CN112682053A - 盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装及换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装及换刀方法，解决了现有技术中滚刀更换效率低的问题。本发明盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，包括安全防护机构和吊装换刀机构，安全防护机构包括可拆卸设置在前隔板上的脚踏平台、爬梯机构以及设置在盾体上半圆内壁上的吊环；所述吊装换刀机构包括链条吊运装置和用于夹持滚刀的圆形夹具。本发明在盾构机进行更换刀盘滚刀时，不需要将刀盘滚刀旋转到水平位置（滚刀刀轴处于水平方向）才能进行更换，从而不需要将土压平衡盾构机中土舱中的渣土或者泥水平衡盾构机中泥水舱中的泥水必须降低到一半以下的位置，节省大量的时间，可减少刀盘转动次数，增强掘进效率和缩减施工工期。

Description

盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装及换刀方法

技术领域

本发明涉及盾构换刀技术领域，特别是指一种盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装及换刀方法。

背景技术

在当今各大中型城市广泛发展轨道交通的今天，盾构法施工因为其高效、安全、环保的巨大优势受到各业主和施工单位的青睐。盾构法施工是利用盾构刀盘上的刀具对地下掌子面进行开挖掘进，其中刀盘上的刀具更换尤其是滚刀的更换是一个较为重要的环节。

由于目前换刀工装的限制，使得每次更换滚刀时，我们需要将刀盘滚刀旋转到水平位置（滚刀刀轴处于水平方向）才能进行更换，尤其在大型盾构机中，需要将土压平衡盾构机中土舱中的渣土或者泥水平衡盾构机中泥水舱中的泥水必须降低到一半以下的位置，需要消耗大量的时间，刀盘也必须转动多次才能完全更换，严重影响了掘进效率和施工工期。且长时间的停机换刀对盾构机有着很大的影响：对于泥水平衡盾构机来说，泥膜可能会破裂、掌子面塌陷以及对泥水分离站消耗过大等；对于土压平衡盾构机来说，长时间的停机换刀可能导致出渣时间较长，有可能会出现卡盾等危险，严重影响了盾构机掘进效率和施工工期。

因此，迫切需要一种新型的能够在盾构机于12点钟位置（滚刀刀轴处于竖直方向）更换滚刀的特殊工装设计及换刀工序流程，来弥补这些缺点，从而大大增强掘进效率和缩减施工工期。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装及换刀方法，解决了现有技术中滚刀更换效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，包括安全防护机构和吊装换刀机构，安全防护机构包括可拆卸设置在前隔板上的脚踏平台、爬梯机构以及设置在盾体上半圆内壁上的吊环；所述吊装换刀机构包括链条吊运装置和用于夹持滚刀的圆形夹具。

所述前隔板上设有盾体人舱口和材料舱口，盾体人舱口和材料舱口均位于前隔板的上半圆上，盾体人舱口为人舱和泥水舱之间的连通通道，材料舱口为材料舱与泥水舱之间的连通通道。

所述脚踏平台通过螺栓与固定在前隔板上的卡块相连接。

所述爬梯机构包括爬梯本体，爬梯本体的两侧设有安全扶手，爬梯本体通过爬梯平台连接在前隔板上，上下相邻的两个爬梯本体通过挂钩件相连接。

所述链条吊吊运装置包括装配台和倒链，装配台通过固定支撑件可拆卸设置在滚刀刀座上，倒链与装配台配合进行滚刀更换，装配台上滑动设有横梁。

所述圆形夹具包括对称设置的两个半圆弧夹爪，两个半圆弧夹爪通过双头螺柱对滚刀进行固定并通过倒链进行吊运。

一种所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装的换刀方法，步骤如下：

S1：选定待换滚刀，然后根据待换滚刀位置，盾构机带动刀盘转动掘进，使待换滚刀处于12点钟位置；

S2：泥浆循环系统对待换滚刀所对应的泥水舱部分进行洗仓作业；

S3：在前隔板上布设安全防护机构，操作人员根据安全防护机构到达待换滚刀位置，然后利用吊装换刀机构对待换滚刀进行旧刀拆除和和新刀安装；

S4：拆除安全防护机构并取出吊装换刀机构，完成12点钟位置的待换滚刀的更换。

步骤S3的具体步骤如下：

S3.1：操作人员通过盾体人舱口进入泥水舱准备换刀，将盾体前隔板上的挡块拆出并安装脚踏平台和/或爬梯机构；当操作人员进行左右移动时可通过不同的位置的脚踏平台实现，上下移动时通过爬梯本体进行上下移动，保证操作人员顺利达到待换滚刀位置，方便进行不同位置的换刀工作；

S3.2：当操作人员进入泥水舱内部准备换刀时，将身上的安全带系到吊环上，防止发生危险；

S3.3：操作人员首先将圆形夹具通过双头螺柱和吊环螺钉对刀箱中磨损的待换滚刀进行连接固定，用倒链对圆形夹具进行连接，倒链的葫芦部连接在盾体上，同时将装配台安装到刀座上；

S3.4：然后通过组装杆卸掉待换滚刀的拉紧块和楔形块，并将待换滚刀从L形块卡槽中脱出；通过倒链对圆形夹具在装配台上进行拖拉，从而将磨损的待换滚刀取出，并通过倒链将吊运至材料仓；

S3.5：将新滚刀通过人舱口运进泥水舱，并放置在装配台上，推进刀箱进行固定安装，最后将圆形夹具移出即完成竖直方向上的换刀过程，后续进行下一把滚刀换刀流程；

S3.6：刀具更换完毕后，拆除脚踏平台、爬梯机构和装配台，关闭盾体人舱口和材料舱口。

本发明在盾构机进行更换刀盘滚刀时，不需要将刀盘滚刀旋转到水平位置（滚刀刀轴处于水平方向）才能进行更换，从而不需要将土压平衡盾构机中土舱中的渣土或者泥水平衡盾构机中泥水舱中的泥水必须降低到一半以下的位置，节省大量的时间，可减少刀盘转动次数，既经济方便又节约时间，大大增强掘进效率和缩减施工工期。本发明整个换刀过程，简单有序，提高工作安全系数和换刀效率，具有较高的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明竖直方向上换刀侧视示意图。

图2为本发明竖直方向上换刀背面示意图。

图3为刀盘上部爬梯机构布置示意图。

图4为刀盘下部爬梯机构布置示意图。

图5为图1中A处局部放大图。

图6为图3中B处局部放大图。

图7为图2中C处局部放大图。

图8为竖直方向上换刀侧视组装图。

图9为竖直方向上换刀俯视组装图。

图10为单刃滚刀装配图。

图11为单刃滚刀拆装吊取示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、7所示，实施例1，一种盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，包括安全防护机构和吊装换刀机构，安全防护机构用于操作人员的防护和通道的铺设。吊装换刀机构用于对刀具的吊运，辅助滚刀的吊运。安全防护机构包括可拆卸设置在前隔板33上的脚踏平台1、爬梯机构以及设置在盾体上半圆内壁上的吊环5，吊环设置多个，沿盾体上半圆内壁设置。所述吊装换刀机构包括链条吊运装置和用于夹持滚刀的圆形夹具28。优选地，所述圆形夹具28包括对称设置的两个半圆弧夹爪28-1，两个半圆弧夹爪28-1通过双头螺柱27对滚刀进行固定并通过链条吊运装置的倒链29进行吊运。双头螺柱采用等长的双头螺柱对两个半圆弧夹爪进行固定，对滚刀刀轴进行固定夹持。

进一步，如图2所示，所述前隔板33上设有盾体人舱口30和材料舱口31，刀盘位于12点钟位置时，盾体人舱口30和材料舱口31均位于前隔板33的上半圆上，盾体人舱口30为人舱34和泥水舱32之间的连通通道，可用于操作人员和物料的运送通道。材料舱口31为材料舱与泥水舱32之间的连通通道，可用于物料（滚刀等其他物料）的运送通道。如图5、6所示，所述脚踏平台1通过螺栓3与固定在前隔板33上的卡块2相连接。脚踏平台1安装位置为挡块6的安装位置，需要安装脚踏平台时，将挡块拆掉，然后通过螺栓将脚踏平台或爬梯安装该位置处即可。

进一步，如图3、4所示，所述爬梯机构包括爬梯本体，爬梯本体的两侧设有安全扶手13，爬梯扶手用于操作人员方便进行手扶。爬梯本体通过爬梯平台12连接在前隔板33上，上下相邻的两个爬梯本体通过挂钩件8相连接。爬梯之间通过爬梯挂钩或者挂梯平台进行移动连接，改变爬梯本体的位置和长度。本实施例中爬梯Ⅰ7通过挂钩件与爬梯Ⅱ9连接，爬梯Ⅲ9通过挂钩件与爬梯Ⅳ11连接，且爬梯Ⅳ11连接在爬梯平台12上，爬梯Ⅵ14通过挂钩件与爬梯Ⅶ15，连接确保其稳定性。

进一步，如图8、9所示，所述链条吊吊运装置包括装配台24和倒链29，装配台24通过固定支撑件26可拆卸设置在滚刀刀座上，倒链29与装配台24配合进行滚刀更换，装配台24上滑动设有横梁35，横梁能相对装配台滑动，便于滚刀推进或拉出刀座。通过倒链对滚刀进行吊运时，在刀轴上设置吊环螺钉23，便于与倒链的连接，确保稳定吊运。

实施例2：一种如实施例1所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装的换刀方法，步骤如下：如图10、11所示，

S1：选定待换滚刀，然后根据待换滚刀位置，盾构机带动刀盘转动掘进，使待换滚刀处于12点钟位置，此时滚刀刀轴处于竖直位置，方便更换；

S2：泥浆循环系统对待换滚刀所对应的泥水舱32部分进行洗仓作业，便于快速换刀；物资准备，安全设施检查；

S3：在前隔板33上布设安全防护机构，操作人员根据安全防护机构到达待换滚刀位置，然后利用吊装换刀机构对待换滚刀进行旧刀拆除和和新刀安装。

步骤S3的具体步骤如下：

S3.1：操作人员通过盾体人舱口30进入泥水舱32准备换刀，将盾体前隔板32上的挡块6拆出并安装脚踏平台和/或爬梯机构；当操作人员进行左右移动时可通过不同的位置的脚踏平台实现，上下移动时通过爬梯本体进行上下移动，保证操作人员顺利达到待换滚刀位置，方便进行不同位置的换刀工作；

S3.2：当操作人员进入泥水舱32内部准备换刀时，将身上的安全带系到吊环5上，防止发生危险；

S3.3：操作人员首先将圆形夹具28通过双头螺柱27和吊环螺钉23对刀箱中磨损的待换滚刀进行连接固定，用倒链29对圆形夹具28进行连接，倒链的葫芦部连接在盾体上，同时将装配台安装到刀座22上；

S3.4：松动滚刀拉紧螺栓19，然后通过组装杆25卸掉待换滚刀的拉紧块18和楔形块20，并将待换滚刀从L形块21卡槽中脱出；通过倒链29对圆形夹具28在装配台24上进行拖拉，从而将磨损的待换滚刀取出，并通过倒链29将吊运至材料仓；

S3.5：将新滚刀通过人舱口运进泥水舱32，并放置在装配台24上，推进刀箱进行固定安装，最后将圆形夹具28移出即完成竖直方向上的换刀过程，后续进行下一把滚刀换刀流程；

S3.6：刀具更换完毕后，刀具更换完毕后要认真检查更换刀具时所用到的工具，以防工具遗忘在开挖仓中可能对螺旋输送机等系统产生破坏，拆除脚踏平台1、爬梯机构和装配台24，关闭盾体人舱口和材料舱口。

S4：拆除安全防护机构并取出吊装换刀机构，完成12点钟位置的待换滚刀的更换。

本次设计刀具转运流程是从隧道运输车运送开始，至换刀位置结束，运输车将刀具运送到管片吊机物料吊机抓取区域，物料吊机吊运刀具运送并下放至管片输送装置运刀工装上，管片输送装置将运刀工装（带刀具）运送至管片拼装机运刀工装抓取区域，通过管片拼装机回转、移动将刀具运送至材料舱倒运至吊机工作区域，材料舱倒运吊机将刀具吊运至材料舱物料通道小车上，运送至气垫舱材料舱倒运吊机工作区域，气垫舱材料舱倒运吊机将刀具吊运至与材料舱对应的舱门处进行换刀作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，其特征在于：包括安全防护机构和吊装换刀机构，安全防护机构包括可拆卸设置在前隔板（33）上的脚踏平台（1）、爬梯机构以及设置在盾体上半圆内壁上的吊环（5）；所述吊装换刀机构包括链条吊运装置和用于夹持滚刀的圆形夹具（28）。

2.根据权利要求1所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，其特征在于：所述前隔板（33）上设有盾体人舱口（30）和材料舱口（31），盾体人舱口（30）和材料舱口（31）均位于前隔板（33）的上半圆上，盾体人舱口（30）为人舱（34）和泥水舱（32）之间的连通通道，材料舱口（31）为材料舱与泥水舱（32）之间的连通通道。

3.根据权利要求1或2所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，其特征在于：所述脚踏平台（1）通过螺栓（3）与固定在前隔板（33）上的卡块（2）相连接。

4.根据权利要求3所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，其特征在于：所述爬梯机构包括爬梯本体，爬梯本体的两侧设有安全扶手（13），爬梯本体通过爬梯平台（12）连接在前隔板（33）上，上下相邻的两个爬梯本体通过挂钩件（8）相连接。

5.根据权利要求1或2或4所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，其特征在于：所述链条吊吊运装置包括装配台（24）和倒链（29），装配台（24）通过固定支撑件（26）可拆卸设置在滚刀刀座上，倒链（29）与装配台（24）配合进行滚刀更换，装配台（24）上滑动设有横梁（35）。

6.根据权利要求5所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装，其特征在于：所述圆形夹具（28）包括对称设置的两个半圆弧夹爪（28-1），两个半圆弧夹爪（28-1）通过双头螺柱（27）对滚刀进行固定并通过倒链（29）进行吊运。

7.一种如权利要求1~6任一项所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装的换刀方法，其特征在于：步骤如下：

S1：选定待换滚刀，然后根据待换滚刀位置，盾构机带动刀盘转动掘进，使待换滚刀处于12点钟位置；

S2：泥浆循环系统对待换滚刀所对应的泥水舱（32）部分进行洗仓作业；

S3：在前隔板上布设安全防护机构，操作人员根据安全防护机构到达待换滚刀位置，然后利用吊装换刀机构对待换滚刀进行旧刀拆除和和新刀安装；

S4：拆除安全防护机构并取出吊装换刀机构，完成12点钟位置的待换滚刀的更换。

8.根据权利要求7所述的盾构机刀盘在12点钟位置更换滚刀的工装的换刀方法，其特征在于：步骤S3的具体步骤如下：

S3.1：操作人员通过盾体人舱口进入泥水舱准备换刀，将盾体前隔板上的挡块拆出并安装脚踏平台和/或爬梯机构；当操作人员进行左右移动时可通过不同的位置的脚踏平台实现，上下移动时通过爬梯本体进行上下移动，保证操作人员顺利达到待换滚刀位置，方便进行不同位置的换刀工作；

S3.2：当操作人员进入泥水舱内部准备换刀时，将身上的安全带系到吊环（5）上，防止发生危险；

S3.3：操作人员首先将圆形夹具通过双头螺柱和吊环螺钉对刀箱中磨损的待换滚刀进行连接固定，用倒链对圆形夹具进行连接，倒链的葫芦部连接在盾体上，同时将装配台安装到刀座上；

S3.4：然后通过组装杆卸掉待换滚刀的拉紧块和楔形块，并将待换滚刀从L形块卡槽中脱出；通过倒链对圆形夹具在装配台上进行拖拉，从而将磨损的待换滚刀取出，并通过倒链将吊运至材料仓；

S3.5：将新滚刀通过人舱口运进泥水舱，并放置在装配台上，推进刀箱进行固定安装，最后将圆形夹具移出即完成竖直方向上的换刀过程，后续进行下一把滚刀换刀流程；

S3.6：刀具更换完毕后，拆除脚踏平台（1）、爬梯机构和装配台（24），关闭盾体人舱口和材料舱口。

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