CN109736379A - 一种用于地下连续墙开挖的铣轮及双轮铣槽机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于地下连续墙开挖的铣轮及双轮铣槽机，在主铣齿区域，铣齿沿滚筒轴线方向均匀布置，且沿滚筒轴线方向铣齿的齿尖圆半径呈周期性波动，使对应的铣槽底部时刻为呈周期性波动的高低不平的铣削断面；沿滚筒圆周方向，多把铣齿跳齿切入岩石，从而使各铣齿在轴线方向、直径方向和圆周方向，从而使各铣齿之间在三维空间上相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎或双边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每个铣齿铣削阻力减小，从而提高了铣轮的破岩能力，降低铣齿损耗，提高双轮铣槽机施工效率。
Description
技术领域
本发明属于地下连续墙开挖技术领域，涉及一种用于地下连续墙开挖的铣轮及双轮铣槽机。
背景技术
双轮铣槽机是地下连续墙建设的核心设备，具有成槽深度大、垂直度高和地层适应性强等特点。铣轮承担着对岩土地层的铣削、破碎工作，是双轮铣槽机的核心工作装置，对整机施工效率起着关键作用。
但是对于中硬岩以上地层开挖过程中，岩石破碎困难，存在施工效率低，铣齿磨损大的问题。影响地下连续墙工程施工进度，增加施工成本。
现有技术存在以下缺陷：现有技术中铣轮通过作业刀具环形路径与驱动轴旋转轴线的偏心结构，使切割轮在施工工程中处于振动状态来提高施工效率，由于切割轮的振动，带动驱动轴以及整机一直在振动状态，这将加剧整机各零部件的损坏，减小切割轮以及整机的可靠性和使用寿命。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于地下连续墙开挖的铣轮及双轮铣槽机。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种铣轮，其特征在于，包括：
滚筒；以及
设置在所述滚筒上的多个铣齿；
所述滚筒包括主铣齿区域和分别位于所述主铣齿区域的轴向两端的边齿区域和摆齿区域；
在主铣齿区域，所述铣齿沿滚筒轴线方向均匀布置，且沿滚筒轴线方向，铣齿的齿尖圆半径大小呈周期性波动；铣齿的齿尖圆半径R为每个铣齿齿尖以旋转轴为中心所组成的圆的半径。从而使各铣齿之间相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每个铣齿铣削阻力减小。
沿滚筒轴线方向，齿尖圆半径大小周期性波动，对应的铣槽底部时刻为高低不平的铣削断面，相对于平面铣削破碎，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎或者双边破碎，裂纹间容易交叉贯通，减小每把铣齿铣削阻力。
进一步的，在铣齿的齿尖圆半径周期性波动中，铣齿的齿尖圆半径最大值与最小值之差为5-10mm，轴线方向上波动周期个数和两个最大值间距由铣轮宽度和最佳齿间距综合确定。
进一步的，在主铣齿区域，在铣齿的齿尖圆半径周期性波动中，以齿尖圆半径最小的铣齿为中心，调整齿尖圆半径最小的铣齿两侧铣齿的侧倾角的角度为10-15°，使铣齿轴线与铣轮端面成一定角度，且以齿尖圆半径最小的铣齿为中心左右对称。
进一步的，在主铣齿区域，齿尖圆半径最大的铣齿和齿尖圆半径最小的铣齿的侧倾角的角度为5-8°。
更为优选的，在主铣齿区域，齿尖圆半径最大的铣齿和齿尖圆半径最小的铣齿的侧倾角的角度为7°。利于铣齿在铣座上自转，防止偏磨。
进一步的，在主铣齿区域，所述多个铣齿沿滚筒轴线方向以齿间距t等间距均匀布置。从而使每个铣齿在铣轮滚筒表面铣削区域大小基本一致，齿间距t根据岩石破碎特性决定，以使相邻截槽裂纹有效连通为最佳，形成大块岩石碎料。
更为优选的，所述齿间距t为18-28mm。
进一步的，在主铣齿区域，多个铣齿在滚筒圆周方向呈多条螺旋线上升布置；从而使每个铣齿在铣轮滚筒表面铣削区域大小基本一致，在施工过程中每一时刻参与铣削的铣齿数保持一致。
进一步的，以滚筒轴线方向为横坐标，以滚筒圆周方向为纵坐标，多个铣齿随着滚筒圆周绕轴线方向旋转，在滚筒轴线方向上，铣齿以交叉的方式进入工作位置，形成跳齿切入岩石，使在铣轮前进方向形成双边破碎效果。
另一方面，本发明还提供一种双轮铣槽机，成对安装有上述的铣轮。所述铣轮呈对称结构安装在所述机架上。工作状态时，所述铣轮绕机架上的驱动轴旋转运动用于地下连续墙的开挖作业。
有益效果：本发明提供的用于地下连续墙开挖的铣轮及双轮铣槽机，在主铣齿区域，铣齿沿滚筒轴线方向均匀布置，且沿滚筒轴线方向铣齿的齿尖圆半径呈周期性波动，使对应的铣槽底部时刻为呈周期性波动的高低不平的铣削断面；沿滚筒圆周方向，多把铣齿跳齿切入岩石，从而使各铣齿在轴线方向、直径方向和圆周方向，从而使各铣齿之间在三维空间上相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎或双边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每个铣齿铣削阻力减小，从而提高了铣轮的破岩能力，降低铣齿损耗，提高双轮铣槽机施工效率。具有以下优点：
（1）沿滚筒轴线方向，齿尖圆半径大小周期性波动，对应的铣槽底部时刻为高低不平的铣削断面，相对于平面铣削破碎，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎或者双边破碎，裂纹间容易交叉贯通，减小每把铣齿铣削阻力；
（2）在滚筒轴线方向上，铣齿以交叉的方式进入工作位置，形成跳齿切入岩石，使在铣轮前进方向形成双边破碎效果；
（3）铣齿在铣轮滚筒上合理排布，确保在施工过程中每一时刻参与铣削的铣齿数保持一致；各铣齿之间相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每个铣齿铣削阻力减小；
（4）设计铣齿的侧倾角度γ，利于中间岩层的大块崩落，同时产生的轴向力互相抵消，使铣轮施工保持稳定。
附图说明
图1为实施例的铣轮结构示意图；
图2为实施例的铣齿齿尖圆半径沿滚筒轴线分布示意图；
图3为实施例的铣齿的侧倾角及地层裂纹产生示意图；
图4为铣齿入岩顺序示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，一种适用于地下连续墙开挖的双轮铣槽机铣轮，根据不同岩石崩落特性，该铣轮铣齿沿滚筒轴线方向设置相应的最佳齿间距，均匀布置，沿滚筒轴线方向，齿尖圆半径周期性波动，设置相应的最佳齿尖高差，沿滚筒圆周方向，多把铣齿，跳齿切入岩石，从而使各铣齿在三维空间相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时均会产生单边破碎或双边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每把铣齿铣削阻力减小，从而提高了铣轮的破岩能力，降低铣齿损耗，提高双轮铣槽机施工效率。
在一些实施例中，如图1所示，一种双轮铣槽机，包括机架1和铣轮2，铣轮2两两成对安装在机架1上，在铣轮滚筒3上布置有用于铣削破碎岩层的多把铣齿4，铣轮2绕机架上的驱动轴旋转运动用于地下连续墙的开挖作业。
多把铣齿4沿滚筒3轴线方向等间距均匀，在圆周方向呈多条螺旋线上升布置，从而使每个铣齿4在铣轮滚筒表面铣削区域大小基本一致，在施工过程中每一时刻参与铣削的铣齿数保持一致。
在一些实施例中，如图1至图3所示，所述铣轮2，包括：
滚筒3；以及设置在所述滚筒3上的多个铣齿4；
所述滚筒3包括主铣齿区域和分别位于所述主铣齿区域的轴向两端的边齿区域和摆齿区域；所述边齿区域位于铣轮外侧，所述摆齿区域位于铣轮内侧。
在主铣齿区域，所述铣齿4沿滚筒3轴线方向均匀布置，且沿滚筒3轴线方向，铣齿的齿尖圆半径大小呈周期性波动，使对应的铣槽底部时刻为呈周期性波动的高低不平的铣削断面；铣齿的齿尖圆半径R为每个铣齿4齿尖以旋转轴为中心所组成的圆的半径。从而使各铣齿之间相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每个铣齿铣削阻力减小。
沿滚筒轴线方向，齿尖圆半径大小周期性波动，对应的铣槽底部时刻为高低不平的铣削断面，相对于平面铣削破碎，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎或者双边破碎，裂纹间容易交叉贯通，减小每把铣齿铣削阻力。
进一步的，在铣齿的齿尖圆半径周期性波动中，铣齿的齿尖圆半径最大值与最小值之差为5-10mm，轴线方向上波动周期个数和两个最大值间距由铣轮宽度和最佳齿间距综合确定。
在一些实施例中，如图2所示，为铣齿4齿尖圆半径R沿滚筒轴线方向的分布示意图，所述铣齿4齿尖圆半径R为每个铣齿4齿尖以旋转轴为中心所组成的圆的半径；沿滚筒轴线方向，齿尖圆半径R大小周期性波动，从而使各铣齿之间相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每个铣齿铣削阻力减小。
进一步的，在主铣齿区域，在铣齿的齿尖圆半径周期性波动中，以齿尖圆半径最小的铣齿为中心，调整齿尖圆半径最小的铣齿两侧铣齿的侧倾角的角度为10-15°，使铣齿4轴线与铣轮2端面成一定角度，且以齿尖圆半径最小的铣齿为中心左右对称。
在一些实施例中，如图3所示，侧倾角γ为铣齿4的旋转轴线和铣轮2端面的夹角；以齿尖圆半径最小的铣齿为中心，调整齿尖圆半径最小的铣齿两侧铣齿的侧倾角的角度γ为10-15°，使铣齿4轴线与铣轮2端面成一定角度，且以齿尖圆半径最小的铣齿为中心左右对称，向下铣削的同时，相对于待铣削岩层产生横向裂纹，利于中间岩层的大块崩落，同时产生的轴向力互相抵消，使铣轮在施工时保持稳定。
在主铣齿区域，齿尖圆半径最大的铣齿和齿尖圆半径最小的铣齿的侧倾角的角度为5-8°，最优选为7°，利于铣齿在铣座上自转，防止偏磨。
进一步的，所述的铣轮，其特征在于：在主铣齿区域，所述多个铣齿4沿滚筒3轴线方向以齿间距t等间距均匀布置，从而使每个铣齿在铣轮滚筒表面铣削区域大小基本一致。齿间距t根据岩石破碎特性决定，以使相邻截槽裂纹有效连通为最佳，形成大块岩石碎料。
更为优选的，所述齿间距t为18-28mm。
在一些实施例中，如图1、图4所示，在主铣齿区域，多个铣齿4在滚筒3圆周方向呈多条螺旋线上升布置；从而使每个铣齿4在铣轮滚筒表面铣削区域大小基本一致，在施工过程中每一时刻参与铣削的铣齿数保持一致。
在一些实施例中，如图4所示，以滚筒轴线方向为横坐标，以滚筒圆周方向360度展开为纵坐标，多个铣齿随着滚筒3圆周绕轴线方向旋转，在滚筒轴线方向上，铣齿以交叉的方式进入工作位置，形成跳齿切入岩石，使在铣轮前进方向形成双边破碎效果。在圆周方向呈多条螺旋线上升，多把铣齿360°均匀布置，在施工过程中每一时刻参与铣削的铣齿数保持一致，提高铣轮的稳定性，同时在轴线方向形成“a-c-b-d”跳齿切入岩石，使其在铣轮前进方向形成双边破碎效果。
本发明提供的用于地下连续墙开挖的铣轮及双轮铣槽机，具有以下优点：
（1）沿滚筒轴线方向，齿尖圆半径大小周期性波动，对应的铣槽底部时刻为高低不平的铣削断面，相对于平面铣削破碎，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎或者双边破碎，裂纹间容易交叉贯通，减小每把铣齿铣削阻力；
（2）在滚筒轴线方向上，铣齿以交叉的方式进入工作位置，形成跳齿切入岩石，使在铣轮前进方向形成双边破碎效果；
（3）铣齿在铣轮滚筒上合理排布，确保在施工过程中每一时刻参与铣削的铣齿数保持一致；各铣齿之间相互创造铣削自由面，每个铣齿在铣削岩层时会产生单边破碎，裂纹间容易交叉贯通，每个铣齿铣削阻力减小；
（4）设计铣齿的侧倾角度γ，利于中间岩层的大块崩落，同时产生的轴向力互相抵消，使铣轮施工保持稳定。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铣轮，其特征在于，包括：
滚筒；以及
设置在所述滚筒上的多个铣齿；
所述滚筒包括主铣齿区域和分别位于所述主铣齿区域的轴向两端的边齿区域和摆齿区域；
在主铣齿区域，所述铣齿沿滚筒轴线方向均匀布置，且沿滚筒轴线方向，铣齿的齿尖圆半径大小呈周期性波动，使对应的铣槽底部为呈周期性波动的高低不平的铣削断面；所述铣齿的齿尖圆半径为每个铣齿齿尖以旋转轴为中心所组成的圆的半径。
2.根据权利要求1所述的铣轮，其特征在于：在铣齿的齿尖圆半径周期性波动中，铣齿的齿尖圆半径最大值与最小值之差为5-10mm。
3.根据权利要求1所述的铣轮，其特征在于：在主铣齿区域，在铣齿的齿尖圆半径周期性波动中，以齿尖圆半径最小的铣齿为中心，调整齿尖圆半径最小的铣齿两侧铣齿的侧倾角的角度为10-15°，使铣齿轴线与铣轮端面成一定角度，且以齿尖圆半径最小的铣齿为中心左右对称。
4.根据权利要求3所述的铣轮，其特征在于：在主铣齿区域，齿尖圆半径最大的铣齿和齿尖圆半径最小的铣齿的侧倾角的角度为5-8°。
5.根据权利要求3所述的铣轮，其特征在于：在主铣齿区域，齿尖圆半径最大的铣齿和齿尖圆半径最小的铣齿的侧倾角的角度为7°。
6.根据权利要求2所述的铣轮，其特征在于：在主铣齿区域，所述多个铣齿沿滚筒轴线方向以齿间距t等间距均匀布置。
7.根据权利要求6所述的铣轮，其特征在于：所述齿间距t为18-28mm。
8.根据权利要求1所述的铣轮，其特征在于：在主铣齿区域，多个铣齿在滚筒圆周方向呈多条螺旋线上升布置。
9.根据权利要求8所述的铣轮，其特征在于：以滚筒轴线方向为横坐标，以滚筒圆周方向为纵坐标，多个铣齿随着滚筒圆周绕轴线方向旋转，在滚筒轴线方向上，铣齿以交叉的方式进入工作位置，形成跳齿切入岩石，使在铣轮前进方向形成双边破碎效果。
10.一种双轮铣槽机，其特征在于，成对安装有权利要求1-3任一项所述的铣轮。
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