CN112377202B - 一种中间滚动式顶管机刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种顶管机领域，尤其涉及一种中间滚动式顶管机刀盘，包括：外壳、套筒、环状刀盘和支架；所述外壳内部中间与支架固定连接；所述套筒中部开设有出土口一，所述支架前端面中央与套筒后端面固定连接；中心处设置一个单独刀盘，旋转中心与整个刀盘旋转中心垂直，刀盘为环形，利用外端面旋转切割与破碎障碍物，外端面的线速度会大大提高，从而提高中心处破土、破岩效率；盘后端为倾斜面，旋转过程中对土或岩石产生推力，加强排土效率。

Description

一种中间滚动式顶管机刀盘

技术领域

本发明涉及一种顶管机领域，尤其涉及一种中间滚动式顶管机刀盘。

背景技术

顶管机的基本工作原理就是一个组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘，顶管机刀盘上具有的刀具类别大概有三种，一种为切刀，主要切割软质泥土，一种为齿刀，主要切割硬质泥土或砂石，还有一种为滚刀，用来碾碎岩石，因为在地下进行掘进，而有一些地下环境属于复合型地质(“上软下硬”地质)，所以需要一种软、硬地质均可挖掘的顶管机刀盘。

现有JP3244603B2日本专利“多切割盾构机”披露了一种适用于软、硬地质的盾构机技术，然而，这种设计仍存在以下问题和缺点：

1、在盾构机工作过程中，中心处的刀盘随着半径的减少线速度逐渐降低，直至降为零，导致中心处切割效率低，甚至会产生切不动的现象；

2、刀盘后端没有搅拌系统，导致排土效率低，容易堵塞。

因此，现有技术存在缺陷。

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旋转中心与整个刀盘旋转中心垂直的刀盘在中间处进行挖掘工作，使得速度不会因为直径减小，以解决顶管机刀盘中心处速度小而切割效率低的问题，并且刀盘后方设置倾斜平面，可以搅拌切割下的障碍物，以解决排土效率低的问题，本发明是通过以下技术方案实现上述目的的：

一种中间滚动式顶管机刀盘，包括：外壳、套筒、环状刀盘和支架；所述外壳内部中间与支架固定连接；所述套筒中部开设有出土口一，所述支架前端面中央与套筒后端面固定连接；所述套筒后端面设置有套筒滚刀；所述外壳内部开设有外圈滑槽；所述套筒外表面开设有内圈滑槽；所述外圈滑槽与内圈滑槽相对应；所述外圈滑槽与内圈滑槽内部依次交替滑动连接有泥土刮板和岩石破碎板；所述泥土刮板与岩石破碎板前端面中间分别设置有齿刀和滚刀；所述泥土刮板与岩石破碎板径向交界处分别固定连接有泥土切刀和岩石切刀；所述泥土刮板与岩石破碎板主体后端面分别固定连接有岩石搅拌倾斜面和泥土搅拌倾斜面；所述泥土刮板与岩石破碎板主体后端面中部分别活动连接有泥土刮板丝杠和岩石破碎板丝杠；所述泥土刮板丝杠和岩石破碎板丝杠穿过支架后端与电机一输出端转动连接；所述电机一和外壳固定连接；所述支架前端面靠近泥土刮板和岩石破碎板开设有出土口二；所述套筒后端固定连接有外齿圈；所述外齿圈啮合连接有齿轮，所述齿轮与电机二输出端转动连接，所述电机二与机架固定连接；所述环状刀盘设置在套筒内部，所述环状刀盘通过横向传动轴与套筒内部左右两侧转动连接；所述环状刀盘在套筒内部作旋转运动。

优选的，所述横向传动轴输入端固定连接有锥齿轮一，所述锥齿轮一啮合连接有锥齿轮二；所述锥齿轮二固定连接有竖向传动轴；所述竖向传动轴穿过套筒与横向传动轴呈垂直布置；所述竖向传动轴输入端固定传动小齿轮；所述传动小齿轮啮合连接有传动大齿轮，所述传动大齿轮与电机三输出轴转动连接；所述电机三固定连接在套筒上。

优选的，所述环状刀盘主体周向靠近端面开设有排土口，所述排土口边缘固定连接有小切刀；所述环状刀盘主体周向中间转动连接有小滚刀。

优选的，所述横向传动轴环状刀盘键连接，横向传动轴左右两侧通过轴承与套筒连接，右侧与锥齿轮一键连接，锥齿轮一与锥齿轮二啮合传动。

本发明有益效果：

1、本发明中心处设置一个单独刀盘，旋转中心与整个刀盘旋转中心垂直，刀盘为环形，利用外端面旋转切割与破碎障碍物，外端面的线速度会大大提高，从而提高中心处破土、破岩效率；

2、本发明刀盘后端为倾斜面，旋转过程中对土或岩石产生推力，加强排土效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体去掉外壳示意图。

图3为本发明的套筒和环状刀盘正视图。

图4为本发明的整体背面传动图。

附图说明：

1-外壳；11-外圈滑槽；2-泥土刮板；21-齿刀；22-泥土切刀；23-岩石搅拌倾斜面；24-泥土刮板丝杠；3-岩石破碎板；31-滚刀；32-岩石切刀；33-泥土搅拌倾斜面；34-岩石破碎板丝杠；4-套筒；41-套筒滚刀；42-内圈滑槽；43-外齿圈；44-齿轮；45-出土口一；5-环状刀盘；51-排土口；52-小切刀；53-小滚刀；54-横向传动轴；55-锥齿轮一；56-锥齿轮二；57-竖向传动轴；58-传动小齿轮；59-传动大齿轮；6-支架；61-出土口二。

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、3所示，一种中间滚动式顶管机刀盘，包括:外壳1、泥土刮板2、岩石破碎板3、套筒4、环状刀盘5和支架6；

如图1所示，所述泥土刮板2与岩石破碎板3各布置四个，并且交叉布置，泥土刮板2四个叶片共同后退、前进，岩石破碎板3四个叶片也共同后退、前进，分情况旋转切割泥土或岩石；

所述外壳1包裹内部组件，外部支撑土体，外壳1内部开设有外圈滑槽11，数量为八个，平均分布在外壳1内部，对泥土刮板2和岩石破碎板3前后滑动起导向作用；

如图2所示，所述泥土刮板2，包括：齿刀21、泥土切刀22、岩石搅拌倾斜面23和泥土刮板丝杠24；

所述齿刀21位于泥土刮板2主体中间，作用为切割较硬泥土或砂石；

所述泥土切刀22位于泥土刮板2主体外侧，作用为切割软质泥土；

所述岩石搅拌倾斜面23位于泥土刮板2主体后面，与泥土刮板2为一体，旋转时岩石搅拌倾斜面23产生推力，推动破碎的岩石流动；

所述泥土刮板丝杠24位于岩石搅拌倾斜面23中部，作用为推动泥土刮板2沿着外圈滑槽11前后移动；

所述岩石破碎板3，包括：滚刀31、岩石切刀32、泥土搅拌倾斜面33和岩石破碎板丝杠34；

所述滚刀31位于岩石破碎板3主体中间，作用为破碎岩石；

所述岩石切刀32位于岩石破碎板3主体外侧，作用为刮落破碎岩石；

所述泥土搅拌倾斜面33位于岩石破碎板3主体后面，与岩石破碎板3为一体，旋转时泥土搅拌倾斜面33产生推力，推动泥土流动；

所述岩石破碎板丝杠34位于泥土搅拌倾斜面33中部，作用为推动岩石破碎板3沿着外圈滑槽11前后移动；

所述支架6位于泥土刮板2和岩石破碎板3后面，与外壳1为一体，作用为支撑套筒4、使泥土刮板丝杠24与岩石破碎板丝杠34通过，其轴向表面靠近泥土刮板2和岩石破碎板3开设有出土口二61，使破碎完毕的障碍物排出；

如图2、3、4所示，所述套筒4，包括：套筒滚刀41、内圈滑槽42、外齿圈43、齿轮44和出土口一45；

如图3所示，所述套筒滚刀41位于套筒4与障碍物直接接触的端面上，作用为破碎中间部位的岩石；

如图2所示，所述内圈滑槽42数量为八个，设置在套筒4外部，对泥土刮板2和岩石破碎板3前后滑动起导向作用；

如图4所示，所述外齿圈43固定在套筒4上，图中未画出，齿轮44在外齿圈43上端，齿轮44与外齿圈43啮合传动；

所述出土口一45在套筒4主体中间，主要排出环状刀盘5作用后的障碍物；

如图3、4所示，所述环状刀盘5，包括：排土口51、小切刀52、小滚刀53、横向传动轴54、锥齿轮一55、锥齿轮二56、竖向传动轴57、传动小齿轮58和传动大齿轮59；

如图3所示，所述排土口51位于环状刀盘5主体边缘，破碎的障碍物可以通过其排出；

所述小切刀52位于排土口51的同侧，在环状刀盘5旋转时，刮落泥土或岩石；

所述小滚刀53位于环状刀盘5主体中间，作用为破碎岩石；

所述横向传动轴54穿过环状刀盘5，与环状刀盘5键连接，横向传动轴54左右两通过轴承与套筒4连接，右侧与锥齿轮一55键连接，锥齿轮一55与锥齿轮二56啮合传动；

所述竖向传动轴57与整体机构前进方向相平行，锥齿轮二56与竖向传动轴57键连接，竖向传动轴57旋转时可带动锥齿轮二56旋转；

如图4所示，所述传动小齿轮58位于套筒4后方，传动小齿轮58与竖向传动轴57键连接，传动小齿轮58旋转带动竖向传动轴57旋转；

所述传动大齿轮59与传动小齿轮58平行放置，传动大齿轮59与传动小齿轮58啮合传动；

本发明共采用三种电机，电机一控制丝杠前后运动，电机一与支架6固定连接；电机二与机架固定连接；电机二的输出轴固定连接齿轮44，电机二启动后，带动齿轮44旋转，进而带动套筒4外壳1旋转；电机三与套筒4共同旋转，且由套筒4延伸出来的框架支撑，电机三的输出轴固定连接传动大齿轮59，电机三启动后，通过传动大齿轮59的旋转带动，与其啮合的传动小齿轮58跟随旋转，所以环状刀盘5就会绕着横向传动轴54旋转，电机一、电机二、电机三通过电刷实现通电，所述电刷为现有技术。

本发明的工作原理：

通过地质检测装置检测到前方地质情况为泥土时，泥土刮板2通过泥土刮板丝杠24向前推动，推到指定位置后，岩石破碎板3通过岩石破碎板丝杠34向后拉动，直到指定位置停下，此时泥土刮板2在岩石破碎板3前方，泥土被泥土刮板2刮落进岩石破碎板3前方空隙处，随着整体旋转进入岩石破碎板3后方，通过泥土搅拌倾斜面33推到出土口二61中，当地质检测装置检测到前方地质情况为岩石时，岩石破碎板3通过岩石破碎板丝杠34向前推动，推到指定位置后，泥土刮板2通过泥土刮板丝杠24向后拉动，直到指定位置停下，此时岩石破碎板3在泥土刮板2前方，岩石被岩石破碎板3破碎进泥土刮板2前方空隙处，随着整体旋转进入泥土刮板2后方，通过岩石搅拌倾斜面23推到出土口二61中，中间处的环状刀盘5持续旋转切割，破碎的障碍物通过排土口51排出，再掉落在套筒4中，通过环状刀盘5的旋转，推动障碍物从套筒4中的出土口一45排出。

Claims (4)

1.一种中间滚动式顶管机刀盘，包括：外壳(1)、套筒(4)、环状刀盘(5)和支架(6)；其特征在于：所述外壳(1)内部中间与支架(6)固定连接；所述套筒(4)中部开设有出土口一(45)，所述支架(6)前端面中央与套筒(4)后端面固定连接；所述套筒(4)后端面设置有套筒滚刀(41)；所述外壳(1)内部开设有外圈滑槽(11)；所述套筒(4)外表面开设有内圈滑槽(42)；所述外圈滑槽(11)与内圈滑槽(42)相对应；所述外圈滑槽(11)与内圈滑槽(42)内部依次交替滑动连接有泥土刮板(2)和岩石破碎板(3)；所述泥土刮板(2)与岩石破碎板(3)前端面中间分别设置有齿刀(21)和滚刀(31)；所述泥土刮板(2)与岩石破碎板(3)径向交界处分别固定连接有泥土切刀(22)和岩石切刀(32)；所述泥土刮板(2)与岩石破碎板(3)主体后端面分别固定连接有岩石搅拌倾斜面(23)和泥土搅拌倾斜面(33)；所述泥土刮板(2)与岩石破碎板(3)主体后端面中部分别活动连接有泥土刮板丝杠(24)和岩石破碎板丝杠(34)；所述泥土刮板丝杠(24)和岩石破碎板丝杠(34)穿过支架(6)后端与电机一输出端转动连接；所述电机一和外壳(1)固定连接；所述支架(6)前端面靠近泥土刮板(2)和岩石破碎板(3)开设有出土口二(61)；所述套筒(4)后端固定连接有外齿圈(43)；所述外齿圈(43)啮合连接有齿轮(44)，所述齿轮(44)与电机二输出端转动连接，所述电机二与机架固定连接；所述环状刀盘(5)设置在套筒(4)内部，所述环状刀盘(5)通过横向传动轴(54)与套筒(4)内部左右两侧转动连接；所述环状刀盘(5)在套筒(4)内部作旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种中间滚动式顶管机刀盘，其特征在于：所述横向传动轴(54)输入端固定连接有锥齿轮一(55)，所述锥齿轮一(55)啮合连接有锥齿轮二(56)；所述锥齿轮二(56)固定连接有竖向传动轴(57)；所述竖向传动轴(57)穿过套筒(4)与横向传动轴(54)呈垂直布置；所述竖向传动轴(57)输入端固定传动小齿轮(58)；所述传动小齿轮(58)啮合连接有传动大齿轮(59)，所述传动大齿轮(59)与电机三输出轴转动连接；所述电机三固定连接在套筒(4)上。

3.根据权利要求1所述的一种中间滚动式顶管机刀盘，其特征在于：所述环状刀盘(5)主体周向靠近端面开设有排土口(51)，所述排土口(51)边缘固定连接有小切刀(52)；所述环状刀盘(5)主体周向中间转动连接有小滚刀(53)。

4.根据权利要求1或2所述的一种中间滚动式顶管机刀盘，其特征在于：所述横向传动轴(54)环状刀盘(5)键连接，横向传动轴(54)左右两侧通过轴承与套筒(4)连接，右侧与锥齿轮一(55)键连接，锥齿轮一(55)与锥齿轮二(56)啮合传动。

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