CN109083650A - 用于盾构机的刀盘设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于盾构机的刀盘设计方法，包括以下步骤，S1、刀盘材料的确定；S2、刀盘结构结构；S3、刀盘直径的确定。本发明以实际刀盘需要承受的最大应力为标准进行选材，可避免掘进过程中发生刀盘发生扭曲等意外，已经掘进进程，且刀盘半径与支撑轴承半径以1.62～1.63的比例进行设计，可以减缓滚刀的磨损率，延长了滚刀的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及刀盘技术领域，尤其涉及用于盾构机的刀盘设计方法。
背景技术
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构(局部气压、全局气压)，机械式盾构(开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构。
刀盘是盾构机中重要的关键部件，位于盾构机的最前端，通过牛腿与主驱动进行连接，由刀盘电机或液压马达带动主轴承，传递到牛腿使刀盘转动，现有的刀盘在使用过程中常因为选材不当或者半径设计不合理，导致刀盘已损坏，使用寿命低，为此我们设计出了用于盾构机的刀盘设计方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的用于盾构机的刀盘设计方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
用于盾构机的刀盘设计方法，包括以下步骤，
S1、刀盘材料的确定：实地检测地层的抗压强度和强度特性，推算出刀盘会承受的最大应力，因为σ=Mzy/I，其中弯矩的计算公式为，惯性矩的计算公式为,在M一定的情况下，通过查阅型钢表可查阅和计算出得Iz和d的数值，计算符合应力范围的材料，通过对比可确定刀盘的材料；
S2、刀盘结构结构：刀盘包括包括刀盘本体，所述刀盘本体的正面设有盘形滚刀，且盘形滚刀绕着圆形成放射状均匀分布，且刀盘本体正面的边缘处设有均匀分布的刮渣斗；
S3、刀盘直径的确定：根据力学公式可计算得出当刀盘半径为其支撑轴承半径的1.62～1.63倍，刀盘具有更好的作业效能。
优选的，所述S2中，刀盘本体上设有绕圆形成放射状分布的先行刀片。
优选的，所述S2中，刀盘本体远离先行刀片的一侧连接有支撑轴承。
优选的，所述S2中刀盘本体远离支撑轴承的一侧中心处，设有中心滚刀。
优选的，所述S2中刀盘本体与支承轴承相重合的部分为第一区域，非重合区域为第二区域，且第一区域内的盘形滚刀加上中心滚刀的数量与第二区域的盘形滚刀的数量相同。
优选的，所述S2中刀盘本体靠近中心滚刀的一侧设有均匀分布的加强筋板。
本发明的有益效果为：
1、以实际刀盘需要承受的最大应力为标准进行选材，可避免掘进过程中发生刀盘发生扭曲等意外，已经掘进进程；
2、刀盘半径与支撑轴承半径以1.62～1.63的比例进行设计，可以减缓滚刀的磨损率，延长了滚刀的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种新型气管切开堵管的结构示意图；
图2为本发明提出的一种新型气管切开堵管的侧视图。
图中：1刀盘本体、2盘形滚刀、3刮渣斗、4先行刀片、5支撑轴承、6第一区域、7第二区域、8中心滚刀。
具体实施方式
下面将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。
实施例一
用于盾构机的刀盘设计方法，包括以下步骤，
S1、刀盘材料的确定：实地检测地层的抗压强度和强度特性，推算出刀盘会承受的最大应力，因为σ=Mzy/I，其中弯矩的计算公式为，惯性矩的计算公式为,在M一定的情况下，通过查阅型钢表可查阅和计算出得Iz和d的数值，计算符合应力范围的材料，通过对比可确定刀盘的材料；
S2、刀盘结构结构：参照图1-2，刀盘包括包括刀盘本体1，所述刀盘本体1的正面设有盘形滚刀2，且盘形滚刀2绕着圆形成放射状均匀分布，且刀盘本体1正面的边缘处设有均匀分布的刮渣斗3，刀盘本体1上设有绕圆形成放射状分布的先行刀片4，刀盘本体1远离先行刀片4的一侧连接有支撑轴承5，S2中刀盘本体1远离支撑轴承5的一侧中心处，设有中心滚刀8，刀盘本体1与支承轴承5相重合的部分为第一区域6，非重合区域为第二区域7，且第一区域6内的盘形滚刀2加上中心滚刀8的数量与第二区域6的盘形滚刀2的数量相同，刀盘本体1靠近中心滚刀8的一侧设有均匀分布的加强筋板；
S3、刀盘直径的确定：根据力学公式可计算得出当刀盘半径为其支撑轴承半径的1.4倍，刀盘具有更好的作业效能。
实施例二
用于盾构机的刀盘设计方法，包括以下步骤，
S1、刀盘材料的确定：实地检测地层的抗压强度和强度特性，推算出刀盘会承受的最大应力，因为σ=Mzy/I，其中弯矩的计算公式为，惯性矩的计算公式为,在M一定的情况下，通过查阅型钢表可查阅和计算出得Iz和d的数值，计算符合应力范围的材料，通过对比可确定刀盘的材料；
S2、刀盘结构结构：参照图1-2，刀盘包括包括刀盘本体1，所述刀盘本体1的正面设有盘形滚刀2，且盘形滚刀2绕着圆形成放射状均匀分布，且刀盘本体1正面的边缘处设有均匀分布的刮渣斗3，刀盘本体1上设有绕圆形成放射状分布的先行刀片4，刀盘本体1远离先行刀片4的一侧连接有支撑轴承5，S2中刀盘本体1远离支撑轴承5的一侧中心处，设有中心滚刀8，刀盘本体1与支承轴承5相重合的部分为第一区域6，非重合区域为第二区域7，且第一区域6内的盘形滚刀2加上中心滚刀8的数量与第二区域6的盘形滚刀2的数量相同，刀盘本体1靠近中心滚刀8的一侧设有均匀分布的加强筋板；
S3、刀盘直径的确定：根据力学公式可计算得出当刀盘半径为其支撑轴承半径的1.63倍，刀盘具有更好的作业效能。
上述两组实施例中，分别以刀盘半径为其支撑轴承半径的1.4倍和1.63对位对比，发现，当刀盘半径为其支撑轴承半径的1.63倍时，在同样适用100天后，实施例一中滚刀的磨损率大于实施例二中滚刀的磨损率的。
工作原理：刀盘本体1在旋转在使用过程中先行刀片4先进行掘进，然后盘形滚刀2和中心滚刀8再进行掘进，掘进过程中产生的土、石渣通过刮渣斗3排出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.用于盾构机的刀盘设计方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、刀盘材料的确定：实地检测地层的抗压强度和强度特性，推算出刀盘会承受的最大应力，因为σ=Mzy/I，其中弯矩的计算公式为，惯性矩的计算公式为,在M一定的情况下，通过查阅型钢表可查阅和计算出得Iz和d的数值，计算符合应力范围的材料，通过对比可确定刀盘的材料；
S2、刀盘结构结构：刀盘包括包括刀盘本体（1），所述刀盘本体（1）的正面设有盘形滚刀（2），且盘形滚刀（2）绕着圆形成放射状均匀分布，且刀盘本体（1）正面的边缘处设有均匀分布的刮渣斗（3）；
S3、刀盘直径的确定：根据力学公式可计算得出当刀盘半径为其支撑轴承半径的1.62～1.63倍，刀盘具有更好的作业效能。
2.根据权利要求1所述的用于盾构机的刀盘设计方法，其特征在于，所述S2中，刀盘本体（1）上设有绕圆形成放射状分布的先行刀片（4）。
3.根据权利要求1所述的用于盾构机的刀盘设计方法，其特征在于，所述S2中，刀盘本体（1）远离先行刀片（4）的一侧连接有支撑轴承（5）。
4.根据权利要求1所述的用于盾构机的刀盘设计方法，其特征在于，所述S2中刀盘本体（1）远离支撑轴承（5）的一侧中心处，设有中心滚刀（8）。
5.根据权利要求1所述的用于盾构机的刀盘设计方法，其特征在于，所述S2中刀盘本体（1）与支承轴承（5）相重合的部分为第一区域（6），非重合区域为第二区域（7），且第一区域（6）内的盘形滚刀（2）加上中心滚刀（8）的数量与第二区域（6）的盘形滚刀（2）的数量相同。
6.根据权利要求1所述的用于盾构机的刀盘设计方法，其特征在于，所述S2中刀盘本体（1）靠近中心滚刀（8）的一侧设有均匀分布的加强筋板。
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