CN112360497B - 一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘 - Google Patents

一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘 Download PDF

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Abstract

本发公开了一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘，其包括：壳体、刀盘、刀盘后部泥土挡板、刀盘后部齿圈、滚刀切割装置、排渣孔、钻头、滚刀切割装置转动电机、滚刀切割装置转动小锥齿轮、滚刀切割装置转动大锥齿轮、主转动电机、刀盘转轴倾斜部、刀盘转轴，壳体内部具有所述刀盘、刀盘后部泥土挡板、刀盘后部齿圈,刀盘安装在所述壳体内部，具有排渣孔，并安装有滚刀切割装置、钻头、滚刀切割装置转动电机,刀盘后部泥土挡板安装在所述壳体内部，将滚刀切割装置、钻头、排渣孔排出的泥土挡住，本发明利用多个滚刀刀刃互相啮合的空间位置关系，将滚刀上附着的泥土互相刮掉，采用许多小体积滚刀，在土下作业时方便更换。

Description

一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘
技术领域
本发明涉及顶管机领域，特别涉及一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘。
背景技术
近年来，隧道挖掘时虽然分为挖掘硬岩的隧道掘进机(TBM)和专用于软土层掘进的顶管机。然而，隧道挖掘时面临着两个问题，切刀在压缩强度为50～100KPa/cm2软岩层不能有效挖掘，而在顶管机刀盘上安装的滚刀，在切割并挖出软土时，粘土易附着在滚刀附近和刀盘附近，这会导致滚刀形成偏心运动从而使滚刀刀刃磨损和旋转轴的旋转扭矩增加；并且，由于滚刀安装在刀盘上，如果刀具发生损坏，极难更换刀具；
在在先专利文献1中，尽管采用具有一定角度的滚刀，但是即使使用这种具有一定角度的滚刀，只要将滚刀安装在具有表面结构的刀盘中，刀盘本身就会粘附泥土；依旧很难消除泥土粘附，致使顶管机不能持续工作；
因此，需要一种能够抑制泥土附着并且能够适应软岩层钻孔的可持续工作的滚刀切割装置和顶管机刀盘。
[在先技术文献]
[专利文献1]JP1994017918Y2(授权号)1994.5.11。
发明内容
因此，本发明正是鉴于以上问题而做出的，本发明的目的在于利用刀具刀刃角度及滚刀切割装置内两种滚刀互为彼此的刮刀的原理来解决泥土粘附的问题；本发明是通过以下技术方案实现上述目的：
一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘，包括:壳体、刀盘、刀盘后部泥土挡板、刀盘后部齿圈、滚刀切割装置、排渣孔、钻头、滚刀切割装置转动电机、滚刀切割装置转动小锥齿轮、滚刀切割装置转动大锥齿轮、主转动电机、刀盘转轴倾斜部、刀盘转轴；
所述壳体内部具有所述刀盘、刀盘后部泥土挡板、刀盘后部齿圈,刀盘安装在所述壳体内部，具有排渣孔，并安装有滚刀切割装置、钻头、滚刀切割装置转动电机,刀盘后部泥土挡板安装在所述壳体内部，将滚刀切割装置、钻头、排渣孔排出的泥土挡住，由后置的螺旋式输送器排出；
所述刀盘后部齿圈安装在所述壳体内部，所述刀盘后部泥土挡板后端，通过后置的电机传输来的力为所述刀盘转动提供动力,滚刀装置安装在所述刀盘前端，将泥土粉碎后排到所述排渣孔；
所述滚刀切割装置包括：轮毂、滚刀一、滚刀二、轮毂旋转排渣板、滚刀安装孔、轮毂转轴，轮毂具有所述轮毂旋转排渣板、滚刀安装孔、轮毂转轴，安装有所述滚刀一、滚刀二，滚刀一安装在轮毂中，滚刀安装孔上，依据在先文献中提出的力学倾角设计，将刀刃增多，利用重力作用，减小粘土可能，滚刀二安装在所述轮毂中，滚刀安装孔，所述滚刀一旁，依据在先文献中提出的力学倾角设计，将刀刃增多，利用重力减小粘土可能，并且所述滚刀二与所述滚刀一刀刃互相啮合，将两种刀具之间附着的泥土互相刮掉；
所述轮毂旋转排渣板安装在所述轮毂的辐条之间，随着电机驱动所述轮毂转动，所述轮毂旋转排渣板也会转动，将所述滚刀二与所述滚刀一刮掉落入所述轮毂内部的泥土旋转排出，滚刀安装孔在所述轮毂内部，安装有所述滚刀一、滚刀二；
所述轮毂转轴在所述轮毂中，通过所述滚刀切割装置转动电机、滚刀切割装置转动小锥齿轮、滚刀切割装置转动大锥齿轮、主转动电机传输的周向力为所述滚刀一、滚刀二刮土和所述轮毂旋转排渣板排渣提供动力，排渣孔将所述滚刀切割装置、钻头粉碎后的泥土排到顶管机前端内部空间，滚刀切割装置转动电机为所述轮毂转轴提供周向力；
所述滚刀切割装置转动小锥齿轮传输所述滚刀切割装置转动大锥齿轮、主转动电机的周向力，为所述轮毂转轴提供动力，滚刀切割装置转动大锥齿轮传输所述主转动电机的动力到所述滚刀切割装置转动小锥齿轮，主转动电机为所述滚刀切割装置转动大锥齿轮传输动力，并安装在所述刀盘转轴倾斜部内部，刀盘转轴倾斜部内部安装所述主转动电机，外壳形状具有斜坡，将所述排渣孔排出的泥土倾倒在顶管机前端内部空间中。
本发明有益效果：
1、利用多个滚刀刀刃互相啮合的空间位置关系，将滚刀上附着的泥土互相刮掉；
2、采用许多小体积滚刀，在土下作业时方便更换；
3、减少了泥土附着的可能，延长了滚刀使用寿命，并且降低了转轴扭矩。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘前视图。
图2为本发明提供的一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘轴测图。
图3为本发明提供的一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘后视轴测图。
图4为本发明提供的一种滚刀切割装置正视图。
图5为本发明提供的一种滚刀切割装置轴测图。
图6为本发明提供的一种滚刀切割装置轮毂轴测图。
图7为本发明提供的一种滚刀切割装置原理说明图。
图8为本发明提供的一种滚刀切割装置滚刀结构图。
附图标记说明：
80、泥土；90、壳体；100、刀盘；101、刀盘后部泥土挡板；102、刀盘后部齿
圈；110、滚刀切割装置；111、轮毂；112、滚刀一；113、滚刀二；114、轮毂旋转排
渣板；115、滚刀安装孔；120、排渣孔；130、钻头；140、滚刀切割装置转动电机；150、
轮毂转轴；160、滚刀切割装置转动小锥齿轮；161、滚刀切割装置转动大锥齿轮；162、
主转动电机；163、刀盘转轴倾斜部；164、刀盘转轴。
具体实施方式
本发明的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于本发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例；然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例；另外，为了更清楚地描述本发明，与本发明没有连接的部件将从附图中省略。
如图1、图2、图3所示，一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘，包括:壳体90、刀盘100、刀盘后部泥土挡板101、刀盘后部齿圈102、滚刀切割装置110、排渣孔120、钻头130、滚刀切割装置转动电机140、滚刀切割装置转动小锥齿轮160、滚刀切割装置转动大锥齿轮161、主转动电机162、刀盘转轴倾斜部163、刀盘转轴164；
所述壳体90内部具有所述刀盘100、刀盘后部泥土挡板101、刀盘后部齿圈102；
所述刀盘100安装在所述壳体90内部，具有所述排渣孔120，并安装有滚刀切割装置110、钻头130、滚刀切割装置转动电机140；
所述刀盘后部泥土挡板101安装在所述壳体90内部，将所述滚刀切割装置110、钻头130、排渣孔120排出的泥土挡住，由后置的螺旋式输送器排出；
所述刀盘后部齿圈102安装在所述壳体90内部，所述刀盘后部泥土挡板101后端，通过后置的电机传输来的力为所述刀盘100转动提供动力；
所述滚刀切割装置110安装在所述刀盘100前端，将泥土粉碎后排到所述排渣孔120；
如图4、图5、图6所示，所述滚刀切割装置110包括：轮毂111、滚刀一112、滚刀二113、轮毂旋转排渣板114、滚刀安装孔115、轮毂转轴150；
所述轮毂111具有所述轮毂旋转排渣板114、滚刀安装孔115、轮毂转轴150，安装有所述滚刀一112、滚刀二113；
所述滚刀一112安装在所述轮毂111中，滚刀安装孔115上，依据在先文献1中提出的力学倾角设计，将刀刃增多，利用重力作用，减小粘土可能；
所述滚刀二113安装在所述轮毂111中，滚刀安装孔115，所述滚刀一112旁，依据在先文献1中提出的力学倾角设计，将刀刃增多，利用重力减小粘土可能，并且所述滚刀二113与所述滚刀一112刀刃互相啮合，将两种刀具之间附着的泥土互相刮掉；
所述轮毂旋转排渣板114安装在所述轮毂111的辐条之间，随着电机驱动所述轮毂111转动，所述轮毂旋转排渣板114也会转动，将所述滚刀二113与所述滚刀一112刮掉落入所述轮毂111内部的泥土旋转排出；
所述滚刀安装孔115在所述轮毂111内部，安装有所述滚刀一112、滚刀二113；
所述轮毂转轴150在所述轮毂111中，通过所述滚刀切割装置转动电机140、滚刀切割装置转动小锥齿轮160、滚刀切割装置转动大锥齿轮161、主转动电机162传输的周向力为所述滚刀一112、滚刀二113刮土和所述轮毂旋转排渣板114排渣提供动力；
所述排渣孔120将所述滚刀切割装置110、钻头130粉碎后的泥土排到顶管机前端内部空间；
所述钻头130将刀盘中心区域的泥土粉碎；
所述滚刀切割装置转动电机140为所述轮毂转轴150提供周向力；
所述滚刀切割装置转动小锥齿轮160传输所述滚刀切割装置转动大锥齿轮161、主转动电机162的周向力，为所述轮毂转轴150提供动力；
所述滚刀切割装置转动大锥齿轮161传输所述主转动电机162的动力到所述滚刀切割装置转动小锥齿轮160；
所述主转动电机162为所述滚刀切割装置转动大锥齿轮161传输动力，并安装在所述刀盘转轴倾斜部内部163；
所述刀盘转轴倾斜部163内部安装所述主转动电机162，外壳形状具有斜坡，将所述排渣孔120排出的泥土倾倒在顶管机前端内部空间中。
本发明的基本原理：
如图7-8所示，滚刀一112与滚刀二113均采用在先文献1所述的力学倾角原理，利用重力作用使泥土掉落，为使泥土掉落效果更好，设计两种互相啮合的滚刀刀具；并且滚刀一112与滚刀二113刀刃对刀槽，形成完美啮合，在刀盘转动时，滚刀切割装置110也会由电机驱动而转动，当滚刀切割装置110转动时，上半部分的滚刀就会与泥土80接触，由于滚刀一112与滚刀二113转动同向，两滚刀啮合处会形成对向转动的效果，如果发生刀具粘土的现象，泥土80在两滚刀转动到啮合处时，就会被刮掉，掉落在轮毂111内部空间或外部空间；如果泥土80掉落在内部空间，就会被轮毂旋转排渣板114排走，如果泥土80掉落在轮毂111外部空间，就会掉落在顶管机前端内部空间；利用双滚刀互相啮合的原理将双滚刀之间附着的泥土刮掉，使得滚刀切割装置110不易粘土，并且刀盘平滑，也极难粘土。

Claims (3)

1.一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘，包括：壳体(90)、刀盘(100)、刀盘后部泥土挡板(101)、刀盘后部齿圈(102)、滚刀切割装置(110)、排渣孔(120)、钻头(130)、滚刀切割装置转动电机(140)、滚刀切割装置转动小锥齿轮(160)、滚刀切割装置转动大锥齿轮(161)、主转动电机(162)、刀盘转轴倾斜部(163)、刀盘转轴(164)；其特征在于：壳体(90)内部具有刀盘(100)、刀盘后部泥土挡板(101)、刀盘后部齿圈(102)，刀盘(100)安装在壳体(90)内部，刀盘(100)的内侧具有排渣孔(120)，并安装有滚刀切割装置(110)，滚刀切割装置(110)的一端与滚刀切割装置转动电机(140)连接，刀盘(100)的中心位置安装有钻头(130)，刀盘后部泥土挡板(101)安装在壳体(90)内部一端，刀盘后部齿圈(102)位于刀盘后部泥土挡板(101)的一侧且安装在壳体(90)内部，滚刀切割装置(110)安装在刀盘(100)前端，滚刀切割装置(110)包括：轮毂(111)、滚刀一(112)、滚刀二(113)、轮毂旋转排渣板(114)、滚刀安装孔(115)、轮毂转轴(150)，轮毂(111)的中心位置穿插设有轮毂转轴(150)，滚刀安装孔(115)开设在轮毂(111)的内侧边缘处，滚刀一(112)及滚刀二(113)依次活动安装在滚刀安装孔(115)上，滚刀二(113)与滚刀一(112)之间的刀刃互相啮合，轮毂旋转排渣板(114)安装在轮毂(111)的辐条之间，滚刀切割装置(110)还包括第一滚刀切割部和第二滚刀切割部，滚刀切割装置转动电机(140)的输出轴与第一滚刀切割部连接，滚刀切割装置转动小锥齿轮(160)与第二滚刀切割部连接，滚刀切割装置转动小锥齿轮(160)安装在刀盘中心处，主转动电机(162)输出轴与滚刀切割装置转动大锥齿轮(161)连接，滚刀切割装置转动大锥齿轮(161)与滚刀切割装置转动小锥齿轮(160)之间垂直啮合，排渣孔(120)位于相邻两组滚刀切割装置(110)之间，刀盘转轴倾斜部(163)位于刀盘(100)的后端，刀盘转轴倾斜部(163)内部安装主转动电机(162)，外壳形状具有斜坡。
2.根据权利要求1所述的一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘，其特征在于：滚刀切割装置转动电机(140)与倾斜方向上的轮毂转轴(150)连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有滚刀切割装置的顶管机刀盘，其特征在于：滚刀切割装置转动小锥齿轮(160)与垂直及水平方向上的轮毂转轴(150)连接。
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