CN108194093B - 一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘，包括齿轮箱，所述的齿轮箱一端设有若干个液压马达，所述的液压马达通过齿轮箱中的主动齿轮与设置在齿轮箱中的传动齿轮啮合；所述的齿轮箱另一端设有若干个牙轮钻头，所述的牙轮钻头通过钻头轴与传动齿轮啮合，并由传动齿轮传动，提供转动力矩；本发明用于解决牙轮在井底滚动的同时还要产生轮齿对岩石的相对滑动来进行碎岩的多刀头牙轮钻头顶管机刀盘。

Description

一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘

技术领域

本发明属于地下空间非开挖方法，尤其是涉及到城市管廊的顶管敷设技术。

背景技术

公知，牙轮钻头工作时牙轮既公转又自转，因此产生了滚动、滑动和冲击振动的复合碎岩作用，这种复合作用可分为冲击、压碎作用和切削剪切作用。这种复合作用对不同岩性的岩层有不同的破碎效果：当钻进脆性岩石时，主要利用冲击动载荷破碎岩石，瞬间产生的极大冲击力使岩石局部区域应力高度集中，来不及向周围岩石传递，当作用力达到岩石的弹性极限时就破碎；同时回转力对凸起的岩石又产生了剪切作用，使岩石剪切分离并被碾碎。但当钻头钻进塑性岩石（软岩、中硬岩）时，上述效应就不明显，冲击功大部分消耗在岩石的塑性变形上，而剪切力此时就起主要作用。这种剪切作用主要是通过牙轮在井底滚动的同时还要产生轮齿对岩石的相对滑动来实现。在现实的工作中，产生滑动的原因有三个：超顶、复锥和移轴。

目前顶管的刀盘刀头采用焊接刀具或焊接刀具与盘形滚刀、焊接刀具与镶齿滚刀组合的切削破岩结构，且由刀盘带动刀头整体转动进行切削岩层，其破岩效率低，且对于硬岩顶管难度大。因此目前需要一种利用剪切作用通过牙轮在井底滚动的同时还要产生轮齿对岩石的相对滑动来进行碎岩的方法多刀头牙轮钻头顶管机刀盘。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘，用于解决牙轮在井底滚动的同时还要产生轮齿对岩石的相对滑动来进行碎岩的多刀头牙轮钻头顶管机刀盘。

一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘，包括齿轮箱，所述的齿轮箱一端设有若干个液压马达，所述的液压马达通过齿轮箱中的主动齿轮与设置在齿轮箱中的传动齿轮啮合；所述的齿轮箱另一端设有若干个所述的牙轮钻头，所述的牙轮钻头通过钻头轴与传动齿轮啮合，并由传动齿轮传动，提供转动力矩；所述的钻头轴与齿轮箱外部连接处设有泥浆联接盘；所述的齿轮箱一端设有若干个液压马达，所述的若干个液压马达之间设置个传动齿轮与每个液压马达的主动齿轮啮合，所述的若干个马达互为备用，也可同时提供动力；所述的牙轮钻头通过钻头轴与传动齿轮啮合，所述的牙轮钻头设置在传动齿轮同一平面或两侧，所述的齿轮箱顶端中部设有联接套及加强筋机架，所述的齿轮箱的两侧设有齿轮箱密封板。

进一步的，所述的牙轮钻头与钻头轴活动连接，使得牙轮钻头可自行转动。

进一步的，所述的钻头轴与牙轮钻头连接处为凹型结构，使得牙轮钻头可自行转动；所述的钻头轴在齿轮箱内由若干个由下至上轴半径逐渐减小的圆柱体构成，所述的钻头轴与齿轮箱底部连接处设有圆锥滚子轴承；所述的钻头轴与齿轮箱顶部连接处设有向心球轴承。

本发明的有益效果是：一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘，包括齿轮箱，所述的齿轮箱一端设有若干个液压马达，所述的液压马达通过齿轮箱中的主动齿轮与设置在齿轮箱中的传动齿轮啮合；所述的齿轮箱另一端设有若干个牙轮钻头，所述的牙轮钻头通过钻头轴与传动齿轮啮合，并由传动齿轮传动，提供转动力矩； 本发明用于解决牙轮在井底滚动的同时还要产生轮齿对岩石的相对滑动来进行碎岩的多刀头牙轮钻头顶管机刀盘；该刀盘适用于任何岩层，效率高，尤其解决硬岩层顶管的难题。

附图说明

图1为本发明的侧视剖面图；

图2为本发明的后端面视图；

图3为本发明的前端视图；

图中：1是牙轮钻头；2是钻头轴；3是泥浆联接盘；4是圆锥滚子轴承；5是传动齿轮；6是向心球轴承；7是液压马达；8是联接套及加强筋机架；9是齿轮箱盖端；10是齿轮箱密封板；11是齿轮箱，12 是主动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1至图3，一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘，包括齿轮箱11，所述的齿轮箱11一端设有若干个液压马达7，所述的液压马达7通过齿轮箱11中的主动齿轮12与设置在齿轮箱11中的传动齿轮11啮合；所述的齿轮箱11另一端设有若干个所述的牙轮钻头1，所述的牙轮钻头1通过钻头轴2与传动齿轮11啮合，并由传动齿轮5传动，提供转动力矩。

所述的齿轮箱11顶端中部设有联接套及加强筋机架8。

所述的牙轮钻头1与钻头轴2活动连接，使得牙轮钻头1可自行转动。

所述的齿轮箱11的两侧设有齿轮箱密封板10。

所述的钻头轴2与牙轮钻头1连接处为凹型结构，使得牙轮钻头1可自行转动；所述的钻头轴2在齿轮箱11内由若干个由下至上轴半径逐渐减小的圆柱体构成，所述的钻头轴2与齿轮箱11底部连接处设有圆锥滚子轴承4；所述的钻头轴2与齿轮箱11顶部连接处设有向心球轴承6。

所述的钻头轴2与齿轮箱11外部连接处设有泥浆联接盘3。

所述的齿轮箱11一端设有若干个液压马达7，所述的若干个液压马达7之间设置1个传动齿轮5与每个液压马达7的主动齿轮12啮合，所述的若干个马达互为备用，也可同时提供动力。

如图1，所述的2个液压马达7之间设置1个传动齿轮5与每个液压马达7的主动齿轮12啮合，2个马达互为备用，也可同时提供动力。

如图2，所述的4个液压马达7之间设置4个传动齿轮5与每个液压马达7的主动齿轮12啮合，4个马达互为备用，也可同时提供动力。

所述的牙轮钻头1通过钻头轴2与传动齿轮5啮合，所述的牙轮钻头1设置在传动齿轮5同一平面或两侧。

本发明根据定顶管机刀盘大小，在顶管机刀盘上对称或非对称布置X个三牙牙轮钻头，所布置的X个牙轮钻头由顶管机刀盘提供旋转动力使单个牙轮钻头进行公转，即由液压马达提供动力，通过齿轮传动，将动力传递给每个牙轮钻头，使每个牙轮钻头进行公转；同时牙轮钻头在刀盘向前推进压力(由设置的专用油缸供给)的作用下，牙轮钻头既公转又自转而产生滚动、滑动和冲击振动的复合碎岩作用。

本发明的目的是为了提供一种针对于任何岩层的刀头为多个三牙轮钻头组成的切削破岩结构刀盘，利用具有动力的单个牙轮钻头工作时牙轮既公转又自转而产生滚动、滑动和冲击振动的复合碎岩作用，提高顶管钻岩掘进效率的，采用单回次浅钻、多回次组合、全断面破碎的顶管碎岩方法：提供旋转动力使单个牙轮钻头进行公转，同时在后端设置的专用油缸的作用下，使刀盘向前推进，在刀盘向前推进压力的作用下，牙轮钻头牙轮既公转又自转而产生滚动、滑动和冲击振动的复合碎岩作用，每个牙轮钻头在掘进断面上掘进一个一定深度的孔，然后在后端设置的专用油缸的作用下刀盘回缩，然后在设置的刀盘专用转向马达作用下使刀盘再旋转一个角度后又重复上面的动作，这样通过多次回合牙轮钻头的浅钻实现掘进断面的全断面碎岩掘进。

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,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘，包括齿轮箱（11），其特征在于，所述的齿轮箱（11）一端设有若干个液压马达（7），所述的液压马达（7）通过齿轮箱（11）中的主动齿轮（12）与设置在齿轮箱（11）中的传动齿轮（5）啮合；所述的齿轮箱（11）另一端设有若干个牙轮钻头（1），所述的牙轮钻头（1）通过钻头轴（2）与传动齿轮（5）啮合，并由传动齿轮（5）传动，提供转动力矩；所述的钻头轴（2）与齿轮箱（11）外部连接处设有泥浆联接盘（3）；若干个液压马达（7）互为备用，或者同时提供动力；所述的牙轮钻头（1）通过钻头轴（2）与传动齿轮（5）啮合，所述的牙轮钻头（1）设置在传动齿轮（5）同一平面或两侧，所述的齿轮箱（11）顶端中部设有联接套及加强筋机架（8），所述的齿轮箱（11）的两侧设有齿轮箱密封板（10）；所述的钻头轴（2）与牙轮钻头（1）连接处为凹型结构，使得牙轮钻头（1）可自行转动；所述的钻头轴（2）在齿轮箱（11）内由若干个由下至上轴半径逐渐减小的圆柱体构成，所述的钻头轴（2）与齿轮箱（11）底部连接处设有圆锥滚子轴承（4）；所述的钻头轴（2）与齿轮箱（11）顶部连接处设有向心球轴承（6）。

2.根据权利要求1所述的一种多刀头三牙轮钻头顶管机刀盘，其特征在于，所述的牙轮钻头（1）与钻头轴（2）活动连接，使得牙轮钻头（1）可自行转动。

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