CN109811818A - 一种双轮铣槽机截齿铣轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轮铣槽机截齿铣轮，包括轮毂、截齿、齿座和支撑板；支撑板固定在轮毂的外圈上，齿座固定在支撑板上的对应安装孔中，每一齿座中可旋转地配合装配一截齿；不同圆周上、同一轴线上的截齿齿尖点相连形成铣轮的包络线，包络线中部为直线段，两端分别为圆弧段和抛物线段，并且三段曲线依次相切连接；圆弧段、抛物线段上排列的各截齿的齿间距、铣削半径不大于直线段上排列的各截齿的齿间距、铣削半径。本方案直线段截齿铣削岩石成块率高，效率快；两侧截齿铣削间距小，受力小，同时完成对岩土底面和侧壁的铣削，提升两侧截齿的使用寿命；分段的铣轮包络线设计方法，利于实现铣轮参数化设计，显著提高铣轮设计效率。

Description

一种双轮铣槽机截齿铣轮

技术领域

本发明涉及地下连续墙成槽装备，特别涉及一种双轮铣槽机的工作装置。

背景技术

双轮铣槽机作为地下连续墙成槽技术最先进的施工设备，具有成槽深度大、成槽垂直度高、连续墙防渗性能好和地层适应性广的优点，在国内外地下连续墙工程中倍受青睐，铣轮作为双轮铣槽机的核心系统，承担着对地槽的铣削、破碎等工作，是影响整机施工效率的关键部件。

受限于双轮铣槽机的结构，铣轮两侧截齿不仅承担对岩土底面的铣削，也承担对岩壁侧壁的铣削，因此其施工工况恶劣，存在磨损和偏磨严重，大大制约整机的施工效率。

图1所示为一种双轮铣铣轮(201810650551.0)，包括铣轮主体，在铣轮主体的左轮毂和右轮毂上定位布置有齿座板，在齿座板上焊接固定多个截齿，多个截齿在左轮毂和右轮毂上按布齿规律对称布置，截齿按照区域分为：中部截齿、外侧截齿、内侧截齿和修槽截齿。上述所有截齿在轴向上等间距排布，在周向上等差角排布，最外侧截齿共四个，其齿尖点低于铣削圆周面；角度方面，偏转角范围为-50°-50°，切削角范围为0-50°。图1中所述双轮铣铣轮的最外侧截齿有两个功能，铣削岩土底面及铣削侧壁，工况恶劣，且截齿偏转角较大，由于截齿在倾斜状态下铣削岩石，其受力状态差，并且截齿铣削间距与主截齿相同，截齿齿体易产生磨损，进而导致合金头脱落，导致施工成本增加。

图2所示为一种挖沟机的切割轮（201310410515），该切割轮具有鼓状基体，在基体周边行至少布置一个保持器，保持器中布置至少一个切割工具，其中，在周边行中，排布着具有尖形凿子和线性切削刃切削齿，作为切割岩土的工具，同时多个凿子布置在切割齿的上游，凿子以不同角度取向。图2中所述的双轮铣铣轮为混合轮，截齿分层设计会加大截齿左右偏转的角度，使截齿不能以最佳角度铣削岩石，增加截齿铣削阻力，甚至导致截齿偏磨，降低截齿使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

本发明的目的在于提供一种双轮铣铣轮，分段的截齿铣轮设计方案，即能保证主铣齿铣削岩石颗粒度，同时改善两侧截齿受力状态，从而提升截齿使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，包括轮毂、截齿、齿座和支撑板；支撑板固定在轮毂的外圈上，多个齿座固定在支撑板上的对应安装孔中，每一齿座中可旋转地配合装配一截齿；截齿在圆周方向上均匀排布；

不同圆周上、同一轴线上的截齿齿尖点相连所形成的轮廓曲线作为铣轮的包络线，包络线中部为直线段，两端分别为圆弧段和抛物线段，并且三段曲线依次相切连接；

圆弧段、抛物线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R不大于直线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R。

进一步地，直线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R恒定不变。

进一步地，圆弧段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R越靠近直线段越大。

进一步地，抛物线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R越靠近直线段越大。

进一步地，在直线段上，截齿的切削角即截齿轴线与轨迹切线之间的夹角最小且恒定不变。

进一步地，在圆弧段上，截齿的切削角即截齿轴线与轨迹切线之间的夹角越远离直线段越大。

进一步地，在抛物线段上，截齿的切削角即截齿轴线与轨迹切线之间的夹角越远离直线段越大。

进一步地，切削角的取值范围为45°~70°。

进一步地，铣轮两端最外侧截齿的偏转角即截齿轴线与铣轮端面的夹角不超过45°。

进一步地，铣轮上所有截齿中向其中一端偏转的个数和向另一端偏转的个数相等。

进一步地，各截齿的轴线P与包络线的法线F之间的夹角β为恒值。

进一步地，截齿的偏转角即截齿轴线与铣轮端面的夹角的变化趋势为：直线段为恒值，圆弧段和抛物线段越远离直线段越逐渐增大。

本发明所达到的有益效果：

1、铣轮的截齿包络线分为圆弧段、直线段和抛物线段，直线段截齿能够完成主铣削区域对岩土底面的铣削，两侧截齿能够同时完成对岩土底面和侧壁的铣削。直线段截齿铣削岩石成块率高，效率快；两侧截齿铣削间距小，受力小，提升两侧截齿的使用寿命。

2、截齿的侧倾角设计原则，能够保证截齿铣削过程中磨损均匀，从而避免截齿偏磨现象发生，提升截齿的使用寿命。同时分段的铣轮包络线设计方法，利于实现铣轮参数化设计，不仅保证铣轮的作业性能，也显著提高铣轮设计效率。

附图说明

图1是现有技术中的一种双轮铣铣轮；

图2是现有技术中的一种挖沟机的切割轮；

图3是本发明的铣轮整体结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是本发明铣轮包络线示意图；

图6是本发明铣轮截齿偏转角示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图3和图4所示，本发明提供的双轮铣铣轮包括：轮毂1、截齿2、齿座3和支撑板4。支撑板4以焊接的方式固定在轮毂1上，齿座3以一定的定位参数焊接在支撑板4安装孔中，齿座3和截齿2配合装配，截齿2可以在齿座3中旋转。

本方案中提到的术语进行以下说明：

设定铣轮回转中心O，径向X、轴向Y。

铣轮的包络线：铣轮截齿铣削半径与轴向距离之间的关系曲线，即铣轮上所有截齿的圆周角为零时，所有截齿2齿尖点21相连所形成的轮廓曲线。

切削角δ：截齿轴线P与轨迹切线Q之间的夹角。

偏转角α：截齿轴线P与铣轮端面的夹角。

结合图5所示，以右截齿铣轮为例说明，铣轮的基本特征是截齿的包络线5分为三部分，自左向右分别为圆弧段51、直线段52和抛物线段53，并且三段曲线彼此相切。直线段52截齿主要完成对岩土底面的铣削作业，而圆弧段51和抛物线段53的截齿既要完成对岩土底面的铣削，又要完成对槽壁的刮削。铣轮上截齿2的齿间距t和铣削半径R自左向右先增大后减小，在直线段52截齿2的齿间距t最大且保持不变，这种排布方式既能保证主要铣削区域的岩石的成状率，同时降低两侧截齿的受力，延长截齿使用寿命。

如图6所示，截齿2的偏转角α的设计原则：截齿2轴线P与包络线5的法线F的夹角β为恒值不变，保证截齿2在铣削过程中处于均匀磨损，降低截齿2的偏磨；为了保证两侧截齿能够铣削铣槽岩土底面和侧壁过程中的受力状态，偏转角的变化趋势为：直线段不变，圆弧段和抛物线段由内向外逐渐增大，两端最外侧截齿2的偏转角α不超过45°。整个铣轮所有截齿2中向左偏转和向右偏转的个数相等，减小铣轮整体所受的轴向力。

如图3、图4所示，截齿2的切削角δ在直线段52最小且不变，在圆弧段51和抛物线段53由内侧向外侧逐渐增大，配合该两段较小截齿间距t，保证截齿的合金头相互保护，从而减小两侧截齿的磨损。根据铣削岩石的种类及裂隙发育不同，切削角的可取范围为45~70°。截齿2在圆周方向上均匀排布，保证铣削过程的稳定，减小铣轮振动。

不同圆周上、经旋转至同一轴向Y上的截齿齿尖点相连所形成的轮廓曲线为铣轮的包络线，所有包络线组成铣轮包络面。因此，本发明的铣轮包络面按照实际作业工况分为圆弧区、直线区和抛物线区。在直线区着重考虑截齿在轴向间距均匀，在圆弧区和抛物线区由内侧向外侧逐渐减小轴向间距，不仅保证铣轮铣削岩石块状率，同时保证圆弧区和抛物线区相邻截齿合金头相互保护，避免截齿齿体磨损；另外，截齿轴线与包络面法线保持一定角度，保证铣轮铣削过程的旋转，避免截齿偏磨状况出现，提升截齿使用寿命。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，包括轮毂、截齿、齿座和支撑板；支撑板固定在轮毂的外圈上，多个齿座固定在支撑板上的对应安装孔中，每一齿座中可旋转地配合装配一截齿；截齿在圆周方向上均匀排布；

不同圆周上、经旋转至同一轴线上的截齿齿尖点相连所形成的轮廓曲线作为铣轮的包络线，包络线中部为直线段，两端分别为圆弧段和抛物线段，并且三段曲线依次相切连接；

圆弧段、抛物线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R不大于直线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R。

2.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，直线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R恒定不变。

3.根据权利要求1或2所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，圆弧段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R越靠近直线段越大。

4.根据权利要求1或2所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，抛物线段上排列的各截齿的齿间距t和/或铣削半径R越靠近直线段越大。

5.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，在直线段上，截齿的切削角即截齿轴线与轨迹切线之间的夹角最小且恒定不变。

6.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，在圆弧段上，截齿的切削角即截齿轴线与轨迹切线之间的夹角越远离直线段越大。

7.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，在抛物线段上，截齿的切削角即截齿轴线与轨迹切线之间的夹角越远离直线段越大。

8.根据权利要求5、6或7所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，切削角的取值范围为45°~70°。

9.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，铣轮两端最外侧截齿的偏转角即截齿轴线与铣轮端面的夹角不超过45°。

10.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，铣轮上所有截齿中向其中一端偏转的个数和向另一端偏转的个数相等。

11.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，各截齿的轴线P与包络线的法线F之间的夹角β为恒值。

12.根据权利要求1所述的双轮铣槽机截齿铣轮，其特征是，截齿的偏转角即截齿轴线与铣轮端面的夹角的变化趋势为：直线段为恒值，圆弧段和抛物线段越远离直线段越逐渐增大。