CN109236311A - 超大直径刀盘及其刀具配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大直径刀盘及其刀具配置方法，解决现有技术中超大直径盾构刀盘不方便运输，不便换刀的技术问题。该超大直径刀盘包括中心块和布设在中心块周边的多个刀盘边块，中心块和刀盘边块组拼成刀盘，中心块和主刀盘边块均为中空箱体，相邻主刀盘边块和副刀盘边块之间为刀盘开口，刀盘开口与刀盘后方的泥水仓连通，中心块和主刀盘边块的前面板上均设有多个常压可更换刀具。该超大直径刀盘有效解决了超大直径盾构刀盘不便运输的问题，而由于中心块和主刀盘边块的内部与刀盘前方掌子面处以及后方的泥水仓隔开，刀盘前方掌子面处以及后方的泥水仓中为高压环境，而中心块和主刀盘边块内为常压环境，便于更换刀具。

Description

超大直径刀盘及其刀具配置方法

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种超大直径刀盘及其刀具配置方法。

背景技术

目前，直径12m以内的盾构隧道施工技术渐趋成熟，但国内超大直径盾构隧道施工技术尚处起步阶段，超大直径盾构隧道一般是指直径14m以上的盾构隧道，其一般用于公路、轨道交通等建设项目，可以满足双层4/6车道或单层3车道的需求，建成通车后具有强大的通行能力。

盾构设备是超大直径盾构隧道项目成败的关键，超大直径盾构隧道因其横断面尺寸及结构顶覆土要求，掘进过程中不可避免遭遇多个土层，因此，盾构设备需要有较高的可靠性和技术先进性，以满足隧道所在地可能出现的复杂的水文、地质、沿线建筑物等环境。比如，盾构设备在地下较深处可能会遇到强度接近100MPa的花岗岩，仅仅依靠盾构设备的直接切削，效率低下、施工可靠性差、风险大，因此，盾构设备本身配置应当具有较强的适应性和鲁棒性。

另外，由于超大直径盾构隧道内径巨大，对应的盾构设备尺寸巨大，盾构设备的刀盘等各部分难以由生产场地运输到施工场地，因此，用于超大直径盾构隧道施工的盾构设备需要降低运输到施工场地的困难。

公开号为CN203905953U的中国专利文献记载了一种硬岩快速掘进机，它包括壳体，壳体的前端安装有刀盘，刀盘包括沿壳体中心轴设置的中心刀盘，中心刀盘的圆周外围设有多个分块式刀盘，各个分块式刀盘与中心刀盘可拆卸连接，相邻的分块式刀盘之间也可拆卸连接；壳体的前部沿径向开设有一个可进入壳体前端的通道。该硬岩快速掘进机目的是使刀盘各组成部分可拆分，以便于在刀盘的某部分磨损时，将该部分从整体刀盘上拆分后维修，这种可拆分维修的设计方式使得刀盘整体不够紧固，缩短刀盘的寿命，不能用于超大直径盾构隧道施工。另外，该硬岩快速掘进机换刀不方便，且预防刀盘被困等抗风险能力较差。

公开号为CN105507911A的中国专利文献记载了一种盾构机的刀盘及盾构机，刀盘包括刀盘架，刀盘架具有前工作面、多个主辐条臂，每个主辐条臂内限定出具有出入口的常压腔，出入口位于刀盘架的后侧；常压更换式刀具组件，常压更换式刀具组件包括安装座、可拆卸的刀具和切换件，刀具和切换件的前后相对位置可切换地设在安装座上，主辐条臂的前表面设有常压更换式刀具组件，刀盘工作时，切换件位于刀具的后侧以间隔刀具和常压腔，更换刀具时，切换件位于刀具的前侧以使刀具与常压腔连通且常压腔与刀盘的前工作面所处的环境间隔开。该专利文献记载的盾构机的刀盘包含用于换刀的常压腔，但是，该盾构机的刀盘为整体式设计，运输不便，另外，其布设的可更换刀具的类型较为单一，不适于超大直径隧道的掘进工作，且对于重达几十公斤的刀具，如何更换也是其面临的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种超大直径刀盘，解决现有技术中用于超大直径盾构隧道施工的盾构设备不方便运输，不方便换刀的技术问题。

本发明还提供一种上述超大直径刀盘的刀具配置方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

设计一种超大直径刀盘，包括中心块和布设在所述中心块周边的多个刀盘边块，所述中心块和刀盘边块组拼成所述刀盘，所述刀盘边块包括依次间隔排列的主刀盘边块和副刀盘边块，相邻所述主刀盘边块和所述副刀盘边块之间为刀盘开口，所述中心块和主刀盘边块均为中空箱体，所述中心块和主刀盘边块内部连通，在所述中心块背面设有换刀开口，所述中心块和主刀盘边块的前面板上均设有多个常压可更换刀具，所述中心块、主刀盘边块和副刀盘边块拼装后焊接为整体。

优选的，在所述换刀开口后方设有工装容纳箱，所述工装容纳箱的背面设有供换刀人员进出的换刀门；所述工装容纳箱中设有刀具运输装置；所述刀具运输装置包括安装在所述工装容纳箱顶部的移动支架和安装在所述移动支架上的吊机，所述移动支架包括横向导轨和轴向导轨，所述横向导轨至少两个，所述轴向导轨通过滑轮安装在所述横向导轨上，所述吊机通过滑轮安装在所述轴向导轨上。

优选的，所述轴向导轨包括内支撑梁和外伸缩梁，所述内支撑梁安装在所述横向导轨上，所述吊机安装在所述外伸缩梁上，所述外伸缩梁与所述内支撑梁滑动配合，使得所述外伸缩梁能够延伸进入所述换刀开口而带动所述吊机吊起刀具到达相应的换刀工位。

优选的，所述工装容纳箱中还设有用于供换刀人员移动的行走平台，所述行走平台包括安装在所述工装容纳箱底部的支座、安装在所述支座上的下层可移动平台、安装在所述下层可移动平台上的上层平台；所述支座设有导向槽，所述下层可移动平台底部设有多个滚轮，所述导向槽内间隔设有多个用于限定所述滚轮行程的限位板；所述下层可移动平台和上层平台之间设有上爬梯，所述下层可移动平台靠近刀盘前端一侧设有下爬梯。

优选的，在所述副刀盘边块上设有带压可更换刮刀和带压可更换单轴单刃滚刀；在所述主刀盘边块上设有常压可更换双轴双刃滚刀、常压可更换刮刀以及带压可更换刮刀。

优选的，各所述常压可更换双轴双刃滚刀旁均设置有转速传感器、温度传感器和电涡流磨损传感器。

优选的，所述刀盘的前面板上堆焊有耐磨复合钢板；所述刀盘的前面板边缘、外周面、以及背面均堆焊有合金耐磨块。

优选的，所述刀盘开口设有限径格栅；所述主刀盘边块背面的边缘设有用于搅动泥水仓中泥浆的搅拌棒。

上述超大直径刀盘的刀具配置方法如下：

在所述中心块的前面板上设有多个常压可更换双轴双刃滚刀；

在各所述主刀盘边块的前面板中部均设有一排由内向外排列的常压可更换双轴双刃滚刀；

在各所述主刀盘边块的两侧均设有一排由内向外排列的常压可更换刮刀；

在各所述主刀盘边块的两侧均设有一排由内向外排列的带压可更换刮刀；

在各所述副刀盘边块的两侧均设有一排由内向外排列的带压可更换刮刀。

优选的，所述主刀盘边块前面板远离刀盘中心的位置还设有常压可更换单轴单刃滚刀；所述副刀盘边块远离刀盘中心的位置还设有带压可更换单轴单刃滚刀。

本发明的有益技术效果在于：

1.本发明提供的超大直径刀盘由多个分块组装而成，有效解决了超大直径盾构刀盘不便运输的问题。

2.本发明提供的超大直径刀盘的中心块和主刀盘边块均为中空箱体结构，掘进时，中心块和主刀盘边块的内部与刀盘前方掌子面处以及后方的泥水仓隔开，刀盘前方掌子面处以及后方的泥水仓中为高水压/高土压环境，而中心块和主刀盘边块内为常压环境，便于更换刀具。

3.在刀盘开口设有限径格栅，限径格栅可防止较大粒径岩块进入泥水仓内造成堵塞。

4.通过转速传感器、温度传感器、电涡流磨损传感器监测刀具的运行状态，工作人员可间接判断前方土层情况，及时调整掘进参数，减小刀盘被困几率。

5.该超大直径刀盘的前面板和后面板全覆盖有耐磨复合钢板，前倾过渡环、外周大圆环和后倾外周面均全覆盖有合金耐磨块，增强了刀盘的耐磨性能。

6.在该超大直径刀盘上合理布设常压可更换刀具和带压可更换刀具，降低刀盘负重的同时增强了刀盘更换刀具的灵活性。

7.根据刀盘在掌子面所处位置，合理布设数个单轴单刃滚刀，提高了滚刀的破岩能力，增大了刀具允许磨损量，提高刀具抗冲击能力。

8.考虑各滚刀和刮刀的运行轨迹，在刀具的布局上，使得刀具轨迹覆盖整个掌子面，增强了刀盘的破岩能力。

附图说明

图1为本发明超大直径刀盘一实施例的结构示意图；

图2为本发明超大直径刀盘一实施例中心块和刀盘边块的分解示意图；

图3为本发明超大直径刀盘一实施例主刀盘边块的结构示意图；

图4为本发明超大直径刀盘一实施例副刀盘边块的结构示意图；

图5为图1的A-A剖视图；

图6为图5中刀具运输装置的结构示意图；

图7为图5中行走平台结构示意图；

图8为本发明超大直径刀盘一实施例在刀盘内部更换刀具的示意图；

图9为图1的中部放大视图；

图10为本发明超大直径刀盘一实施例的外周面板的局部视图；

图11为本发明超大直径刀盘一实施例后方视角的局部立体结构视图；

图12为本发明超大直径刀盘一实施中刀盘前后压力环境的示意图；

图13为本发明超大直径刀盘一实施中常压滚刀更换装置的爆炸图；

图14为本发明超大直径刀盘一实施中常压可更换双轴双刃滚刀的安装示意图；

图15为本发明超大直径刀盘一实施中常压可更换双轴双刃滚刀的更换过程示意图；

图16为本发明超大直径刀盘一实施中常压刮刀更换装置的爆炸图；

图17为本发明超大直径刀盘一实施中主刀盘边块上安装常压可更换双轴双刃滚刀和带压可更换刮刀的示意图；

图18为本发明超大直径刀盘一实施中主刀盘边块上安装常压可更换双轴双刃滚刀和常压可更换刮刀的示意图；

图19为本发明超大直径刀盘的一实施中各种刀具的刀刃的运行轨迹图。

图中，各标号示意为：中心块11、换刀开口111、工装容纳箱112、弧形罩113、换刀门114、主轴承115、电机116、主刀盘边块12、磨损检测带121、冲刷喷头122、搅拌棒123、副刀盘边块13、刀盘开口14、限径格栅141、加强筋142、常压可更换双轴双刃滚刀151、常压可更换刮刀152、带压可更换刮刀153、带压可更换单轴单刃滚刀154、常压可更换单轴单刃滚刀155、前面板161、外周大圆环162、前倾过渡环163、后倾外周面164、后面板165、前盾171、耐磨复合钢板181、合金耐磨块182、泥水仓19、吊机201、横向导轨2011、轴向导轨2012、内支撑梁2013、外伸缩梁2014、滑轮2015、滑轨2016、支座2021、下层可移动平台2022、上层平台2023、导向槽2024、滚轮2025、限位板2026、上爬梯2027、下爬梯2028、作业平台203、新刀具204、吊索205、刀筒211、刀筒座212、密封座213、闸门214、油缸215、密封件216、转速传感器221、温度传感器222、电涡流磨损传感器223、固定座231、上密封座232、下密封座233、刀筒总成234、闸门235。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：

请参阅图1至图19。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的超大直径刀盘包括中心块11和布设在中心块11周边的多个刀盘边块，刀盘边块包括依次环向间隔排列的主刀盘边块12(表1中的中空主梁)和副刀盘边块13(表1中的副梁)，主刀盘边块12和副刀盘边块13各有六个。由于该超大直径刀盘为分块制作，因此便于从制作场地运输到施工场地，然后将中心块11、主刀盘边块12和副刀盘边块13先通过螺栓和定位销连接定位，最后焊接为整体，焊接后，再将螺栓和定位销移走。

中心块11和主刀盘边块12均为中空箱体，副刀盘边块13为梁式结构，中心块11和各主刀盘边块12内部连通，在中心块11背面设有换刀开口，由换刀开口可进入中心块11内，而各主刀盘边块12与中心块11之间的连通口位于中心块11的周壁上。

相邻的主刀盘边块12和副刀盘边块13之间为刀盘开口14，刀盘开口14与刀盘后方的泥水仓连通，在刀盘开口14设有加强筋142，相邻加强筋142之间为限径格栅141，限径格栅141允许通过的泥土或碎石的最大直径为350mm，可防止较大粒径岩块进入泥水仓内造成堵塞。

另外，在刀盘中还设有多路冲刷管路，如图1所示，冲刷管路的冲刷喷头122位于刀盘前面板，用于对掌子面中的泥渣冲刷，增强泥渣流动性，冲刷喷头122有19个处于接通状态，另外预留6个，预留的冲刷喷头122可随时接通。

中心块11和主刀盘边块12均为中空箱体结构，掘进时，中心块11和主刀盘边块12的内部与刀盘前方掌子面处以及后方的泥水仓隔开，刀盘前方掌子面处以及后方的泥水仓中为高水压环境，而中心块11和主刀盘边块12内为常压环境，因此，可在常压环境中更换中心块11和主刀盘边块12前面板上安装的刀具。

本实施例超大直径刀盘的中心块11和各主刀盘边块12的前面板上安装有常压可更换刀具。如图3和图4所示，在中心块11和各主刀盘边块12的前面板上均设有多个常压可更换刀具，这些常压可更换刀具包括常压可更换双轴双刃滚刀151和常压可更换刮刀152，另外，在主刀盘边块12上还设有带压可更换刮刀153；在副刀盘边块13上设有带压可更换刀具，这些带压可更换刀具包括带压可更换单轴单刃滚刀154和带压可更换刮刀153。

如图5所示，在中心块11的换刀开口111后方设有工装容纳箱112，工装容纳箱112由安装在主轴承115后方的弧形罩113限定而成，主轴承115通过电机116驱动，刀盘通过中心块11后方的法兰盘与主轴承115连接，法兰盘的孔即为换刀开口111。在主刀盘边块12背面的边缘设有多个搅拌棒123，用于搅动泥水仓中泥浆，促进泥水仓内泥浆的流动。

工装容纳箱112的背面设有供换刀人员进出的换刀门114，由换刀门114可进入工装容纳箱112。工装容纳箱112中设有刀具运输装置，如图6所示，刀具运输装置包括安装在工装容纳箱112顶部的移动支架和安装在移动支架上的吊机201，移动支架包括横向导轨2011和轴向导轨2012，两个横向导轨2011为工字钢，轴向导轨2012包括内支撑梁2013和外伸缩梁2014，内支撑梁2013顶部安装有滑轮2015，滑轮2015与横向导轨2011的凹槽相配合，吊机201安装在外伸缩梁2014上。外伸缩梁2014内部设有滑槽，内支撑梁2013设有相应的滑轨2016，外伸缩梁2014与内支撑梁2013滑动配合，使得外伸缩梁2014能够延伸进入换刀开口111而带动吊机201吊起刀具到达相应的换刀工位。

工装容纳箱112中还设有用于供换刀人员移动的行走平台，如图7所示，行走平台包括安装在工装容纳箱112底部的支座2021、安装在支座2021上的下层可移动平台2022、安装在下层可移动平台2022上的上层平台2023。支座2021设有导向槽2024，下层可移动平台2022底部设有多个滚轮2025，导向槽2024内间隔设有多个用于限定滚轮2025行程的限位板2026，下层可移动平台2022和上层平台2023之间设有上爬梯2027，下层可移动平台2022靠近刀盘前端一侧设有下爬梯2028。

上层平台2023位于换刀门114斜下方，在换刀过程中，从换刀门114进入工装容纳箱112后直接到达上层平台2023，再通过上爬梯2027到达下层可移动平台2022上，下层可移动平台2022通过滚轮2025向前或向后移动一段合适的距离以到达换刀开口111内，再经下爬梯2028进入中心块11或主刀盘边块12内。如图8所示，具体更换刀具时，工作人员站立在作业平台203上，通过吊机201的吊索205将新刀具204移动到需要更换的刀具旁进行更换。不需换刀时，下层可移动平台2022移动到后方并定位，而轴向导轨2012也缩短到最短状态并固定位。

实施例1中刀盘的主要技术参数如表1所示：

表1实施例1中超大直径刀盘的主要技术参数

本实施例中，刀盘的直径为15.8m，厚度为2150mm，刀盘开口14沿刀盘的径向延伸，且从边缘至刀盘中部逐渐收窄，如图9所示，刀盘中部没有开口的区域直径为4.2m，刀盘的开口率为27％，在满足刀盘中心区域常压更换滚刀布置和刀盘结构强度刚度情况下，保障了刀盘的中心开口率，有利于中心区域渣土流动，减少中心刀具的磨损。

进一步的，如图5所示，刀盘整体上是由前面板161、外周面板和后面板165构成，其中，外周面板包括外周大圆环162、前倾过渡环163和后倾外周面164。前面板161、外周大圆环162、前倾过渡环163、后倾外周面164和后面板165均由中心块11和各主刀盘边块12的对应部分组拼构成，因此，刀盘整体上呈箱体式结构，其内部具有多个被中心块11和各主刀盘边块12限定的隔离空间，而各刀盘开口14连通到刀盘后方的泥水仓19。

刀盘前面板161与外周大圆环162之间设置前倾过渡环163，减小刀盘前进的阻力，并减小刀盘边缘处与土石的摩擦；设置后倾外周面164是为了便于刀盘进行一定幅度的摆动，避免刀盘与盾构机的前盾171干涉。

如图5、图10所示，刀盘前面板161和后面板165全覆盖有耐磨复合钢板181；前倾过渡环163、外周大圆环162和后倾外周面164均全覆盖有合金耐磨块182；另外，如图11所示，在后面板165至外周大圆环162的过渡处也设有合金耐磨块182。耐磨复合钢板181和合金耐磨块182材质均为HARDO耐磨板，搅拌棒123的材质为Q345B钢块。

如图12所示，由于地下土、水压力作用，在盾构施工过程中为了保持掌子面稳定及避免地表塌陷，刀盘与掌子面之间，以及刀盘开口处需保持较高压力，这些区域均为带压区，刀具均位于刀盘前方的带压区中，而本实施例超大直径刀盘的中心块11和各主刀盘边块12限定的隔离空间内均为常压区。

刀具破损后，如果工作人员直接进入刀盘前方的带压区进行更换，作业风险大、作业成本高、耗时长，影响工作人员的身心健康，如果在常压区直接进行更换，效率较高且更换速度快，保护了更换刀具工人的健康。但是，若刀盘上全部安装常压可更换刀具，则使得刀盘笨重，功耗大、效率低。

前面的常压可更换双轴双刃滚刀151通过常压滚刀更换装置安装在中心块11或主刀盘边块12的前面板上，常压可更换刮刀152通过常压刮刀更换装置安装在中心块11或主刀盘边块12的前面板上。

具体的，如图13所示，常压滚刀更换装置包括刀筒211、刀筒座212、密封座213、闸门214和油缸215，常压可更换双轴双刃滚刀151安装在刀筒211中，刀筒211安装在刀筒座212中，密封座213前表面与刀盘的前面板固定连接，后表面与刀筒座212连接，两个闸门214设置在刀筒座212和密封座213之间，闸门214和刀筒座212之间通过密封件216密封，闸门214通过油缸215带动移动，从而使刀筒座212和密封座213之间连通或关闭。

如图14所示，在刀筒211中位于常压可更换双轴双刃滚刀151的后方设有转速传感器221、温度传感器222和电涡流磨损传感器223，温度传感器222和电涡流磨损传感器223安装在同一个保护盒子中。通过转速传感器221感测常压可更换双轴双刃滚刀151的转速，通过温度传感器222感测常压可更换双轴双刃滚刀151的温度，通过电涡流磨损传感器223感测常压可更换双轴双刃滚刀151的磨损量，由此，工作人员可间接判断前方土层情况，及时调整掘进参数，减小刀盘被困几率，比如，若检测到常压可更换双轴双刃滚刀151转速较慢、温度较高，则表明前方土层较硬，需要降低常压可更换双轴双刃滚刀151与土层的压力以及盾构机主轴承的转速；若常压可更换双轴双刃滚刀151磨损严重，则需要及时更换，防止导致开挖直径变小产生的刀盘被困问题。

各主刀盘边块12的前面板上均设有磨损检测带121，并且，并在六个主刀盘边块12的侧边各设有一个可更换液压磨损检测装置，用于检测刀盘面板的磨损情况。

常压可更换双轴双刃滚刀151的具体更换流程如图15所示，第一步，拆除各传感器；第二步，在刀筒211和刀筒座212之间安装安全丝杆，并在刀筒211后方顶有液压缸，液压缸的后端支撑在刀盘的后面板上；第三步，将刀筒211和刀筒座212之间连接的螺栓拆除；第四步，闸门214在油缸215的带动下关闭，防止密封座213前方的泥土涌出，缓慢拔出刀筒211；第五步，将新的滚刀安装在刀筒211内，将刀筒211再安装到刀筒座212上；第六步，将所有连接刀筒211和刀筒座212的螺栓安装上。

如图16所示，常压刮刀更换装置包括固定座231、上密封座232、下密封座233、刀筒总成234和两个闸门235，常压可更换刮刀152安装在刀筒总成234中，刀筒总成234安装在固定座231中，两个闸门235通过长螺栓236安装在上密封座232和下密封座233之间，而上密封座232安装在刀盘的前面板上。常压刮刀更换装置更换刀具的原理与常压滚刀更换装置相同，不再赘述。

如图17和图18所示，在主刀盘边块12的前面板上安装有常压可更换双轴双刃滚刀151、常压可更换刮刀152以及带压可更换刮刀153，其中，常压可更换双轴双刃滚刀151安装在主刀盘边块12前面板的中部，常压可更换刮刀152和带压可更换刮刀153安装在主刀盘边块12前面板的两侧。

实施例1中刀盘上刀具的配置方法如下：

参见图1，在中心块11的前面板上设有多个常压可更换双轴双刃滚刀151，在各主刀盘边块12的前面板中部均设有一排由内向外排列的常压可更换双轴双刃滚刀151，中心块11上安装的常压可更换双轴双刃滚刀151均为17寸的双轴双刃滚刀，主刀盘边块12上安装的常压可更换双轴双刃滚刀151均为19寸的双轴双刃滚刀，双轴双刃滚刀是两把单轴单刃滚刀共用一个刀筒，一次更换可换两个滚刀。中心块11上安装的刀具尺寸相对减小，有利于刀盘中心区域渣土流动，减少中心刀具的磨损。

在各主刀盘边块12的两侧均设有一排由内向外排列的常压可更换刮刀152和一排由内向外排列的带压可更换刮刀153，相邻常压可更换刮刀152之间设有两把带压可更换刮刀153，常压可更换刮刀152和带压可更换刮刀153间隔设置，一方面降低刀盘的负重，另一方面增强刀盘更换刀具的灵活性。

在各副刀盘边块13的两侧均设有一排由内向外排列的带压可更换刮刀153，且在各副刀盘边块13靠近刀盘的边缘位置设置一把带压可更换单轴单刃滚刀154，三个相间隔的主刀盘边块12前面板远离刀盘中心的位置还设有常压可更换单轴单刃滚刀155，单轴单刃滚刀在刀盘上支撑力大，提高了滚刀的破岩能力，增大了刀具允许磨损量，针对特殊地层还可选用整体式刀圈，提高刀具抗冲击能力。

上述常压可更换双轴双刃滚刀151、带压可更换单轴单刃滚刀154和常压可更换单轴单刃滚刀155均属于滚刀类刀具，滚刀的切削原理是当刀盘在轴向油缸的巨大推力作用下，使安装在刀盘上的盘形滚刀压入岩石，同时刀盘在旋转装置的主轴承驱动下给滚刀施加滚动力矩带动滚刀绕刀盘中心轴公转，在滚刀公转的同时，由于掌子面对滚刀的摩察力作用，使滚刀还绕各自的刀轴自转，这样就使得滚刀在岩面上连续滚压。

常压可更换刮刀152和带压可更换刮刀153属于切削型刀具，破岩能力逊于滚刀，主要用于对被滚刀破碎的岩面的切削。

上述各种刀具的刀刃运行轨迹如图19所示：

图19中最左侧为常压可更换双轴双刃滚刀轨迹，这里的常压可更换双轴双刃滚刀包括前述的常压可更换双轴双刃滚刀151(共80个刀刃)和常压可更换单轴单刃滚刀155(共3个刀刃)，每一个双轴双刃滚刀具有两个刀刃，每一个单轴单刃滚刀具有一个刀刃。常压可更换双轴双刃滚刀的轨迹由靠近刀盘中轴线的位置一直延伸到刀盘边缘，该刀盘的开挖直径为15.8米，刀盘前面板距离掌子面225mm，亦即常压可更换双轴双刃滚刀151的刀刃边缘距离刀盘前面板225mm。该刀盘中所有的常压可更换双轴双刃滚刀一共设计有80个刀具轨迹，最外轨迹设置2个单轴单刃滚刀运行，次外轨迹设置1个单轴单刃滚刀运行。刀盘中心处的滚刀轨迹间距为120mm，刀盘正面稍远离中心处的相邻滚刀轨迹间距为100mm和80mm(每3个100间隔1个80)，刀盘最边缘处滚刀轨迹间隔越来越小，保证了滚刀的破岩能力。

图19中第二竖列为常压可更换刮刀轨迹，所有主刀盘边块12上共安装有52把常压可更换刮刀152，该刀盘中所有的常压可更换刮刀一共设计有26个刀具轨迹，每一个刀具轨迹有2把刮刀运行。常压可更换刮刀的轨迹由距离刀盘中轴线较远的位置开始一直延伸到靠近刀盘边缘位置。

图19中第三竖列为主刀盘边块带压可更换刮刀轨迹，该刀盘中所有主刀盘边块12上的常压可更换刮刀一共设计有25个刀具轨迹，每一个刀具轨迹有至少2把刮刀运行。主刀盘边块带压可更换刮刀由距离刀盘中轴线约2100mm的位置开始向刀盘边缘延伸，最顶端的轨迹距离刀盘边缘依然较远。

图19中第四竖列为副刀盘边块带压可更换刮刀轨迹，该刀盘中所有副刀盘边块13上的常压可更换刮刀一共设计有9个刀具轨迹，每一个刀具轨迹有至少2把刮刀运行。副刀盘边块带压可更换刮刀的轨迹由距离刀盘中轴线较远的位置开始一直延伸到靠近刀盘边缘位置。

图19中第五竖列为带压可更换单轴单刃滚刀轨迹，该刀盘中所有副刀盘边块13上的带压可更换单轴单刃滚刀一共设计有6个刀具轨迹，每一个刀具轨迹有1把滚刀运行。带压可更换单轴单刃滚刀的轨迹由距离刀盘中轴线较远的位置开始一直延伸到刀盘边缘。

掌子面上不同的位置设计经过不同类型的刀具，整个刀盘上各种刀具的轨迹覆盖了整个掌子面，有利于刀盘顺利掘进。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种超大直径刀盘，其特征在于，包括中心块和布设在所述中心块周边的多个刀盘边块，所述中心块和刀盘边块组拼成所述刀盘，所述刀盘边块包括依次间隔排列的主刀盘边块和副刀盘边块，相邻所述主刀盘边块和所述副刀盘边块之间为刀盘开口，所述中心块和主刀盘边块均为中空箱体，所述中心块和主刀盘边块内部连通，在所述中心块背面设有换刀开口，所述中心块和主刀盘边块的前面板上均设有多个常压可更换刀具，所述中心块、主刀盘边块和副刀盘边块拼装后固定为一体。

2.根据权利要求1所述的超大直径刀盘，其特征在于，在所述换刀开口后方设有工装容纳箱，所述工装容纳箱的背面设有供换刀人员进出的换刀门；所述工装容纳箱中设有刀具运输装置；所述刀具运输装置包括安装在所述工装容纳箱顶部的移动支架和安装在所述移动支架上的吊机，所述移动支架包括横向导轨和轴向导轨，所述横向导轨至少两个，所述轴向导轨通过滑轮安装在所述横向导轨上，所述吊机通过滑轮安装在所述轴向导轨上。

3.根据权利要求2所述的超大直径刀盘，其特征在于，所述轴向导轨包括内支撑梁和外伸缩梁，所述内支撑梁安装在所述横向导轨上，所述吊机安装在所述外伸缩梁上，所述外伸缩梁与所述内支撑梁滑动配合，使得所述外伸缩梁能够延伸进入所述换刀开口而带动所述吊机吊起刀具到达相应的换刀工位。

4.根据权利要求2所述的超大直径刀盘，其特征在于，所述工装容纳箱中还设有用于供换刀人员移动的行走平台，所述行走平台包括安装在所述工装容纳箱底部的支座、安装在所述支座上的下层可移动平台、安装在所述下层可移动平台上的上层平台；所述支座设有导向槽，所述下层可移动平台底部设有多个滚轮，所述导向槽内间隔设有多个用于限定所述滚轮行程的限位板；所述下层可移动平台和上层平台之间设有上爬梯，所述下层可移动平台靠近刀盘前端一侧设有下爬梯。

5.根据权利要求1所述的超大直径刀盘，其特征在于，在所述副刀盘边块上设有带压可更换刮刀和带压可更换单轴单刃滚刀；在所述主刀盘边块上设有常压可更换双轴双刃滚刀、常压可更换刮刀以及带压可更换刮刀。

6.根据权利要求5所述的超大直径刀盘，其特征在于，各所述常压可更换双轴双刃滚刀旁均设置有转速传感器、温度传感器和电涡流磨损传感器。

7.根据权利要求1所述的超大直径刀盘，其特征在于，所述刀盘的前面板上堆焊有耐磨复合钢板；所述刀盘的前面板边缘、外周面、以及背面均堆焊有合金耐磨块。

8.根据权利要求1所述的超大直径刀盘，其特征在于，所述刀盘开口设有限径格栅；所述主刀盘边块背面的边缘设有用于搅动泥水仓中泥浆的搅拌棒。

9.一种权利要求1所述的超大直径刀盘的刀具配置方法，其特征在于，

在所述中心块的前面板上设有多个常压可更换双轴双刃滚刀；

在各所述主刀盘边块的前面板中部均设有一排由内向外排列的常压可更换双轴双刃滚刀；

在各所述主刀盘边块的两侧均设有一排由内向外排列的常压可更换刮刀；

在各所述主刀盘边块的两侧均设有一排由内向外排列的带压可更换刮刀；

在各所述副刀盘边块的两侧均设有一排由内向外排列的带压可更换刮刀。

10.根据权利要求9所述的超大直径刀盘的刀具配置方法，其特征在于，所述主刀盘边块前面板远离刀盘中心的位置还设有常压可更换单轴单刃滚刀；所述副刀盘边块远离刀盘中心的位置还设有带压可更换单轴单刃滚刀。