2）上，切刀（4）与滚筒刀盘（2）平行设置。
4.根据权利要求3所述的矩形硬岩盾构切削刀盘，其特征在于：所述切刀（4）伸出滚筒刀盘（2）的高度低于边滚刀（6）和正滚刀（7）伸出滚筒刀盘（2）的高度，且切刀（4）伸出滚筒刀盘（2）的高度高于伸缩刀具（5）伸出滚筒刀盘（2）的高度。
5.根据权利要求1或4所述的矩形硬岩盾构切削刀盘，其特征在于：所述伸缩刀具（5）通过第三刀座（11）安装在滚筒刀盘（2）上，伸缩刀具（5）包括圆柱形跟随器（51）和长刀轴（52），长刀轴（52）的一端设有压缩弹簧（53）、另一端设有刀片（54），圆柱形跟随器（51）通过连接臂（55）安装在长刀轴（52）上，圆柱形跟随器（51）与安装在支撑架（1）上的空间凸轮（12）相对应。
6.根据权利要求5所述的矩形硬岩盾构切削刀盘，其特征在于：所述圆柱形跟随器（51）通过压缩弹簧（53）与空间凸轮（12）贴紧。
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