CN108868794A - 一种盾构机用重型鱼尾刀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盾构机用重型鱼尾刀，包括底座、主鱼尾刀板、两个副鱼尾刀板，主鱼尾刀板和两个副鱼尾刀板安装于底座的上表面，两个副鱼尾刀板分别位于主鱼尾刀板的两侧，主鱼尾刀板上间隔设置有第一切刀，副鱼尾刀板上间隔设置有第二切刀，底座旋转时，第一切刀和第二切刀的顶部中心的运动轨迹位于同一圆锥面上，且第一切刀和第二切刀累积的运动轨迹覆盖主鱼尾刀板所扫过的面积。本发明所述的盾构机用重型鱼尾刀通过设置的副鱼尾刀板，不仅可以分担主鱼尾刀板的受力，减少了主鱼尾刀受损断裂的风险，而且主鱼尾刀板和副鱼尾刀板的结合还可以应对更高的冲击，结构强度高，破岩能力强，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种盾构机用重型鱼尾刀。
背景技术
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械。现有盾构机的前部主要包括：最前方的刀盘、刀盘后部的前盾切口环和再后的土仓等。刀盘上安装有滚刀、刮刀、先行刀等多种刀具，刀盘上的开孔形成进渣口。工作时，刀盘旋转，安装刀盘上的各种刀具完成对土体的开挖切削。切削下来的泥土，通过刀盘上的进渣口进入前盾切口环及其后部的土仓，再向后输送。
盾构机在软土地层掘进时，因刀盘的中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，现有的盾构机一般在刀盘的中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀，鱼尾刀超前刀盘600mm左右。
公布号为CN103061775A的中国专利公开了一种盾构机用鱼尾中心刀，其结构特点是：在刀体上焊接加强先行刀和强化切刀，加强先行刀位于刀体两侧，强化切刀分布在刀体正上部。该设计和布置作用如下：其一，盾构机分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀与其他切刀设计在不同平面上，鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二，将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的同时，增加翻转运动，可改善切削土体的流动性和搅拌效果，提高盾构机的整体掘进效率。
但是上述鱼尾中心刀为单板设计，在较硬的砂层以及砂卵石地层，普通的单板鱼尾刀已经不能满足中心断面的土体扰动和切削要求，为了应对更高的冲击和高磨损率，就需要设计一种刚度和强度更高，更耐冲击，更耐磨的重型鱼尾刀。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种盾构机用重型鱼尾刀，该装置的结构强度高，破岩能力强，使用寿命长，可在粒径小于400mm的砂卵石地层中有效的达到切割和扰动土层的作用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种盾构机用重型鱼尾刀，包括底座、主鱼尾刀板、两个副鱼尾刀板，主鱼尾刀板和两个副鱼尾刀板安装于底座的上表面，两个副鱼尾刀板分别位于主鱼尾刀板的两侧，主鱼尾刀板上间隔设置有第一切刀，副鱼尾刀板上间隔设置有第二切刀，底座旋转时，第一切刀和第二切刀的顶部中心的运动轨迹位于同一圆锥面上，且第一切刀和第二切刀累积的运动轨迹覆盖主鱼尾刀板所扫过的面积。
进一步的，两个副鱼尾刀板均与主鱼尾刀板相垂直，两个副鱼尾刀板之间的连线经过主鱼尾刀板的旋转轴，第一切刀和第二切刀的运动轨迹在以底座的中心为圆心的圆的径向上交错设置。
进一步的，主鱼尾刀板的侧壁靠近底座的位置处焊接有若干主筋板，主筋板的底部焊接于底座上，主筋板由两个相对倾斜设置的三角形的钢板焊接形成，两个钢板之间的夹角小于180度，两个钢板的内表面与主鱼尾刀板、底座的夹角均为锐角，主筋板、主鱼尾刀板和底座围合形成一个闭合的三角锥形的空腔。
进一步的，主筋板共有四个，四个主筋板均布于主鱼尾刀板的两侧。
进一步的，副鱼尾刀板的两侧焊接有副筋板，副筋板的底部焊接于底座上。
进一步的，底座、主鱼尾刀板、副鱼尾刀板、主筋板、副筋板的外表面均堆焊有耐磨网格，耐磨网格的大小为50mm×50mm，耐磨网格的堆焊层的高度5mm，宽度为8mm。
进一步的，底座、主鱼尾刀板、副鱼尾刀板的厚度不小于50mm，而且主鱼尾刀板、副鱼尾刀板的厚度相同，主筋板和副筋板的厚度为30-50mm。
进一步的，底座、主鱼尾刀板、副鱼尾刀板、主筋板、副筋板的材质为Q690钢板。
进一步的，第一切刀和第二切刀的材质为Q690钢板，第一切刀的的上部设置若干刀刃，第一切刀的上部沿其长度方向间隔开设有若干凹槽，刀刃位于凹槽内且铜焊于第一切刀的表面，刀刃的材质为硬质合金，第二切刀的结构和第一切刀的结构完全相同。
进一步的，底座的中心开设有用于安装泡沫喷嘴的第一通孔，主鱼尾刀板上开设有用于安装泡沫喷嘴的第二通孔。
相对于现有技术，本发明所述的盾构机用重型鱼尾刀具有以下优势：
(1)本发明所述的鱼尾刀通过在主鱼尾刀板设置第一切刀，增强刀板的破岩能力，通过设置的副鱼尾刀板，不仅可以分担主鱼尾刀板的受力，减少了主鱼尾刀板受损断裂的风险，而且主鱼尾刀板和副鱼尾刀板的结合还可以应对更高的冲击，整个装置的结构强度高，破岩能力强，使用寿命长，可有效切割粒径小于400mm的砂卵石地层；
(2)本发明所述的鱼尾刀的主筋板不仅起到加强筋的作用，增加刀板的稳定性，提高整个装置的结构强度，而且在刀盘旋转时，主筋板还可以对切削下来的土体进行翻转，增大了土体的流动性，由于主筋板的两个钢板的内表面与主鱼尾刀板、底座的夹角均为锐角，翻转阻力小，改善主鱼尾刀板切削土体时的受力情况；此外，主筋板设置有空腔，不仅可以减轻整个装置的重量，而且节省钢材，成本低；
(3)本发明所述的盾构机用重型鱼尾刀通过设置的耐磨网格，降低鱼尾刀在施工中的磨损，延长鱼尾刀的使用寿命，提高盾构机的整体掘进性能，设置成网格状，不仅减少了焊料用量，而且可以减少焊接应力和焊接形变。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的盾构机用重型鱼尾刀的正视图；
图2为本发明实施例所述的盾构机用重型鱼尾刀的俯视图；
图3为本发明实施例所述的盾构机用重型鱼尾刀的侧视图；
图4为本发明实施例所述的盾构机用重型鱼尾刀的切刀的侧视图；
图5为本发明实施例所述的盾构机用重型鱼尾刀的切刀的俯视图。
附图标记说明：
1、底座；11、第一通孔；2、主鱼尾刀板；21、第二通孔；3、副鱼尾刀板；4、刀刃；5、主筋板；51、钢板；6、副筋板；7、第一切刀；71、凹槽；8、第二切刀。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种盾构机用重型鱼尾刀，结合图1和图2所示，包括底座1、主鱼尾刀板2、两个副鱼尾刀板3。底座1通过螺栓固定于盾构机的刀盘的中心位置处，底座1的中心开设有用于安装泡沫喷嘴的第一通孔11，主鱼尾刀板2上开设有用于安装泡沫喷嘴的第二通孔21。
主鱼尾刀板2和两个副鱼尾刀板3安装于底座1的上表面。两个副鱼尾刀板3相对位于主鱼尾刀板2的两侧，与主鱼尾刀板2有一定的间隙并且均与主鱼尾刀板2相垂直，两个副鱼尾刀板3之间的连线经过主鱼尾刀板2的旋转轴。主鱼尾刀板2的左右两侧超出底座1，两个副鱼尾刀板3的边缘均未超出底座1。主鱼尾刀板2上间隔设置有第一切刀7，副鱼尾刀板3上间隔设置有第二切刀8，通过在主鱼尾刀板2设置的第一切刀7和副鱼尾刀板3上设置的第二切刀8，增强刀板的破岩能力。
底座1旋转时，第一切刀7和第二切刀8的顶部中心的运动轨迹位于同一圆锥面上，且第一切刀7和第二切刀8累积的运动轨迹覆盖主鱼尾刀板2所扫过的面积，具体的，第一切刀7和第二切刀8的运动轨迹在以底座1的中心为圆心的圆的径向上交错设置，确保不留空刀。第一切刀7和第二切刀8累积的运动轨迹覆盖主鱼尾刀板2所扫过的面积具体包括两种情况：①主鱼尾刀板2上的第一切刀7的累积运动轨迹已经覆盖主鱼尾刀板2所扫过的面积，两个副鱼尾刀板3上的第二切刀8起到重复切削的作用；②主鱼尾刀板2上的第一切刀7的累积运动轨迹未覆盖主鱼尾刀板2所扫过的面积，两个副鱼尾刀板3上的第二切刀8的运动轨迹覆盖主鱼尾刀板2上的第一切刀7未扫过的面积。如此设置，不仅使得副鱼尾刀板3可以分担主鱼尾刀板2的受力，减少了主鱼尾刀受损断裂的风险，而且主鱼尾刀板2和副鱼尾刀板3的结合还可以应对更高的冲击，整个装置的结构强度高，破岩能力强，使用寿命长，可有效切割粒径小于400mm的砂卵石地层。
为了进一步提高结构强度和改善切削土体的流动性，主鱼尾刀板2的侧壁靠近底座1的位置处焊接有四个主筋板5，主筋板5的底部焊接于底座1上，四个主筋板5均布于主鱼尾刀板2的两侧。主筋板5由两个相对倾斜设置的三角形的钢板51焊接形成，两个钢板51之间的夹角小于180度，两个钢板51的内表面与主鱼尾刀板2、底座1的夹角均为锐角，主筋板5、主鱼尾刀板2和底座1围合形成一个闭合的三角锥形的空腔。主筋板5不仅起到加强筋的作用，增加刀板的稳定性，提高整个装置的结构强度而且在刀盘旋转时，主筋板5还可以对切削下来的土体进行翻转，增大了土体的流动性，由于主筋板5的两个钢板51与主鱼尾刀板2、底座1的夹角均为锐角，翻转阻力小，改善主鱼尾刀板切削土体时的受力情况。此外，主筋板5设置有空腔，不仅可以减轻整个装置的重量，而且节省钢材，成本低。
结合图2和图3所示，副鱼尾刀板3的两侧焊接有副筋板6，副筋板6的底部焊接于底座1上。副筋板6垂直于副鱼尾刀板3，副筋板6为直角三角板。副筋板6可以增大副鱼尾刀板3的结构强度，而且也能对切削下来的土体进行翻转，进一步改善切削土体的流动性。
为降低鱼尾刀在施工中的磨损，延长鱼尾刀的使用寿命，提高盾构机的整体掘进性能，底座1、主鱼尾刀板2、副鱼尾刀板3、主筋板5、副筋板6的外表面均堆焊有耐磨网格，耐磨网格的大小为50mm×50mm，耐磨网格的堆焊层的高度5mm，宽度为8mm。耐磨网格设置成网格状，不仅减少了焊料用量，而且可以减少焊接应力和形变。
底座1、主鱼尾刀板2、副鱼尾刀板3的厚度不小于50mm，而且主鱼尾刀板2、副鱼尾刀板3的厚度相同，主筋板5和副筋板6的厚度为30-50mm。底座1、主鱼尾刀板2、副鱼尾刀板3、主筋板5、副筋板6的材质为Q690钢板51。Q690钢板51具有较高的屈服强度和抗拉强度，被广泛应用于煤矿机械、工程机械方面。
第一切刀7和第二切刀8为单独制作的重型切刀，第一切刀7和第二切刀8的材质为Q690钢板。如图4和图5所示，第一切刀7的的上部设置若干刀刃4。第一切刀7的上部沿其长度方向间隔开设有若干凹槽71，刀刃4位于凹槽71内且铜焊于第一切刀7的表面。刀刃4的材质为硬质合金，第二切刀8的结构和第一切刀7的结构完全相同。如此设置，刀刃4起到切削作用，破岩能力强，而且，刀刃4可以保护刀体，防止刀体4被损坏。第一切刀7、第二切刀8和刀刃4的表面均喷涂有耐磨层，增强第一切刀7、第二切刀8和刀刃4的耐磨性。
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 (10)
1.一种盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：包括底座(1)、主鱼尾刀板(2)、两个副鱼尾刀板(3)，主鱼尾刀板(2)和两个副鱼尾刀板(3)安装于底座(1)的上表面，两个副鱼尾刀板(3)分别位于主鱼尾刀板(2)的两侧，主鱼尾刀板(2)上间隔设置有第一切刀(7)，副鱼尾刀板(3)上间隔设置有第二切刀(8)，底座(1)旋转时，第一切刀(7)和第二切刀(8)的顶部中心的运动轨迹位于同一圆锥面上，且第一切刀(7)和第二切刀(8)累积的运动轨迹覆盖主鱼尾刀板(2)所扫过的面积。
2.根据权利要求1所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：两个副鱼尾刀板(3)均与主鱼尾刀板(2)相垂直且两个副鱼尾刀板(3)之间的连线经过主鱼尾刀板(2)的旋转轴，第一切刀(7)和第二切刀(8)的运动轨迹在以底座(1)的中心为圆心的圆的径向上交错设置。
3.根据权利要求2所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：主鱼尾刀板(2)的侧壁靠近底座(1)的位置处焊接有若干主筋板(5)，主筋板(5)的底部焊接于底座(1)上，主筋板(5)由两个相对倾斜设置的三角形的钢板(51)焊接形成，两个钢板(51)之间的夹角小于180度，两个钢板(51)的内表面与主鱼尾刀板(2)、底座(1)的夹角均为锐角，主筋板(5)、主鱼尾刀板(2)和底座(1)围合形成一个闭合的三角锥形的空腔。
4.根据权利要求3所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：主筋板(5)共有四个，四个主筋板(5)均布于主鱼尾刀板(2)的两侧。
5.根据权利要求4所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：副鱼尾刀板(3)的两侧焊接有副筋板(6)，副筋板(6)的底部焊接于底座(1)上。
6.根据权利要求5所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：底座(1)、主鱼尾刀板(2)、副鱼尾刀板(3)、主筋板(5)、副筋板(6)的外表面均堆焊有耐磨网格，耐磨网格的大小为50mm×50mm，耐磨网格的堆焊层的高度5mm，宽度为8mm。
7.根据权利要求5所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：底座(1)、主鱼尾刀板(2)、副鱼尾刀板(3)的厚度不小于50mm，而且主鱼尾刀板(2)、副鱼尾刀板(3)的厚度相同，主筋板(5)和副筋板(6)的厚度为30-50mm。
8.根据权利要求5所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：底座(1)、主鱼尾刀板(2)、副鱼尾刀板(3)、主筋板(5)、副筋板(6)的材质为Q690钢板。
9.根据权利要求1所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：第一切刀(7)和第二切刀(8)的材质为Q690钢板，第一切刀(7)的的上部设置若干刀刃(4)，第一切刀(7)的上部沿其长度方向间隔开设有若干凹槽(71)，刀刃(4)位于凹槽(71)内且铜焊于第一切刀(7)的表面，刀刃(4)的材质为硬质合金，第二切刀(8)的结构和第一切刀(7)的结构完全相同。
10.根据权利要求1所述的盾构机用重型鱼尾刀，其特征在于：底座(1)的中心开设有用于安装泡沫喷嘴的第一通孔(11)，主鱼尾刀板(2)上开设有用于安装泡沫喷嘴的第二通孔(21)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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