CN112145194B - 一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘，包括刀盘本体、活动安装在刀盘本体上的若干刀座，以及安装在刀座上的刀具，刀盘本体包括法兰、刀盘面板，以及焊接在法兰周圈与刀盘面板之间的连接筋板，连接筋板包括与连接筋板的外圈焊接在一起的圈梁以及焊接在圈梁上的米字形刀梁，在刀梁上径向设置有滑槽，刀座的两侧壁滑动配合安装在刀梁各个方向的滑槽中，在刀梁上均布有螺纹孔，刀具调整到位后，将刀座通过螺钉一与螺纹孔配合安装在刀梁上，可实现刀具安装间距的调整，使刀盘适应复杂地层的全断面隧道掘进。
Description
技术领域
本发明涉及全断面隧道掘进机技术领域，更具体地说，它涉及一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘。
背景技术
全断面隧道掘进机是一种现代化的隧道开挖装备，刀盘是全断面隧道掘进机破岩的核心零部件。
目前，全断面隧道掘进机刀盘刀具的布置多靠技术人员的经验布置，并没有能在不同地层情况下适应变化改变分布状态的掘进机刀盘，导致对于复杂地层适应性差。在硬岩地层，若刀间距偏大，刀具破岩能力差，刀具易过载损坏；若刀间距偏小，虽增强了破岩能力，但刀具磨损严重；若根据每把刀具受力相同控制整个掘进机的推力，则部分刀具可能过载失效，而实际不同位置的刀具受力差异大。若刀具不转动，刀具在短时间内就会偏磨，导致附近区域的刀具也异常损坏，若刀具平面布置，岩石无法形成临空面，刀具破岩效果不佳。
针对现有技术的不足，设计一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘是极有必要的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘，其通过设置米字型刀梁，并使刀座滑动配合在刀梁上，以实现不同刀间距的布置，通过在刀轴与刀座之间设置垫块以实现不同刀高差的布置，为全断面隧道掘进机提供了适应复杂地层的刀盘，使用方法简单有效，便于操作。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘，包括刀盘本体、活动安装在所述刀盘本体上的若干刀座，以及安装在刀座上的刀具；
所述刀盘本体包括法兰、刀盘面板，以及焊接在法兰周圈与刀盘面板之间的连接筋板，所述刀盘面板包括与连接筋板的外圈焊接在一起的圈梁以及焊接在圈梁上的米字形刀梁，所述刀梁内侧相对的两侧壁上沿刀盘径向设置有滑槽，所述刀座的两侧壁滑动配合安装在滑槽中，在所述刀梁上均布有螺纹孔，所述刀座沿滑槽调整其在刀盘径向上的位置后，通过螺钉一与螺纹孔的配合固定在所述刀梁上。
本发明进一步设置为：所述刀具同轴穿设在刀轴上，所述刀轴的两端配合安装在刀座上，在刀座上位于刀轴下方的位置设有测力传感器，在测力传感器的上下两端分别设有垫片，其中下方垫片与刀座抵接固定，上方垫片与刀轴相抵接；
所述垫片有多种规格，不同规格的垫片厚度不同。
本发明进一步设置为：在所述刀轴的两端套设有与其尺寸相适配的轴套，还包括不同规格的轴套，所述轴套的外部形状和大小均与刀座的安装腔相匹配，轴套的内壁形状和大小分别与不同规格的刀具的刀轴相匹配；轴套通过螺钉二固定在对应规格的刀轴外端。
本发明进一步设置为：当安装与刀座相匹配的最大尺寸的刀具时，其刀轴直接安装在刀座内；
当安装规格较小的小尺寸刀具时，其刀轴的外端先安装对应规格的轴套，然后再整体安装在刀座上，且轴套与对应的垫片抵接。
本发明进一步设置为：在所述刀具的刀具回转体内部设置有磁极，在所述刀座内侧对应磁极转动周线的位置设置有转速传感器，用于监测刀具的转速。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过在刀梁内侧壁上径向设置滑槽，使刀座的两侧壁配合安装在刀梁各个方向的滑槽中，刀座滑动配合在滑槽内，可实现刀具安装半径以及刀具间距的调整，在刀梁上均布有螺纹孔，刀具调整到位后，将刀座通过螺钉一与螺纹孔配合安装在刀梁上进而可实现不同刀间距的安装，全断面隧道掘进机在极硬岩地层掘进时，可通过调小刀间距来提高刀具的破岩能力，在软岩地层掘进时，可通过调大刀间距来降低刀具的消耗；
通过在刀座下方与刀座之间安装测力传感器，在测力传感器的上下两端通过垫片分别与刀轴以及刀座抵接紧压，可实现刀盘上所有刀具垂直力测试，不同位置刀具的垫片高度不同时，可实现刀具的分层立体布，即通过改变垫片高度来调整刀具的高度，调整完毕之后通过螺钉二将刀座固定，刀具立体分层布置有利于在掌子面上形成临空面，有利于提高刀具破岩效率；
通过在刀具的刀具回转体内部设置磁极，在刀座内侧对应磁极转动周线的位置设置有转速传感器，转速传感器感应磁极可实现刀具转速测试的功能，通过检测刀具转速可以及时发现异常工作的刀具，有利于防止刀具异常损坏和及时维护；
通过在刀轴的两端套设有与其尺寸相适配的轴套，将刀轴通过螺钉二穿过刀座以及轴套固定在刀座上，并使位于测力传感器上端的垫片与轴套抵接紧压，以实现不同尺寸刀具安装。
附图说明
图1为本发明的刀盘本体的俯视图；
图2为刀盘本体的侧视图；
图3为最大尺寸刀具安装示意图；
图4为小尺寸刀具安装示意图；
图5为不同高度垫片的刀具高度对比示意图。
附图标记：1、刀盘本体；2、刀座；3、刀具；4、圈梁；5、刀梁；6、螺钉一；7、刀盘面板；8、连接筋板；9、法兰；10、垫片；11、测力传感器；12、最大尺寸刀具；13、刀轴；14、轴套；15、螺钉二；16、小尺寸刀具；17、刀具回转体；18、磁极；19、转速传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
实施例：一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘，其能够实现不同刀间距、不同刀高差刀具布置，以及不同尺寸刀具的安装，为全断面隧道掘进机提供了适应复杂地层的刀盘，使用方法简单有效，便于操作。
如图1、图2所示，包括刀盘本体1、活动安装在刀盘本体1上的若干刀座2，以及安装在刀座2上的刀具3；刀盘本体1包括法兰9、刀盘面板7，以及焊接在法兰9周圈与刀盘面板7之间的连接筋板8，刀盘面板7包括与连接筋板8的外圈焊接在一起的圈梁4以及焊接在圈梁4上的米字形刀梁5，刀梁5内侧相对的两侧壁上沿刀盘径向设置有滑槽，刀座2的两侧壁滑动配合安装在滑槽中，在刀梁5上均布有螺纹孔，刀座2沿滑槽调整其在刀盘径向上的位置后，通过螺钉一6与螺纹孔的配合固定在刀梁5上。全断面隧道掘进机在极硬岩地层掘进时，可通过调小刀间距来提高刀具3的破岩能力；在软岩地层掘进时，可通过调大刀间距来降低刀具3的消耗。
参考图3，刀具3同轴穿设在刀轴13上，刀轴13的两端配合安装在刀座2上，在刀座2上位于刀轴13下方的位置设有测力传感器11，在测力传感器11的上下两端分别设有垫片10，其中下方垫片10与刀座2抵接固定，上方垫片10与刀轴13相抵接；垫片10有多种规格，不同规格的垫片10厚度不同。此设置适用于最大尺寸刀具12的安装，且通过测力传感器11实现不同位置刀具3垂直力测量，当全断面隧道掘进机在极硬岩地层掘进时，可通过测力传感器11掌握刀盘上不同位置刀具3的受力状态，当发现有刀具3超载时，可降低贯入度来降低刀具3载荷，或者通过减小刀间距提高刀具3破岩能力，起到防止刀具3过载损坏的作用；结合图5，不同位置刀具3的垫片10高度相同时，可实现刀具3的平面布置，不同位置刀具3的垫片10高度不同时，可实现刀具3的分层立体布，即通过改变垫片10高度来调整刀具3的高度，调整完毕之后通过螺钉二15将刀座2固定，刀具3立体分层布置有利于在掌子面上形成临空面，有利于提高刀具3破岩效率，当全断面隧道掘进机在极硬岩地层掘进时，刀具3布置可由平面布置调整为立体分层布置。
结合图4，此装置还包括不同规格的轴套14，轴套14的外部形状和大小均与刀座2的安装腔相匹配，轴套14的内壁形状和大小分别与不同规格的刀具3的刀轴13相匹配；轴套14通过螺钉二15固定在对应规格的刀轴13外端。此设置适用于小尺寸刀具16的安装，全断面隧道掘进机在硬岩地层掘进时，可由小尺寸刀具16更换为较大尺寸刀具3，有利于提高刀具3耐磨性。
如图3，安装与刀座2相匹配的最大尺寸刀具12时，其刀轴13直接安装在刀座2内；如图4，当安装规格较小的小尺寸刀具16时，其刀轴13的外端先安装对应规格的轴套14，然后再整体安装在刀座2上，且轴套14与对应的垫片10抵接。不同尺寸的刀具3可满足复杂地层的掘进。
结合图4，此刀具3的刀具回转体17内部设置有磁极18，在刀座2内侧对应磁极18转动周线的位置设置有转速传感器19，用于监测刀具3的转速。通过转速传感器19感应磁极18可实现刀具3转速测试的功能，通过检测刀具3转速可以及时发现异常工作的刀具3，有利于防止刀具3异常损坏，并能实现对刀具3的及时维护。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘，其特征在于，包括刀盘本体（1）、活动安装在所述刀盘本体（1）上的若干刀座（2），以及安装在刀座（2）上的刀具（3）；
所述刀盘本体（1）包括法兰（9）、刀盘面板（7），以及焊接在法兰（9）周圈与刀盘面板（7）之间的连接筋板（8），所述刀盘面板（7）包括与连接筋板（8）的外圈焊接在一起的圈梁（4）以及焊接在圈梁（4）上的米字形刀梁（5），所述刀梁（5）内侧相对的两侧壁上沿刀盘径向设置有滑槽，所述刀座（2）的两侧壁滑动配合安装在滑槽中，在所述刀梁（5）上均布有螺纹孔，所述刀座（2）沿滑槽调整其在刀盘径向上的位置后，通过螺钉一（6）与螺纹孔的配合固定在所述刀梁（5）上；
所述刀具（3）同轴穿设在刀轴（13）上，所述刀轴（13）的两端配合安装在刀座（2）上，在刀座（2）上位于刀轴（13）下方的位置设有测力传感器（11），在测力传感器（11）的上下两端分别设有垫片（10），其中下方垫片（10）与刀座（2）抵接固定，上方垫片（10）与刀轴（13）相抵接；所述垫片（10）有多种规格，不同规格的垫片（10）厚度不同；
还包括不同规格的轴套（14），所述轴套（14）的外部形状和大小均与刀座（2）的安装腔相匹配，轴套（14）的内壁形状和大小分别与不同规格的刀具（3）的刀轴（13）相匹配；轴套（14）通过螺钉二（15）固定在对应规格的刀轴（13）外端；
当安装与刀座（2）相匹配的最大尺寸的刀具（12）时，其刀轴（13）直接安装在刀座（2）内；
当安装规格较小的小尺寸刀具（16）时，其刀轴（13）的外端先安装对应规格的轴套（14），然后再整体安装在刀座（2）上，且轴套（14）与对应的垫片（10）抵接。
2.根据权利要求1所述的适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘，其特征在于，在所述刀具（3）的刀具回转体（17）内部设置有磁极（18），在所述刀座（2）内侧对应磁极（18）转动周线的位置设置有转速传感器（19），用于监测刀具（3）的转速。
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