CN109667595B - 一种面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，步骤如下：1)去除八个分支小辅梁及可更换滚刀、刀盘喷口、可更换滚刀刀箱、贝壳刀和导流刀；去除连接主辅梁的耳板；2)去除中心四联滚刀刀箱、中心双联滚刀刀箱及安装在上述刀箱内的滚刀；3)在去除分支小辅梁后的空间中焊接切刀，在原中心四联滚刀刀箱处焊接中心鱼尾刀，在原中心双联滚刀刀箱处安装中心喷口；4)所有剩余可更换滚刀更换为相同刀高的可更换撕裂刀，安装在可更换滚刀刀箱内。本发明改造后，刀盘重量减小，刀盘开口率增加。使原来适用于以岩石为主的面板式复合刀盘成为适用于小粒径砂卵层和黏土层的辐条式复合刀盘。
Description
技术领域
本发明涉及一种将面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，属于隧道工程技术领域。
背景技术
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，盾构机刀盘按结构形式可分为面板式刀盘、辐条式刀盘和复合式刀盘，其中复合式刀盘又可分为面板式复合刀盘和辐条式复合刀盘。不同结构形式的刀盘具体应用时由施工条件和土质条件等因素决定。面板式复合刀盘(如图1所示)因具有较强的破岩能力，因而在以岩石为主的复合地层中施工时常被采用；而在小粒径砂卵层和黏土层等工况施工时，以辐条式为主的结构有利于减小刀盘扭矩，大开口有利于卵石的排出和中心泥饼的产生，故往往采用辐条式复合刀盘；在以岩石地层为主的标段中使用过的面板式复合刀盘，可通过改造，使之成为适用于小粒径砂卵层和黏土层的辐条式复合刀盘。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种将面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，包括如下步骤：
1)去除主梁边缘靠近大圆环处因安装外侧可更换刀具而焊接的八个分支小辅梁及其安装在分支小辅梁上的可更换滚刀、刀盘喷口、可更换滚刀刀箱、贝壳刀和导流刀；去除所有连接主辅梁之间的耳板；
2)去除中心四联滚刀刀箱、中心双联滚刀刀箱及安装在上述刀箱内的滚刀，拆除后使用钢板焊接补齐去除上述部件后出现的缺口；
3)在因去除分支小辅梁而产生的空间中焊接切刀且不影响边刮刀的安装，在原中心四联滚刀刀箱安装处焊接中心鱼尾刀，在原中心双联滚刀刀箱安装处安装中心喷口；
4)所有剩余可更换滚刀更换为相同刀高的可更换撕裂刀，所述可更换撕裂刀安装在可更换滚刀刀箱内。
所述中心鱼尾刀包括主刀15和副刀，主刀与副刀均由基体和合金组成，副刀与主刀通过焊接连接成一体；所述中心鱼尾刀通过焊接布置在刀盘的中心部位。
所述中心喷口包括喷口结构件、弹性压环和变接环，所述中心喷口通过变接环与刀盘管路连接，刀盘管路中的泡沫或膨润土通过变接环上的孔到达中心喷口内部。
所述可更换撕裂刀包括可更换撕裂刀刀体和可装配到滚刀刀箱的刀座，整体安装方式与滚刀相同。
所述步骤1)中去除的刀盘喷口安装在八个分支小辅梁的刀梁II、刀梁IV、刀梁VI、刀梁VIII任一刀梁上。
有益效果：通过本发明以上改造方法，刀盘重量由原来60.7t减小到50t。刀盘开口率由原来的33％增加到48.9％。刀具配置由原来适合复合地层的滚刀、贝壳刀、导流刀、切刀、边刮刀改造为适合小粒径砂卵层和黏土层的可更换撕裂刀、中心鱼尾刀、切刀、边刮刀。最终，使原来适用于以岩石为主的面板式复合刀盘成为适用于小粒径砂卵层和黏土层的辐条式复合刀盘。
附图说明
图1为面板式复合刀盘结构示意图；
图2为本发明改造后辐条式复合刀盘结构示意图；
图3为本发明中心鱼尾刀的结构示意图；
图4为本发明中心喷口的结构示意图；
图5为本发明弹性压环的结构示意图；
图6为本发明可更换撕裂刀的结构示意图。
图中：1分支小辅梁、2可更换滚刀、3刀盘喷口、4可更换滚刀刀箱、5耳板、6中心双联滚刀及刀箱、7中心四联滚刀刀箱、8贝壳刀、9导流刀、10切刀、11边刮刀、12中心鱼尾刀、13中心喷口、14可更换撕裂刀、15主刀、16副刀、17喷口结构件、18弹性压环、19变接环、20可更换撕裂刀刀体、21刀座。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
图1所示为面板式复合式刀盘结构示意图。
图2所示为本发明改造后辐条式复合刀盘结构示意图。
本发明提供了一种面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，包括如下步骤：
1)去除主梁边缘靠近大圆环处因安装外侧可更换刀具而焊接的八个分支小辅梁1及其安装在分支小辅梁1上的可更换滚刀2、刀盘喷口3、可更换滚刀刀箱4、贝壳刀8和导流刀9以增大开口率；去除所有连接主辅梁之间的耳板5；去除的刀盘喷口3安装在八个分支小辅梁1的刀梁II、刀梁IV、刀梁VI、刀梁VIII任一刀梁上。
2)去除中心四联滚刀刀箱7、中心双联滚刀刀箱6及安装在上述刀箱内的滚刀，拆除后使用钢板焊接补齐去除上述部件后出现的缺口；
3)在因去除分支小辅梁而产生的空间中焊接切刀10且不影响边刮刀11的安装，在原中心四联滚刀刀箱7安装处焊接中心鱼尾刀12，在原中心双联滚刀刀箱6安装处安装中心喷口13，以适应适合小粒径砂卵层或黏土层等地质条件；
4)所有剩余可更换滚刀更换为相同刀高的可更换撕裂刀14，所述可更换撕裂刀14可安装在可更换滚刀刀箱内，以适应适合小粒径砂卵层或黏土层等地质条件。
图3所示为本发明中心鱼尾刀的结构示意图；
所述中心鱼尾刀12包括主刀15和副刀16组成，主刀15与副刀16均由基体和合金组成，副刀16通过焊接与主刀15共同组成中心鱼尾刀。一般通过焊接将中心鱼尾刀12布置在刀盘的中心部位。
中心鱼尾刀12的主要作用包括：其一让盾构分两步切削土体，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；其二是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、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性，又大大提高盾构整体掘进效果。此外，由于主刀与副刀共同切削土体，增加了中心鱼尾刀的强度及寿命。
图4所示为本发明中心喷口的结构示意图。
图5所示为本发明弹性压环的结构示意图。
所述中心喷口包括喷口结构件17、弹性压环18和变接环19，中心喷口通过变接环19与刀盘管路连接。
刀盘管路中的泡沫或膨润土通过变接环上的孔到达中心喷口内部，当刀盘管路中的水压增大到一定值时，两层弹性压环18在压力下变形，刀盘管路中的泡沫或膨润土等介质从弹性压环中心喷出，当刀盘管路无水压时，两层弹性压环恢复原形，防止外部渣土等通过喷口进入刀盘管路内。此外，设计多层弹性压环还可增加泡沫喷射的缓冲区域，降低弹性压环失效的概率，从而减少中心喷口维修的次数。
图6为本发明可更换撕裂刀的结构示意图。
所述可更换撕裂刀14包括可更换撕裂刀刀体20和可装配到滚刀刀箱的刀座21，整体安装方式与滚刀相同。
所述的可更换撕裂刀14是先行切削土体的刀具，超前切刀布置在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。采用可更换撕裂刀可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是小粒径砂卵层和黏土层，可更换撕裂刀的使用效果十分明显。
本发明的工作原理及工作过程：
改造后的辐条式复合刀盘开口率增大，土、砂或卵石流动顺畅，渣土从开挖面进入土仓时没有土压力的衰减，开挖面土压等于测量土压，因而能对土压进行有效管理，能有效控制地面沉降。改造后辐条式复合刀盘工作时，中心鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到使用可更换撕裂刀对土体进行全断面切削。此外，使用切刀对断面剩余土体进行切削，膨润土或泡沫等介质经由中心喷口及布置在其它刀梁上的喷口喷出对断面土体进行改良，以利于切削和流动。最后切削下的土体进入土仓并由盾构机的螺旋输送机排出。
通过本发明以上改造方法，刀盘重量由原来60.7t减小到50t。刀盘开口率由原来的33％增加到48.9％。刀具配置由原来适合复合地层的滚刀、贝壳刀、导流刀、宽切刀、边缘刮刀改造为适合小粒径砂卵层和黏土层的撕裂刀、中心鱼尾刀、宽切刀、边缘刮刀。最终，使原来适用于以岩石为主的面板式复合刀盘成为适用于小粒径砂卵层和黏土层的辐条式复合刀盘。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。
Claims (5)
1.一种面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)去除主梁边缘靠近大圆环处因安装外侧可更换刀具而焊接的八个分支小辅梁(1)及其安装在分支小辅梁(1)上的可更换滚刀(2)、刀盘喷口(3)、可更换滚刀刀箱(4)、贝壳刀(8)和导流刀(9)；
去除所有连接主辅梁之间的耳板(5)；
2)去除中心四联滚刀刀箱(7)、中心双联滚刀刀箱(6)及安装在上述刀箱内的滚刀，拆除后使用钢板焊接补齐去除上述部件后出现的缺口；
3)在因去除分支小辅梁而产生的空间中焊接切刀(10)且不影响边刮刀(11)的安装，在原中心四联滚刀刀箱(7)安装处焊接中心鱼尾刀(12)，在原中心双联滚刀刀箱(6)安装处安装中心喷口(13)；
4)所有剩余可更换滚刀更换为相同刀高的可更换撕裂刀(14)，所述可更换撕裂刀(14)安装在可更换滚刀刀箱内。
2.根据权利要求1所述的面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，其特征在于：所述中心鱼尾刀(12)包括主刀(15)和副刀(16)，主刀(15)与副刀(16)均由基体和合金组成，副刀(16)与主刀(15)通过焊接连接成一体；所述中心鱼尾刀(12)通过焊接布置在刀盘的中心部位。
3.根据权利要求1所述的面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，其特征在于：所述中心喷口(13)包括喷口结构件(17)、弹性压环(18)和变接环(19)，所述中心喷口(13)通过变接环(19)与刀盘管路连接，刀盘管路中的泡沫或膨润土通过变接环(19)上的孔到达中心喷口(13)内部。
4.根据权利要求1所述的面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，其特征在于：所述可更换撕裂刀(14)包括可更换撕裂刀刀体(20)和可装配到滚刀刀箱的刀座(21)，整体安装方式与滚刀相同。
5.根据权利要求1-4任一项所述的面板式复合式刀盘改造为辐条式复合刀盘的方法，其特征在于：所述步骤1)中去除的刀盘喷口(3)安装在八个分支小辅梁(1)的刀梁II、刀梁IV、刀梁VI、刀梁VIII任一刀梁上。
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