CN109236318B - 一种全断面岩石掘进机一体化刀座 - Google Patents

一种全断面岩石掘进机一体化刀座 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全断面岩石掘进机一体化刀座，属于全断面岩石掘进机地下施工设备技术领域。本发明的目的在于提供一种新型的一体化刀座，便于使用自动化换刀设备对损坏的滚刀进行更换作业，进而保障地下设备维修人员的安全，提高全断面岩石掘进机的换刀效率，缩短隧道的施工周期，减少项目的施工成本。

Description

一种全断面岩石掘进机一体化刀座
技术领域
本发明涉及一种全断面岩石掘进机一体化刀座，属于隧道掘进施工设备技术领域。
背景技术
近些年，随着我国基础设施建设步伐的加快，全断面岩石掘进机(TBM)被广泛应用于地铁工程、铁路工程、水利工程及油气管道等隧道建设中。全断面岩石掘进机在施工过程中，主要是通过设备最前方刀盘的旋转带动安装在刀盘上的滚刀旋转来破碎岩石。
然而岩石具有高硬度和高强度，地质条件也复杂多变，同时全断面岩石掘进机滚刀工作在强挤压、高磨损、强冲击的恶劣工况下，这些都使得全断面岩石掘进机的滚刀成为掘进过程中最容易损坏的零部件。
全断面岩石掘进机滚刀的磨损对TBM施工的效率、速度和成本等均会有不同程度的影响。滚刀损坏后，TBM就需要停机更换滚刀，所以TBM滚刀的更换效率就会直接影响施工的工期以及施工的成本。另外，施工中的隧道中，涌水、岩爆、碎石脱落、高压力等恶劣环境严重威胁到换刀工人的人身安全。所以研制全断面岩石掘进机滚刀自动更换设备替代人工换刀在当前显得十分重要，而自动换刀的前提是需要研制一种一体化刀座替代传统的刀座以便于末端执行器以较少的动作更换磨损的滚刀。
为保障隧道施工人员的人身安全，提高隧道的施工效率，节约施工成本，发明本全断面岩石掘进机一体化刀座。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于全断面岩石掘进机滚刀更换的一体化刀座，可配合换刀自动化设备使用，替代需要使用施工工人的传统人工换刀作业。这样不仅可以保障施工人员的人身安全，提高隧道的施工效率，同时也能隧道缩短施工周期以及降低施工成本。
本发明的技术方案：
一种全断面岩石掘进机一体化刀座，包括安装刀箱、滚刀支撑机构、传力机构、旋转机构和锁紧机构；
所述的安装刀箱，主要由刀箱连接板1和刀箱侧板2拼接组成，两刀箱连接板1相对布置，两刀箱侧板2相对布置；安装刀箱为滚刀支撑机构、传力机构、旋转机构和锁紧机构提供安装机架；刀箱侧板2下部内表面为与刀轴支撑板9、中间连接板8相互配合的型面，该型面为刀轴支撑板9、中间连接板8的装配提供导向与限位；刀箱侧板2上部开有矩形凹槽，为旋转板3提供旋转导向和限位；
所述的滚刀支撑机构，包括滚刀7、刀轴支撑板9和滚刀刀轴10；滚刀7通过轴承与滚刀刀轴10连接，滚刀7绕滚刀刀轴10旋转；滚刀刀轴10通过螺钉与刀轴支撑板9相联结，刀轴支撑板9与安装刀箱的刀箱侧板2内型面配合，使滚刀7被固定安装在安装刀箱内；
所述的传力力机构，包括中间连接板8、支撑架6和刀轴支撑板9；中间连接板8与刀轴支撑板9型面配合，并且通过螺钉紧固在刀轴支撑板9上部；两个中间连接板8通过螺钉与支撑架6联结，支撑架6位于滚刀7上部，将滚刀7上的力传递到支撑架6上；
所述的旋转机构，包括旋转板3、中心销轴4和受力块5；两个受力块5通过螺钉联结安装在旋转板3下表面左右两侧，旋转板3通过中心销轴4安装在支撑架6上，旋转板3绕中心销轴4旋转；受力块5的下表面与支撑架6的上表面相互接触；
所述的锁紧机构，包括刀箱侧板2、旋转板3、中心销轴4、受力块5和支撑架6；旋转板3绕中心销轴4旋转进刀箱侧板2上部的矩形凹槽后，通过旋转板3上的四个螺钉与支撑架6联结，从而起到锁紧作用；
所述的旋转机构若要实现其功能，旋转板3保证一定的尺寸要求，如图7、8所示，旋转板3若要能旋转进入刀箱侧板2的矩形凹槽中，同时保证受力块5在旋转过程中不会受到安装刀箱的干涉，即要求满足：
L1>L2 (1)
L3>L4 (2)
其中：L1为两刀箱侧板2的垂直最大距离，L2为旋转板3的对角线长度，L3为两受力块5对角线的距离，L4为两刀箱侧板2的垂直最小距离。
本发明的有益效果：本发明与换刀自动化设备配合使用，可以代替人工进行全断面岩石掘进机滚刀的自动更换作业，保障施工工人的人身安全，并且能够提高滚刀的更换效率，进而提高隧道施工的进度，减小隧道施工成本。
附图说明
图1是一体化刀座结构示意图。
图2是安装刀箱结构示意图。
图3是滚刀支撑机构示意图。
图4是滚刀传力机构示意图。
图5是旋转机构示意图。
图6是锁紧机构示意图。
图7是旋转板尺寸要求示意图。
图8是受力块安装尺寸要求示意图。
图中：1刀箱连接板；2刀箱侧板；3旋转板；4中心销轴；5受力块；6支撑架；7滚刀；8中间连接板；9刀轴支撑板；10滚刀刀轴。
具体实施方式
本发明所提供的一种全断面岩石掘进机一体化刀座，包括安装刀箱、滚刀支撑机构、传力机构、旋转机构和锁紧机构；
所述的安装刀箱，包括刀箱连接板1、刀箱侧板2。刀箱主要是为滚刀支撑机构、传力机构、旋转机构和锁紧机构提供安装机架。刀轴支撑板9、中间连接板8通过与刀箱侧板1上的型面相互配合进行安装固定。刀箱侧板1上部的矩形凹槽为旋转板3提供旋转导向和限位。
所述的滚刀支撑机构，包括滚刀7、刀轴支撑板9和滚刀刀轴10。滚刀7通过轴承与滚刀刀轴10连接，滚刀便可绕滚刀刀轴10旋转。滚刀刀轴10通过螺钉与刀轴支撑板9相联结，而刀轴支撑板9安装在刀箱上，所以滚刀7便被固定安装在刀箱上。
所述的传力力机构，包括中间连接板8、支撑架6和刀轴支撑板9。刀轴支撑板9通过型面与中间连接板相配合，并且通过螺钉紧固。中间连接板8通过螺钉与支撑架6联结，将滚刀上的力传递到支撑架6上。
所述的旋转机构，包括旋转板3、中心销轴4和受力块5。两个受力块5通过螺钉联结安装在旋转板3下表面左右两侧，旋转板3通过中心销轴4安装在支撑架6上，旋转板3可以绕中心销轴4旋转。
所述的锁紧机构，包括刀箱侧板2、旋转板3、中心销轴4、受力块5和支撑架6。旋转板3绕中心销轴4旋转进刀箱侧板2的凹形槽后，通过旋转板3上的四个螺钉与支撑架6联结，从而起到锁紧作用。
所述的旋转机构若要实现其功能，需要保证一定的尺寸要求，如图7所示，旋转板7若要能旋转进入刀箱的凹槽中，同时保证受力块5在旋转过程中不会受到刀箱的干涉，即要求满足：
L1>L2 (1)
L3>L4 (2)
其中：L1为两刀箱侧板2的垂直最大距离，L2为旋转板3的对角线长度，L3为两受力块5对角线的距离，L4为两刀箱侧板2的垂直最小距离。
下面结合附图说明本发明的一次拆卸损坏滚刀的过程。如下：
步骤一：自动化换刀设备到达预定位置，将旋转板3上的四个螺钉拆卸出来；
步骤二：自动化换刀设备将旋转板3顺时针旋转90度；
步骤三：自动化换刀设备再将四个螺钉安装进四个螺纹孔中，锁紧旋转板3；
步骤四：自动化换刀设备抓住支撑架6，将除安装刀箱外的刀座整体拔出，送到滚刀7更换处；
至此，完成损坏滚刀的拆卸工作。新滚刀的安装过程为以上过程的逆过程。

Claims (1)

1.一种全断面岩石掘进机一体化刀座，其特征在于，所述的全断面岩石掘进机一体化刀座包括安装刀箱、滚刀支撑机构、传力机构、旋转机构和锁紧机构；
所述的安装刀箱，主要由刀箱连接板(1)和刀箱侧板(2)拼接组成，两刀箱连接板(1)相对布置，两刀箱侧板(2)相对布置；安装刀箱为滚刀支撑机构、传力机构、旋转机构和锁紧机构提供安装机架；刀箱侧板(2)下部内表面为与刀轴支撑板(9)、中间连接板(8)相互配合的型面，该型面为刀轴支撑板(9)、中间连接板(8)的装配提供导向与限位；刀箱侧板(2)上部开有矩形凹槽，为旋转板(3)提供旋转导向和限位；
所述的滚刀支撑机构，包括滚刀(7)、刀轴支撑板(9)和滚刀刀轴(10)；滚刀(7)通过轴承与滚刀刀轴(10)连接，滚刀(7)绕滚刀刀轴(10)旋转；滚刀刀轴(10)通过螺钉与刀轴支撑板(9)相联结，刀轴支撑板(9)与安装刀箱的刀箱侧板(2)内型面配合，使滚刀(7)被固定安装在安装刀箱内；
所述的传力力机构，包括中间连接板(8)、支撑架(6)和刀轴支撑板(9)；中间连接板(8)与刀轴支撑板(9)型面配合，并且通过螺钉紧固在刀轴支撑板(9)上部；两个中间连接板(8)通过螺钉与支撑架(6)联结，支撑架(6)位于滚刀(7)上部，将滚刀(7)上的力传递到支撑架(6)上；
所述的旋转机构，包括旋转板(3)、中心销轴(4)和受力块(5)；两个受力块(5)通过螺钉联结安装在旋转板(3)下表面左右两侧，旋转板(3)通过中心销轴(4)安装在支撑架(6)上，旋转板(3)绕中心销轴(4)旋转；受力块(5)的下表面与支撑架(6)的上表面相互接触；
所述的锁紧机构，包括刀箱侧板(2)、旋转板(3)、中心销轴(4)、受力块(5)和支撑架(6)；旋转板(3)绕中心销轴(4)旋转进刀箱侧板(2)上部的矩形凹槽后，通过旋转板(3)上的四个螺钉与支撑架(6)联结，从而起到锁紧作用；
所述的旋转机构若要实现其功能，旋转板(3)保证一定的尺寸要求，旋转板(3)若要能旋转进入刀箱侧板(2)的矩形凹槽中，同时保证受力块(5)在旋转过程中不会受到安装刀箱的干涉，即要求满足：
L1>L2 (1)
L3>L4 (2)
其中：L1为两刀箱侧板(2)的垂直最大距离，L2为旋转板(3)的对角线长度，L3为两受力块(5)对角线的距离，L4为两刀箱侧板(2)的垂直最小距离。
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