CN112459794A - 一种盘型双刃滚刀刀仓和用于该刀仓的材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种盘型双刃滚刀刀仓和用于该刀仓的材料，所述刀仓由第一刀仓板、第二刀仓板、第三刀仓板、连接板、固定楔块、锁紧楔块和挡块组成；所述固定楔块、锁紧楔块和挡块的材料均为含有下述百分含量的化学元素的材料：C：0.36‑0.43；Si：0.9‑1.15；Mn：≤0.6；P：≤0.025；S：≤0.005；Cr：3.5‑4.3；Mo：1.8‑2.3；V：0.3‑0.6；Co：1.3‑1.8；余量：Fe。本发明的第一刀仓板、第二刀仓板和第三刀仓板可多次重复利用，在使用过程中，楔块和挡块是直接与中心刀接触的部件，楔块和挡块磨损后可直接更换楔块和挡块，楔块和挡块与刀仓板是用紧固件进行配合，楔块和挡块为整体热处理，提高了耐磨性和使用寿命，大大缩短了更换的时间，不仅提高了刀仓的利用率，同时也降低了更换刀仓的安全风险。

Description

一种盘型双刃滚刀刀仓和用于该刀仓的材料
技术领域
本发明涉及隧道开发技术领域，具体涉及一种盘型双刃滚刀刀仓和用于该刀仓的材料。
背景技术
盘型双刃滚刀是隧道开发项目的主要工具，通过锁紧件及螺栓固定在刀仓上，并以刀仓为载体固定在刀盘上。由于地质环境的不断变化，盘型双刃滚刀在破岩过程中将会承受极大的冲击力及震动作用力，而这些外力都将施加到刀仓上，所以刀仓不仅需要分散力的作用，还需牢牢紧固盘型双刃滚刀，所以刀仓在隧道施工项目中起着极其重要的作用。
现有的刀仓结构整体可视为一个矩形，由刀仓板一11、刀仓板二12、刀仓板三13和连接板一14组成(见图1)，刀仓板一11和刀仓板二12视为对边、刀仓板三13和连接板一14视为另一组对边，通过焊接组成在一起，而刀仓板一11、刀仓板二12材料一般为42CrMo，刀仓板三13材料一般为Q345D，连接板一14材料一般为Q345B。该刀仓结构存在的技术缺陷如下：
(1)刀仓板一11与刀仓板二12均为整体结构，两个刀仓板通过刀仓板三13和连接板一14焊接到一起，最终形成一个整体。刀仓板一11中带有一个负角度面15，刀仓板二12中带有一个90度垂直面16(见图1)，这两个角度面是直接与盘型双刃滚刀配合的工作面，所以其形位公差要求较高，而刀仓板一11、刀仓板二12分别与刀仓板三13和连接板一14焊接时，由于属于异种钢材焊接，需在焊接前进行预热和焊后保温，同时由于结构形式原因，刀仓板一11上的负角度面15是非相连的加工面，在加工过程中，这种间断性铣削会对加工精度造成影响。在组焊完成后，负角度面15和90度垂直面16需要进行表面高频处理，淬硬层深度只能达到10mm左右，硬度在50-55HRC之间，温度过高会影响加工面的表面质量和精度。
(2)盘型双刃滚刀在工作过程中会产生大量的震动和承受较大的受力载荷，在长时间使用过程中盘型双刃滚刀与刀箱的接触面产生磨损后会导致刀具松动，严重时导致刀具脱落造成事故。
(3)除以上原因以外，此整体式的刀仓板在现场的维护和更换时十分耗时和困难，在刀盘上，由于刀仓与刀盘焊接，并且焊缝较深，焊接面积大，所以在刀仓更换时一般采用碳弧气刨的方式强行破坏式拆解，每次拆解的时间需要5-6个小时，受现场施工环境影响，时间可能会增加。在拆卸刀仓后，刀盘刀仓孔需要重新打磨、焊接后续处理更加耗时。在新刀仓安装时，由于刀盘上的刀仓孔已经是二次使用，会大大增加新刀仓的安装时间和难度。
发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种盘型双刃滚刀刀仓和用于该刀仓的材料。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
本发明提供一种盘型双刃滚刀刀仓，由第一刀仓板、第二刀仓板、第三刀仓板、连接板、固定楔块、锁紧楔块和挡块组成；
所述第一刀仓板与所述固定楔块通过螺栓固定；
所述第二刀仓板与所述挡块通过螺栓固定，所述挡块与所述锁紧楔块通过螺栓固定；
所述第二刀仓板、第三刀仓板、第一刀仓板及连接板顺次焊接在一起形成矩形形状；
所述固定楔块、锁紧楔块和挡块的材料均为含有下述百分含量的化学元素的材料：
C：0.36-0.43；
Si：0.9-1.15；
Mn：≤0.6；
P：≤0.025；
S：≤0.005；
Cr：3.5-4.3；
Mo：1.8-2.3；
V：0.3-0.6；
Co：1.3-1.8；
余量：Fe。
在上述技术方案中，所述第一刀仓板上加工有
Figure BDA0002739116610000031
通孔和同心的
Figure BDA0002739116610000032
深度20mm沉孔，且在第一刀仓板的直角面分别加工有第一限位槽和第一定位孔；
所述固定楔块上加工有第一定位台和M16内螺纹，螺纹有效长度30mm，M16x140高强内六角螺栓穿过第一刀仓板上的
Figure BDA0002739116610000033
通孔与所述固定楔块上的M16内螺纹连接，同时固定楔块上的第一定位台与第一刀仓板上的第一定位孔进行配合，使固定楔块嵌入第一刀仓板上的第一限位槽内。
在上述技术方案中，所述第一定位孔直径为
Figure BDA0002739116610000034
深度为10mm，所述第一限位槽宽度为52mm、深度为12mm。
在上述技术方案中，所述第一定位台与所述第一限位槽之间留有0.5mm的间隙。
在上述技术方案中，所述第二刀仓板上加工有
Figure BDA0002739116610000035
通孔和
Figure BDA0002739116610000036
深度20mm沉孔，且在第二刀仓板直角面分别加工第二限位槽和第二定位孔，同时还加工有
Figure BDA0002739116610000041
通孔，所述挡块上加工有M16内螺纹，螺纹有效长度30mm，同时加工有
Figure BDA0002739116610000042
通孔，所述锁紧楔块上加工有M24内螺纹，螺纹有效长度45mm，M16x140高强内六角螺栓穿过第二刀仓板上的
Figure BDA0002739116610000043
通孔与挡块上的M16内螺纹连接，同时挡块上的第二定位台与第二刀仓板上的第二定位孔进行配合，并且使锁紧楔块嵌入第二刀仓板上的第二限位槽内，同时M24x230高强度六角头螺栓穿过第二刀仓板上的
Figure BDA0002739116610000044
通孔与锁紧楔块上的M24内螺纹进行连接。
在上述技术方案中，第二定位孔直径为
Figure BDA0002739116610000045
深度为10mm，第二限位槽宽度为52mm、深度为25mm。
在上述技术方案中，第二定位台与第二限位槽之间留有0.5mm的间隙。
在上述技术方案中，所述盘型双刃滚刀刀仓还包括盘型双刃滚刀支架，所述盘型双刃滚刀支架的两侧分别加工有第二75°角面，其中一侧的第二75°角面与固定楔块的负75°角面进行配合，另一侧的第二75°角面与锁紧楔块上的第一75°角面进行配合，当M24x230高强六角头螺栓进行紧固时，锁紧楔块的第一75°角面与盘型双刃滚刀支架的第二75°角面接触，同时进行固定。
在上述技术方案中，所述M16x140高强内六角螺栓加有双叠自锁垫圈。
本发明提供一种用于盘型双刃滚刀刀仓楔块和挡块的材料，其是含有下述百分含量的化学元素的材料：
C：0.36-0.43；
Si：0.9-1.15；
Mn：≤0.6；
P：≤0.025；
S：≤0.005；
Cr：3.5-4.3；
Mo：1.8-2.3；
V：0.3-0.6；
Co：1.3-1.8；
余量：Fe。
本发明的有益效果是：
本发明提供的盘型双刃滚刀刀仓的特点为：第一刀仓板、第二刀仓板和第三刀仓板可多次重复利用，在使用过程中，楔块和挡块是直接与中心刀接触的部件，楔块和挡块磨损后可直接更换楔块和挡块，楔块和挡块与刀仓板是用紧固件进行配合，楔块和挡块为整体热处理，提高了耐磨性和使用寿命，大大缩短了更换的时间，不仅提高了刀仓的利用率，同时也降低了更换刀仓的安全风险。更具体的说：
1、将刀仓板分别分为第一刀仓板和固定楔块、第二刀仓板、锁紧楔块和挡块组合通过螺栓进行组合；
2、第一刀仓板上加工第一定位孔和第一限位槽，第一定位孔直径为
Figure BDA0002739116610000051
深度为10mm，第一限位槽宽度为52mm，深度为12mm；
3、第一刀仓板与固定楔块通过两根M16x140内六角高强螺栓进行紧固，并加有双叠自锁垫圈，防止螺栓松动；
4、第二刀仓板上加工第二定位孔和第二限位槽，第二定位孔直径为
Figure BDA0002739116610000052
深度为10mm，第二限位槽宽度为52mm，深度为25mm；
5、第二刀仓板与挡块通过一根M16x140高强内六角螺栓进行紧固，并加有双叠自锁垫片，防止螺栓松动；
6、第二刀仓板上加工有直径
Figure BDA0002739116610000061
通孔，M24x230高强六角螺栓穿过孔，与锁紧楔块配合，锁紧楔块上75°反向角度面与盘型双刃滚刀支架上的75°正向角度面进行配合，M24x230高强六角螺栓通过拉紧锁紧楔块，使锁紧楔块牢牢压住中心刀支架。
7、锁紧楔块安装在第二刀仓板上的第二限位槽内，使锁紧楔块无法横向移动，只能垂直方向移动。
8、固定楔块上加工有直径
Figure BDA0002739116610000062
的第一定位台，与第一刀仓板上的
Figure BDA0002739116610000063
第一定位孔进行配合，同时安装在第一刀仓板的第一限位槽中，第一定位台与第一限位槽留有0.5mm间隙。
9、挡块上加工有直径
Figure BDA0002739116610000064
的第二定位台，与第二刀仓板上的
Figure BDA0002739116610000065
第二定位孔进行配合，同时安装在第二刀仓板的第二限位槽中，第二定位台与第二限位槽留有0.5mm间隙。
10、楔块和挡块在热处理过程中选用整体淬火工艺，淬火硬度为52-56HRC。
本发明提供的用于盘型双刃滚刀刀仓楔块和挡块的新型材料DX-01特种钢材，在原有42CrMo材料成分的基础上，适量添加了Si、Cr、Mo和V等元素，改进熔炼工艺后，获得一种新的刀座材料DX-01。此种材料通过热处理后在具有较高的硬度的同时，还拥有良好的冲击韧性，化学成分中的Mo元素、Si元素的提高提高了新材料热处理后的强度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为现有技术中刀仓结构示意图。
图2为本发明的刀仓结构正面装配图。
图3本发明的刀仓仰视图。
图4为本发明的刀仓板与连接板的装配图。
图5为本发明的第一刀仓板的结构示意图。
图6为本发明的第二刀仓板的结构示意图。
图7为本发明的第三刀仓板的结构示意图。
图8为本发明的固定楔块的结构示意图。
图9为本发明的锁紧楔块的结构示意图。
图10为本发明的挡块的结构示意图。
图11为本发明的双叠自锁垫圈的结构示意图。
图12为本发明的盘型双刃滚刀支架的结构示意图。
图中的附图标记表示为：
11-刀仓板一，12-刀仓板二，13-刀仓板三，14-连接板一，15-负角度面，16-90度垂直面；
21-第一刀仓板，22-第二刀仓板，23-第三刀仓板，24-连接板，25-固定楔块，26-M16×140高强内六角螺栓，27-双叠自锁垫圈，28-锁紧楔块，29-挡块，30-M24x230高强六角头螺栓，31-盘型双刃滚刀支架；
211-第一定位孔，212-第一限位槽；
221-第二定位孔，222-第二限位槽；
251-第一定位台，252-负75°角面；
281-第一75°角面
291-第二定位台；
311-第二75°角面。
具体实施方式
下面结合图1-12具体说明本发明提供的盘型双刃滚刀刀仓，由第一刀仓板21、第二刀仓板22、第三刀仓板23、连接板24、固定楔块25、锁紧楔块28、挡块29、M16x140高强内六角螺栓26、M24x230高强六角头螺栓30和双叠自锁垫圈27组成，其中第一刀仓板21与第三刀仓板23焊接在一起、第二刀仓板22与第三刀仓板23焊接在一起、第一刀仓板21与连接板24焊接在一起、第二刀仓板22与连接板24焊接在一起；第一刀仓板21上加工
Figure BDA0002739116610000081
通孔和同心的
Figure BDA0002739116610000082
深度20mm沉孔，并在第一刀仓板21直角面分别加工第一限位槽212和第一定位孔211，所述第一定位孔211直径为
Figure BDA0002739116610000083
深度为10mm，所述第一限位槽212宽度为52mm、深度为12mm，固定楔块25上加工有第一定位台251和M16内螺纹，螺纹有效长度30mm，M16x140高强内六角螺栓26穿过第一刀仓板21上的
Figure BDA0002739116610000084
通孔与固定楔块25上的M16内螺纹连接，同时固定楔块25上的第一定位台251与第一刀仓板21的第一定位孔211进行配合，使固定楔块25嵌入第一刀仓板21的第一限位槽212内，所述第一定位台251与所述第一限位槽212之间留有0.5mm的间隙；第二刀仓板22上加工有
Figure BDA0002739116610000085
通孔和
Figure BDA0002739116610000086
深度20mm沉孔，且在第二刀仓板22的直角面分别加工第二限位槽222和第二定位孔221，所述第二定位孔221直径为
Figure BDA0002739116610000087
深度为10mm，所述第二限位槽222宽度为52mm、深度为25mm，同时还加工有
Figure BDA0002739116610000088
通孔，挡块29上加工有M16内螺纹，螺纹有效长度30mm，同时加工有
Figure BDA0002739116610000089
通孔，锁紧楔块28上加工有M24内螺纹，螺纹有效长度45mm，M16×140高强内六角螺栓26穿过第二刀仓板22上
Figure BDA00027391166100000810
通孔与挡块29上的M16内螺纹连接，同时挡块29上的第二定位台291与第二刀仓板22的第二定位孔221进行配合，并且使锁紧楔块28嵌入第二刀仓板22上的第二限位槽222内，第二定位台291与第二限位槽222之间留有0.5mm的间隙，同时M24x230高强六角头螺栓30穿过第二刀仓板22上的
Figure BDA00027391166100000811
通孔与锁紧楔块28上的M24内螺纹进行连接。所述M16x140高强内六角螺栓26加有双叠自锁垫圈27。本发明所述的盘型双刃滚刀刀仓还包括盘型双刃滚刀支架31，其两侧分别加工有第二75°角面311，其中一侧的第二75°角面311与固定楔块25的负75°角面252进行配合，另一侧的第二75°角面311与锁紧楔块28上的第一75°角面281进行配合，当M24x230高强六角头螺栓30进行紧固时，锁紧楔块28的第一75°角面281与盘型双刃滚刀支架31的第二75°角面311接触，同时进行固定。
本发明提供的用于盘型双刃滚刀刀仓楔块和挡块的材料(以下称为新型材料DX-01特种钢材)，提高刀具与刀仓的接触面性能，从而提高刀具的稳定性，增加刀具的使用寿命。所述材料是含有下述百分含量的化学元素的材料：
C：0.36-0.43；
Si：0.9-1.15；
Mn：≤0.6；
P：≤0.025；
S：≤0.005；
Cr：3.5-4.3；
Mo：1.8-2.3；
V：0.3-0.6；
Co：1.3-1.8；
余量：Fe。
热处理工艺为：
①均质化处理
Figure BDA0002739116610000091
Figure BDA0002739116610000101
②淬火
淬火温度1030±10℃，油液冷却；
③回火
回火温度600-630℃，空气自然冷却；
新型材料DX-01特种钢材力学性能
Figure BDA0002739116610000102
第一刀仓板21和第二刀仓板22分别与固定楔块25，锁紧楔块28和挡块29的接触面进行表面中频热处理，加热功率：50--60KW；频率：2.5-3KHz；感应器的升降速度10 mm/s—13 mm/s；感应器在上下停顿时间：10 ms—14 ms；加热循环次数：4-6次；淬火液采用油冷，淬火后表面硬度达到50-55HRC。
本发明的隧道掘进机用盘型双刃滚刀刀仓的特点为：第一刀仓板、第二刀仓板和第三刀仓板可多次重复利用，在使用过程中，楔块和挡块是直接与中心刀接触的部件，楔块和挡块磨损后可直接更换楔块和挡块，楔块和挡块与刀仓板是用紧固件进行配合，楔块和挡块为整体热处理，提高了耐磨性和使用寿命，大大缩短了更换的时间，不仅提高了刀仓的利用率，同时也降低了更换刀仓的安全风险。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，由第一刀仓板(21)、第二刀仓板(22)、第三刀仓板(23)、连接板(24)、固定楔块(25)、锁紧楔块(28)和挡块(29)组成；
所述第一刀仓板(21)与所述固定楔块(25)通过螺栓固定；
所述第二刀仓板(22)与所述挡块(29)通过螺栓固定，所述挡块(29)与所述锁紧楔块(28)通过螺栓固定；
所述第二刀仓板(22)、第三刀仓板(23)、第一刀仓板(21)及连接板(24)顺次焊接在一起形成矩形形状；
所述固定楔块(25)、锁紧楔块(28)和挡块(29)的材料均为含有下述百分含量的化学元素的材料：
C：0.36-0.43；
Si：0.9-1.15；
Mn：≤0.6；
P：≤0.025；
S：≤0.005；
Cr：3.5-4.3；
Mo：1.8-2.3；
V：0.3-0.6；
Co：1.3-1.8；
余量：Fe。
2.根据权利要求1所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，所述第一刀仓板(21)上加工有
Figure FDA0002739116600000011
通孔和同心的
Figure FDA0002739116600000012
深度20mm沉孔，且在第一刀仓板(21)的直角面分别加工有第一限位槽(212)和第一定位孔(211)；
所述固定楔块(25)上加工有第一定位台(251)和M16内螺纹，螺纹有效长度30mm，M16x140高强内六角螺栓(26)穿过第一刀仓板(21)上的
Figure FDA0002739116600000021
通孔与所述固定楔块(25)上的M16内螺纹连接，同时固定楔块(25)上的第一定位台(251)与第一刀仓板(21)上的第一定位孔(211)进行配合，使固定楔块(25)嵌入第一刀仓板(21)上的第一限位槽(212)内。
3.根据权利要求2所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，所述第一定位孔(211)直径为
Figure FDA0002739116600000022
深度为10mm，所述第一限位槽(212)宽度为52mm、深度为12mm。
4.根据权利要求2所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，所述第一定位台(251)与所述第一限位槽(212)之间留有0.5mm的间隙。
5.根据权利要求1所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，所述第二刀仓板(22)上加工有
Figure FDA0002739116600000023
通孔和
Figure FDA0002739116600000024
深度20mm沉孔，且在第二刀仓板(22)直角面分别加工第二限位槽(222)和第二定位孔(221)，同时还加工有
Figure FDA0002739116600000027
通孔，所述挡块(29)上加工有M16内螺纹，螺纹有效长度30mm，同时加工有
Figure FDA0002739116600000028
通孔，所述锁紧楔块(28)上加工有M24内螺纹，螺纹有效长度45mm，M16x140高强内六角螺栓(26)穿过第二刀仓板(22)上的
Figure FDA0002739116600000029
通孔与挡块(29)上的M16内螺纹连接，同时挡块(29)上的第二定位台(291)与第二刀仓板(22)上的第二定位孔(221)进行配合，并且使锁紧楔块(28)嵌入第二刀仓板(22)上的第二限位槽(222)内，同时M24x230高强度六角头螺栓(30)穿过第二刀仓板(22)上的
Figure FDA0002739116600000025
通孔与锁紧楔块(28)上的M24内螺纹进行连接。
6.根据权利要求5所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，第二定位孔(221)直径为
Figure FDA0002739116600000026
深度为10mm，第二限位槽(222)宽度为52mm、深度为25mm。
7.根据权利要求5所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，第二定位台(291)与第二限位槽(222)之间留有0.5mm的间隙。
8.根据权利要求1所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，所述盘型双刃滚刀刀仓还包括盘型双刃滚刀支架(31)，所述盘型双刃滚刀支架(31)的两侧分别加工有第二75°角面(311)，其中一侧的第二75°角面(311)与固定楔块(25)的负75°角面(252)进行配合，另一侧的第二75°角面(311)与锁紧楔块(28)上的第一75°角面(281)进行配合，当M24x230高强六角头螺栓(30)进行紧固时，锁紧楔块(28)的第一75°角面(281)与盘型双刃滚刀支架(31)的第二75°角面(311)接触，同时进行固定。
9.根据权利要求2-7任意一项所述的盘型双刃滚刀刀仓，其特征在于，所述M16x140高强内六角螺栓(26)加有双叠自锁垫圈(27)。
10.一种用于盘型双刃滚刀刀仓楔块和挡块的材料，其特征在于，其是含有下述百分含量的化学元素的材料：
C：0.36-0.43；
Si：0.9-1.15；
Mn：≤0.6；
P：≤0.025；
S：≤0.005；
Cr：3.5-4.3；
Mo：1.8-2.3；
V：0.3-0.6；
Co：1.3-1.8；
余量：Fe。
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