CN109339807A - 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 - Google Patents
一种盾构用多刀头滚刀刀圈 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109339807A CN109339807A CN201811371369.8A CN201811371369A CN109339807A CN 109339807 A CN109339807 A CN 109339807A CN 201811371369 A CN201811371369 A CN 201811371369A CN 109339807 A CN109339807 A CN 109339807A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutter
- head
- knife
- cutter ring
- ring body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JPNWDVUTVSTKMV-UHFFFAOYSA-N cobalt tungsten Chemical compound [Co].[W] JPNWDVUTVSTKMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 36
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 4
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 4
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 3
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
一种盾构用多刀头滚刀刀圈，以有效提高盾构掘进致密性非常高的硬岩地层的掘进速度，且降低刀具磨损，避免频繁换刀。由刀圈体和刀头构成，所述刀圈体呈环状，其展开面上呈梅花型设置安装孔。所述刀头下部为圆柱体，上部为半椭圆形体，各刀头的下部压入安装孔内与之成过盈配合，将刀头嵌固安装在刀圈体上。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工刀盘上使用的滚刀，特别涉及一种盾构用多刀头滚刀刀圈。
背景技术
在盾构施工过程中，盾构机刀盘上刀具是否适应掘进地层至关重要。一般情况下，在软岩地层中刀盘上配置撕裂刀和刮刀，在一般硬岩地层中配置双刃滚刀和刮刀，在硬度较高岩石地层中刀盘配置单刃滚刀和刮刀。由于刀盘开口率和刀具数量的影响，一般刀盘正面单刃滚刀的刃间距为100mm，刀刃材料是经调质淬火的中碳合金钢，刀刃硬度一般为56～58HRC。如图1所示，随着盾构推进油缸推力和刀盘的旋转，刀盘上的滚刀刀圈直接作用在开挖掌子面上，通过对岩石的挤压破碎前进。如图2和图3所示，但在掘进致密性非常好的高硬度的花岗岩等类似硬岩地层时，由于岩石间致密性非常高，刀刃挤压岩石过程中，相邻挤压面距离大，很难对岩石产生挤压破碎，刀刃只是对岩石面进行切削，相临刀刃开挖面间的岩石依然存在。由于切削槽之间岩石未被挤压破碎，刀刃与岩石接触面积过大，一把滚刀所承受的推力由于滚刀轴承承载力(一般不超过250kn)的要求限制，导致刀刃对岩石作用压强低，对于高硬度岩石刀刃切削量非常小。最终导致盾构掘进此地层时，掘进速度缓慢，有时只能达到1～3mm/min，而且刀刃磨损严重，换刀频繁，盾构施工进度慢，施工成本极高。现阶段盾构施工过程中遇到此地层，还未找到很好的解决措施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种盾构用多刀头滚刀刀圈，以有效提高盾构掘进致密性非常高的硬岩地层的掘进速度，且降低刀具磨损，避免频繁换刀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种盾构用多刀头滚刀刀圈，其特征是：由刀圈体和刀头构成，所述刀圈体呈环状，其展开面上呈梅花型设置安装孔；所述刀头下部为圆柱体，上部为半椭圆形体，各刀头的下部压入安装孔内与之成过盈配合，将刀头嵌固安装在刀圈体上。
本发明的有益效果是，在滚刀刀圈上呈梅花型布设安装硬质合金柱刀头，降低刀头间的间距，通过多刀头对岩石进行挤压和切削，有效提高盾构掘进致密性非常高的硬岩地层的掘进速度，且降低刀具磨损，避免频繁换刀，极大地提高了施工效率。
附图说明
本说明书包括如下八幅附图：
图1是现有单刃滚刀刀圈挤压岩石破碎示意图；
图2是现有单刃滚刀对致密性好的岩石挤压不破碎示意图；
图3是现有单刃滚刀对致密性好的岩石挤压不破碎示意图；
图4是本发明一种盾构用多刀头滚刀刀圈的纵断面图；
图5是本发明一种盾构用多刀头滚刀刀圈的横断面图；
图6是本发明一种盾构用多刀头滚刀刀圈中刀圈体的展开图；
图7是本发明一种盾构用多刀头滚刀刀圈中刀头的结构示意图；
图8是本发明一种盾构用多刀头滚刀刀圈挤压岩石破碎示意图。
图中示出构件和对应的标记：岩石10、挤压裂纹11、刀头20、滚刀刀圈21、刀圈体22、安装孔23。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，现有盾构刀盘布置单刃滚刀一般刀刃宽19.8mm，相邻刀刃间距为100mm。随着刀盘的旋转，盾构以一定速度向前推进，滚刀刀圈21以一定的贯入度挤压入岩石10，滚刀刀刃周边岩石被滚刀刀圈21挤压，形成挤压裂纹11，进而岩石破碎掉落。一把滚刀刀刃轨迹线是以刀盘中心为圆心，滚刀刀刃至刀盘中心为半径，同时以刀盘贯入度为螺距的螺旋线。滚刀刀刃刃间距之间的岩石都是挤压破碎。由于滚刀在刀盘上均匀布置，因此滚刀刀刃并不是同时作用在以刀盘中心为圆心点的同一直径线上。
如附图2、图3所示，当滚刀掘进致密性非常好的岩石层，刚开始掘进平面岩石层时，单刃滚刀挤压岩面，由于刀刃对岩石10的压强大，滚刀刀刃周边有稍许的裂纹，但由于致密性好，裂纹延伸距离小，不能将滚刀刀刃间的岩石破碎。随着滚刀刀刃进一步切削进入岩石里，在岩石上形成一道道的岩石切削槽，一把滚刀刀刃与岩石的接触面积变大，由于单把滚刀(17英寸)轴承只能承受250Kn，滚刀刀刃对岩石10的压强变小，岩石10的抗压强度又高，滚刀刀刃不能有效切入岩石，导致盾构掘进速度慢，有时只能达到1～3mm/min，从而造成滚刀磨损严重，换刀频繁等问题。
参照4和图5，本发明的一种盾构用多刀头滚刀刀圈由刀圈体22和刀头20构成。参照图6，所述刀圈体22呈环状，其展开面上呈梅花型设置安装孔23。参照图7，所述刀头20下部为圆柱体，上部为半椭圆形体。参照图5，各刀头20的下部压入安装孔23内与与之形成过盈配合，将刀头20嵌固安装在刀圈体22上。
参照4和图5，所述刀圈体22上沿刀盘旋转方向布置8排安装孔23，沿滚刀旋转方向每排布置28个安装孔23，共224个安装孔23。所述刀圈体22由合金钢材料制成，其调质淬火硬度值为45HRC。所述刀头20下部直径为15mm，嵌入刀圈体22的深度为30mm，顶部高出刀圈体22表面15mm。所述刀头20由钨钴硬质合金制成，硬度值为75HRC。
参照图8，当盾构刀盘上全部安装上多刀头滚刀掘进时，单把滚刀刀圈上同时有4个刀头20(刀盘贯入度小于5.5mm/r)或8个刀头20(刀盘贯入度大于或等于5.5mm/r)作用在岩石面上，相邻刀头20的刀头中心距离为28.5mm，刀头间距小，相邻刀头20同时对岩石10进行挤压，岩石10无变形空间，这就导致相邻刀头20很容易造成岩石10的挤压破碎。刀头20呈梅花型布置，8排刀头20在沿刀盘旋转过程中，刀盘直径范围内开挖面全覆盖。如果刀头20对岩石10没有任何的挤压破碎，只能切削破碎，刀盘上一个圆周内的轨迹经多个刀头20多次切削，也能对刀盘上一个圆周内的轨迹线做到全覆盖。
采用本发明多刀头滚刀掘进时，如果间距小的多刀头能够对致致密性好的岩石进行挤压破碎，刀盘贯入度应控制在10mm/r以内。如果间距小的多刀头只能通过挤压进行切削，不能破碎时，刀盘贯入度理论上不能超过3mm/r。为降低刀头冲击、降低刀盘贯入度、减小刀具磨损、提高盾构掘进进度，应尽量提高刀盘转速。
以上所述只是用图解说明本发明一种盾构用多刀头滚刀刀圈的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (5)
1.一种盾构用多刀头滚刀刀圈，其特征是：由刀圈体(22)和刀头(20)构成，所述刀圈体(22)呈环状，其展开面上呈梅花型设置安装孔(23)；所述刀头(20)下部为圆柱体，上部为半椭圆形体，各刀头(20)的下部压入安装孔(23)内与与之形成过盈配合，将刀头(20)嵌固安装在刀圈体(22)上。
2.如权利要求1所述的一种盾构用多刀头滚刀刀圈，其特征是：所述刀圈体(22)上沿刀盘旋转方向布置8排安装孔(23)，沿滚刀旋转方向每排布置28个安装孔(23)，共224个安装孔(23)。
3.如权利要求2所述的一种盾构用多刀头滚刀刀圈，其特征是：所述刀圈体(22)由合金钢材料制成，其调质淬火硬度值为45HRC。
4.如权利要求1所述的一种盾构用多刀头滚刀刀圈，其特征是：所述刀头(20)下部直径为15mm，嵌入刀圈体(22)的深度为30mm，顶部高出刀圈体(22)表面15mm。
5.如权利要求4所述的一种盾构用多刀头滚刀刀圈，其特征是：所述刀头(20)由钨钴硬质合金制成，硬度值为75HRC。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811371369.8A CN109339807A (zh) | 2018-11-18 | 2018-11-18 | 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811371369.8A CN109339807A (zh) | 2018-11-18 | 2018-11-18 | 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109339807A true CN109339807A (zh) | 2019-02-15 |
Family
ID=65315887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811371369.8A Pending CN109339807A (zh) | 2018-11-18 | 2018-11-18 | 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109339807A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110259471A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-20 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种全覆盖地开挖超净硬岩盾构机的滚刀刀圈 |
| CN110331942A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-15 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种用于破极硬岩石的反循环钻机上的滚刀 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03115699A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | シールド掘削機のカッタヘッドおよび該カッタヘッドに用いるデイスクカッタ |
| JPH08246793A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-24 | Komatsu Ltd | トンネル掘進機のディスクカッタ |
| JP2000160989A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | シールド掘進機用カッタービットおよびシールド掘進機 |
| CN101922299A (zh) * | 2010-08-02 | 2010-12-22 | 中铁十三局集团第二工程有限公司 | 一种盾构机用导流刀 |
| CN202882933U (zh) * | 2012-11-02 | 2013-04-17 | 张洪明 | 新型盾构机滚刀 |
| CN203430522U (zh) * | 2013-07-05 | 2014-02-12 | 张洪明 | 一种盾构机滚刀刀圈 |
| CN204082155U (zh) * | 2014-07-17 | 2015-01-07 | 中铁三局集团有限公司 | 一种新型的双刃球齿滚刀 |
| CN205805565U (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-14 | 德阳宏源机电工程有限责任公司 | 一种盾构机用滚刀 |
| CN106761784A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 黄河科技学院 | 一种聚晶金刚石滚刀刀圈及其制作工艺 |
| CN206477856U (zh) * | 2017-02-16 | 2017-09-08 | 南昌力通岩土工程设备有限公司 | 一种盾构机滚刀轴端密封结构 |
| CN207863963U (zh) * | 2018-01-19 | 2018-09-14 | 青岛韵展工贸有限公司 | 一种盾构双刃滚刀 |
| CN209261572U (zh) * | 2018-11-18 | 2019-08-16 | 中国电建集团铁路建设有限公司 | 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 |
-
2018
- 2018-11-18 CN CN201811371369.8A patent/CN109339807A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03115699A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | シールド掘削機のカッタヘッドおよび該カッタヘッドに用いるデイスクカッタ |
| JPH08246793A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-24 | Komatsu Ltd | トンネル掘進機のディスクカッタ |
| JP2000160989A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | シールド掘進機用カッタービットおよびシールド掘進機 |
| CN101922299A (zh) * | 2010-08-02 | 2010-12-22 | 中铁十三局集团第二工程有限公司 | 一种盾构机用导流刀 |
| CN202882933U (zh) * | 2012-11-02 | 2013-04-17 | 张洪明 | 新型盾构机滚刀 |
| CN203430522U (zh) * | 2013-07-05 | 2014-02-12 | 张洪明 | 一种盾构机滚刀刀圈 |
| CN204082155U (zh) * | 2014-07-17 | 2015-01-07 | 中铁三局集团有限公司 | 一种新型的双刃球齿滚刀 |
| CN205805565U (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-14 | 德阳宏源机电工程有限责任公司 | 一种盾构机用滚刀 |
| CN106761784A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 黄河科技学院 | 一种聚晶金刚石滚刀刀圈及其制作工艺 |
| CN206477856U (zh) * | 2017-02-16 | 2017-09-08 | 南昌力通岩土工程设备有限公司 | 一种盾构机滚刀轴端密封结构 |
| CN207863963U (zh) * | 2018-01-19 | 2018-09-14 | 青岛韵展工贸有限公司 | 一种盾构双刃滚刀 |
| CN209261572U (zh) * | 2018-11-18 | 2019-08-16 | 中国电建集团铁路建设有限公司 | 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 胡勇: "浅析复合地层中盾构刀具配置和掘进技术控制", 现代物业·新建设, vol. 13, no. 11, pages 30 - 32 * |
| 黄建丹等: "漂石地层土压平衡盾构掘进速度模型研究", 华东交通大学学报, vol. 33, no. 4, pages 37 - 44 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110259471A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-20 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种全覆盖地开挖超净硬岩盾构机的滚刀刀圈 |
| CN110331942A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-15 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种用于破极硬岩石的反循环钻机上的滚刀 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1075431C (zh) | 旋转冲击式麻花钻头 | |
| CN107520019A (zh) | 刀爪组合式生物质燃料破碎辊 | |
| CN110424975B (zh) | 带缓冲装置的盾构机切刀 | |
| CN109339807A (zh) | 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 | |
| CN107605500A (zh) | 一种复合式盾构滚刀刀圈 | |
| CN109281682A (zh) | 一种用于微风化岩隧道矩形盾构顶管机的滚筒刀具 | |
| CN207863963U (zh) | 一种盾构双刃滚刀 | |
| CN111535825A (zh) | 一种带有可伸缩地质钻的盾构机刀盘结构 | |
| CN209261572U (zh) | 一种盾构用多刀头滚刀刀圈 | |
| CN114909139A (zh) | 一种竖井掘进机刀盘装置 | |
| CN104110263B (zh) | 一种用于tbm的刀盘结构 | |
| CN106761803B (zh) | 掘进机用截割头及掘进机 | |
| CN202788863U (zh) | 一种盾构机用重型撕裂刀 | |
| CN204920970U (zh) | 隧道掘进机刀盘 | |
| CN208430975U (zh) | 一种长寿命单牙轮钻头 | |
| CN204402479U (zh) | 低粉尘节能型多功能采煤机滚筒 | |
| CN206220857U (zh) | 一种交替犁削与刮切方式联合破岩的复合钻头 | |
| CN110424980B (zh) | 一种用于极硬岩开挖的先行引导式掘进机刀盘 | |
| CN202900052U (zh) | 一种双作用超硬复合齿强侧切开窗钻头 | |
| CN210395489U (zh) | 配置滚刀装置的铣槽机 | |
| CN113006810A (zh) | 一种破岩刀盘及掘进机 | |
| CN108590684A (zh) | 一种应用于不同软硬岩及复合地层的盾构机刀具总成 | |
| CN113217006A (zh) | 一种锥形刀盘及掘进机 | |
| CN208502785U (zh) | 一种复合切削式硬岩掘进机刀盘及其掘进机 | |
| CN110005006A (zh) | 配置滚刀装置的铣槽机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100070 701, 7th floor, building 3, yard 10, Automobile Museum East Road, Fengtai District, Beijing Applicant after: China Power Construction Railway Construction Investment Group Co.,Ltd. Applicant after: XIHUA University Applicant after: POWERCHINA CHENGDU CONSTRUCTION INVESTMENT Co.,Ltd. Address before: 100044 1001, 10th floor, building 2, yard 22, Chegongzhuang West Road, Haidian District, Beijing Applicant before: POWERCHINA RAILWAY CONSTRUCTION Co.,Ltd. Applicant before: XIHUA University Applicant before: POWERCHINA CHENGDU CONSTRUCTION INVESTMENT Co.,Ltd. |