CN112846637A - 一种掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法及掘进机刀盘 - Google Patents

一种掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法及掘进机刀盘 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法及掘进机刀盘。掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,包括以下步骤:(1)清理压溃的刀座,以在刀座上形成缺口;(2)在缺口处焊接过渡层;(3)在过渡层上焊接硬化层,硬化层背向过渡层的一侧形成新的部分或全部刀轴支撑面。通过在压溃的刀座上形成的缺口处堆焊过渡层和硬化层,使得硬化层背向过渡层的一侧形成新的部分或全部刀轴支撑面,来替代洞内更换刀座的方式,实现掘进机刀座的原位修复,既保证了掘进机刀座的使用性能,还可以大幅减少修复时间和成本。

Description

一种掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法及掘进机刀盘
技术领域
本发明涉及一种掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法及掘进机刀盘。
背景技术
隧道掘进机在施工过程中,主要是依靠刀座上的刀轴支撑面对滚刀提供支撑力,由滚刀挤压岩石,达到破岩的效果。如图1所示,掘进机包括机架11,机架11上转动装配有掘进机刀盘12,掘进机刀盘12焊接固定有掘进机刀座13,掘进机刀座13上转动装配有滚刀14;具体的,如图2和图3所示,掘进机刀座13包括刀座本体22,刀座本体22具有台阶结构,台阶结构的其中一个面构成刀轴支撑面18,另一个面构成刀轴限位面,刀轴支撑面18用于支撑刀轴15;通过锁紧压块16和紧固螺栓17配合,将刀轴15的轴向两端分别压装在相应刀座本体22上,滚刀14通过滚刀轴承转动装配在刀轴15上。
由于掘进机的施工条件较为苛刻,当岩石抗压强度高且完整度高时,掘进机长距离掘进后,如图3和图4所示,刀轴支撑面18会出现压溃现象,在压溃处形成缺口19,这样滚刀轴承承受的偏载力大幅增加,严重降低滚刀14的使用寿命,从而影响掘进效率。
当刀轴支撑面压溃较为严重时,需在洞内采用碳弧气刨方式,将刀座与刀盘之间的连接焊缝刨除,拆卸已压溃的刀座,再将新的刀座更换至刀盘上进行焊接。刀座的整个更换过程较为复杂,需要“刨除损坏刀座—制作新刀座—新刀座定位—新刀座焊接”等多道工序才能完成更换,洞内更换单个刀座的时间较长,影响施工进度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,以解决现有技术中压溃刀座的整个更换过程时间较长的技术问题;本发明的目的还在于提供一种掘进机刀盘。
为实现上述目的,本发明掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法的技术方案是:
掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,包括以下步骤:
(1)清理压溃的刀座,以在刀座上形成缺口;
(2)在缺口处焊接过渡层;
(3)在过渡层上焊接硬化层,硬化层背向过渡层的一侧形成新的部分或全部刀轴支撑面。
有益效果是:通过在压溃的刀座上形成的缺口处堆焊过渡层和硬化层,使得硬化层背向过渡层的一侧形成新的部分或全部刀轴支撑面,来替代洞内更换刀座的方式,实现掘进机刀座的原位修复,既保证了掘进机刀座的使用性能,还可以大幅减少修复时间和成本。
进一步的,对新的刀轴支撑面进行去应力处理,以消除新的刀轴支撑面上的应力。
有益效果是:消除堆焊时产生的应力,降低刀轴支撑面产生裂纹的敏感性,提高硬化层的抗疲劳性能。
进一步的,通过冲击设备使新的刀轴支撑面受压塑性变形,以实现对新的刀轴支撑面去应力处理。
有益效果是:通过冲击设备消除堆焊时产生的应力较为方便。
进一步的,采用堆焊的方式焊接过渡层。
有益效果是:使得硬化层能够适应缺口形状,提高焊接质量。
进一步的,采用堆焊的方式焊接硬化层。
有益效果是:使得硬化层能够适应缺口形状,保证硬化层上刀轴支撑面的平整性。
为实现上述目的,本发明掘进机刀盘的技术方案是:
掘进机刀盘,包括;
盘体;
刀座,焊接固定在盘体上,刀座具有缺口;
过渡层,焊接成型在缺口上;
硬化层,焊接成型在过渡层上,硬化层背向过渡层的一侧形成部分或全部的刀轴支撑面。
有益效果是:过渡层和硬化层构成复合层,该复合层的支撑强度、硬度都高于原结构,能够保证修复后掘进机刀座的质量。
进一步的,所述过渡层朝向硬化层的一侧为平面。
有益效果是:这样设计,有利于硬化层在过渡层上的堆焊。
进一步的,所述过渡层由焊材堆焊形成。
有益效果是:使得硬化层能够适应缺口形状,提高焊接质量。
进一步的,所述硬化层由焊材堆焊形成。
有益效果是:使得硬化层能够适应缺口形状,保证硬化层上刀轴支撑面的平整性。
进一步的,所述刀座具有台阶结构,所述刀轴支撑面设置在台阶结构的其中一个台阶面上。
附图说明
图1为现有技术中掘进机的结构示意图;
图2为图1中滚刀安装在掘进机刀座上的结构示意图;
图3为图2中掘进机刀座的结构示意图;
图4为本发明掘进机刀座压溃后的结构示意图;
图5为图4中的掘进机刀座修复后的结构示意图;
图中:11-机架;12-掘进机刀盘;13-掘进机刀座;14-滚刀;15-刀轴;16-锁紧压块;17-紧固螺栓;18-刀轴支撑面;19-缺口;20-过渡层;21-硬化层;22-刀座本体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是,术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外,术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位,因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法的实施例1:
掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,包括以下步骤:
1、先使掘进机刀盘12停止转动,再将滚刀14从掘进机刀座13上拆除,并检查掘进机刀座13上刀轴支撑面18的受损情况,确认要修复的掘进机刀座13;
2、如图4所示,清理压溃的掘进机刀座13,以形成缺口19;
3、如图5所示,首先选用耐冲击性能好的焊材,通过焊接设备在缺口19处堆焊过渡层20。过渡层20的塑性好、韧性高,能够吸收冲击力,能够有效防止硬化层21产生的裂纹扩展到刀座本体22上,同时也能将刀座本体22和硬化层21牢固的连接在一起;
4、选用耐磨焊材,通过焊接设备在过渡层19上堆焊硬化层21。硬化层21起到骨架作用,其具有较好的抗冲击压缩性能,不易产生裂纹;硬化层21背向过渡层20的一侧侧面形成新的刀轴支撑面,通过新的刀轴支撑面支撑刀轴15;
5、采用超声冲击设备对硬化层21上的刀轴支撑面进行表面处理,使新的刀轴支撑面受压产生塑性变形,以消除堆焊时产生的应力,降低刀轴支撑面产生裂纹的敏感性,提高硬化层21的抗疲劳性能。
本实施例中的过渡层20和硬化层21构成复合层,通过在压溃的刀轴支撑面18形成的缺口处堆焊复合层,来替代洞内更换刀座的方式,实现掘进机刀座的原位修复,既保证了掘进机刀座的使用性能,还可以大幅减少修复时间和成本。由于复合层的支撑强度、硬度都高于原结构,能够保证修复后掘进机刀座的质量。
本实施例中,根据刀轴支撑面压溃后形成的缺口大小,确定过渡层和硬化层的体积,从而形成新的部分或全部刀轴支撑面。
应当说明的是,本实施例中原位修复是指在隧道内不拆除掘进机刀座的情况下修复掘进机刀座。
本发明掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法的实施例2:
本实施例与实施例1的区别在于,实施例1中,通过超声冲击设备使新的刀轴支撑面受压塑性变形,以实现对新的刀轴支撑面去应力处理。本实施例中,利用现有成熟技术中的静态加载法去除新的刀轴支撑面上的应力。在其他实施例中,还可以利用打压法、锤击法以及振动时效的方法去除新的刀轴支撑面上的应力。
本发明掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法的实施例3:
本实施例与实施例1的区别在于,实施例1中,采用堆焊的方式在缺口19处焊接过渡层20。本实施例中,过渡层为过渡板层,通过焊接设备将过渡板层直接焊接在缺口处。
本发明掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法的实施例4:
本实施例与实施例1的区别在于,实施例1中,采用堆焊的方式在过渡层20上焊接硬化层21。本实施例中,硬化层为硬化板层,通过焊接设备将硬化板层直接焊接在过渡层上。
本发明掘进机刀盘的实施例1:
如图4和图5所示,掘进机刀盘包括盘体,盘体上焊接固定有掘进机刀座13,掘进机刀座13包括刀座本体22,刀座本体22具有缺口19,缺口19由刀轴将刀轴支撑面18压溃形成。其中,掘进机刀座13由上述掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法加工而成。
本实施例中,缺口19上堆焊成型有过渡层20,过渡层20上堆焊成型有硬化层21,硬化层21背向过渡层20的一侧侧面形成刀轴支撑面,通过刀轴支撑面支撑刀轴。其中,过渡层20的塑性好、韧性高,能够吸收冲击力,以防止硬化层21产生的裂纹扩展到刀座本体22上,同时也能将刀座本体22和硬化层21牢固的连接在一起;硬化层21具有较好的抗冲击压缩性能,不易产生裂纹。
本实施例中,过渡层20朝向硬化层21的一侧为平面,以便于硬化层21的堆焊。在其他实施例中,过渡层朝向硬化层的一侧可以为弧面。
本实施例中,过渡层20的焊材为FW103焊条,硬化层21的焊材为KB-987耐磨焊丝。
本发明掘进机刀盘的实施例2:
本实施例与实施例1的区别在于,实施例1中,采用堆焊的方式在缺口19处焊接过渡层20。本实施例中,过渡层为过渡板层,通过焊接设备将过渡板层直接焊接在缺口上。
本发明掘进机刀盘的实施例3:
本实施例与实施例1的区别在于,实施例1中,采用堆焊的方式在过渡层20上焊接硬化层21。本实施例中,硬化层为硬化板层,通过焊接设备将硬化板层直接焊接在过渡层上。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,本发明的专利保护范围以权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)清理压溃的刀座,以在刀座上形成缺口;
(2)在缺口处焊接过渡层;
(3)在过渡层上焊接硬化层,硬化层背向过渡层的一侧形成新的部分或全部刀轴支撑面。
2.根据权利要求1所述的掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,其特征在于,对新的刀轴支撑面进行去应力处理,以消除新的刀轴支撑面上的应力。
3.根据权利要求2所述的掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,其特征在于,通过冲击设备使新的刀轴支撑面受压塑性变形,以实现对新的刀轴支撑面去应力处理。
4.根据权利要求1或2或3所述的掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,其特征在于,采用堆焊的方式焊接过渡层。
5.根据权利要求1或2或3所述的掘进机刀轴支撑面压溃原位修复方法,其特征在于,采用堆焊的方式焊接硬化层。
6.掘进机刀盘,其特征在于,包括;
盘体;
刀座,焊接固定在盘体上,刀座具有缺口;
过渡层,焊接成型在缺口上;
硬化层,焊接成型在过渡层上,硬化层背向过渡层的一侧形成部分或全部的刀轴支撑面。
7.根据权利要求6所述的掘进机刀盘,其特征在于,所述过渡层朝向硬化层的一侧为平面。
8.根据权利要求6或7所述的掘进机刀盘,其特征在于,所述过渡层由焊材堆焊形成。
9.根据权利要求6或7所述的掘进机刀盘,其特征在于,所述硬化层由焊材堆焊形成。
10.根据权利要求6或7所述的掘进机刀盘,其特征在于,所述刀座具有台阶结构,所述刀轴支撑面设置在台阶结构的其中一个台阶面上。
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