CN112943275A - 一种盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种盾构机，包括盾体、安装于盾体前端的刀盘安装体和用于驱动刀盘安装体旋转的主驱动装置，刀盘安装体前端面的中心安装有中心驱动装置，中心驱动装置连接有中心刀盘并驱动中心刀盘旋转，刀盘安装体前端面上围绕中心驱动装置安装有多个周边驱动装置，各个周边驱动装置均连接有周边刀盘并分别驱动各个周边刀盘旋转，刀盘安装体、中心刀盘和周边刀盘的旋转轴线均平行于前进方向。充分利用各个较小的刀盘转速大的优势，快速开挖掌子面，可避免超大直径盾构隧道现有技术中转速慢、掘进时间长的问题，从而大幅度提升盾构掘进效率。各刀盘可以不处于一个平面上，中心刀盘可适当靠后，有利于稳定中心区域掌子面。

Description

一种盾构机

技术领域

本发明涉及掘进设备领域，特别是涉及一种盾构机。

背景技术

盾构施工是一种利用盾构机成套设备进行隧道开挖衬砌的施工方法，因其具有绿色环保、安全可靠、经济高效等优点，已被广泛应用于大直径城际铁路、穿江过河等隧道工程施工中。

但是随着施工需求的发展，在进一步超大直径盾构隧道的应用过程中也逐渐遇到一些问题。其中，隧道直径越大，施工进度越慢，相同贯入度的情况下，刀盘开挖相同长度的时间与角速度成反比。而大直径盾构为防止高速转动下的意外损坏，刀盘转速受刀盘外圈的线速度控制，在刀盘外圈限制线速度一定的情况下，刀盘直径越大，角速度越小，刀盘开挖单位长度需要的时间越长，从而盾构施工所消耗的能耗也相应增加。

另外，隧道直径越大，刀盘刀具受力状况越差。大直径盾构整体刀盘绕中心轴线旋转开挖，所有刀具在掌子面各地层以相同角速度无差别绕行，导致其在不同地层之间存在较大的受力状况不均、磨损程度不同等情况，严重时可能发生盾构刀盘“偏载”现象，导致盾构整机在推进过程中产生振动，影响盾构开挖精度。

因此，如何提供一种克服上述问题的盾构机是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构机，通过中心刀盘和多个周边刀盘，将超大掌子面分成若干小断面进行开挖，提升工作效率，降低能耗，提升开挖精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种盾构机，包括盾体、安装于所述盾体前端的刀盘安装体和用于驱动所述刀盘安装体旋转的主驱动装置，所述刀盘安装体前端面的中心安装有中心驱动装置，所述中心驱动装置连接有中心刀盘并驱动所述中心刀盘旋转，所述刀盘安装体前端面上围绕所述中心驱动装置安装有多个周边驱动装置，各个所述周边驱动装置均连接有周边刀盘并分别驱动各个所述周边刀盘旋转，所述刀盘安装体、所述中心刀盘和所述周边刀盘的旋转轴线均平行于前进方向。

优选地，所述中心刀盘包括中心刀架和安装于所述中心刀架后端面的中心连接法兰，所述中心刀架的前端面安装有多个中心刀具和多个中心磨损检测装置。

优选地，所述中心刀架包括放射式排布的多个辐条，相邻辐条之间设置有面板，每个所述辐条和每个所述面板上均设置有多个刀具安装孔和磨损检测安装孔，所述面板上设置有合金耐磨块。

优选地，所述周边刀盘包括周边刀架和安装于所述周边刀架后端面的周边连接法兰，所述周边刀架的前端面安装有多个周边刀具和一个周边磨损检测装置。

优选地，所述刀盘安装体包括常压箱体和安装于所述常压箱体后端面的主连接法兰，所述常压箱体的前端面设置有中心支撑环和多个周边支撑环，所述中心支撑环通过所述中心驱动装置连接所述中心连接法兰，所述周边支撑环通过所述周边驱动装置连接所述周边连接法兰，所述常压箱体内设置有冲刷管路组件和回转接头组件，所述常压箱体上还安装有主动搅拌装置、运刀组件和贯穿所述常压箱体的换刀舱。

优选地，所述常压箱体包括中心腔室和放射式排布的多个辐臂腔室，所述中心支撑环安装于所述中心腔室前端面，各个所述辐臂腔室的前端面均安装有一个所述周边支撑环。

优选地，所述冲刷管路组件包括冲刷头、管路和阀组，所述冲刷头焊接于辐臂腔室正端面上设置的刀盘冲刷孔内，所述回转接头组件的后端连接所述中心腔室后端面的回转接头孔，所述回转接头组件的前端分成两路固定在所述辐臂腔室内。

优选地，所述运刀组件包括运刀吊具、运刀轨道和运刀平台，所述运刀吊具安装于运刀轨道并沿纵向滑动，所述运刀轨道分别固连于所述常压箱体内各个检修舱门的顶部，所述换刀舱前端设置有密封门，所述密封门设置于所述常压箱体前端面，所述换刀舱内设置有自动换刀机械臂。

优选地，所述主驱动装置包括主端面法兰以及安装于所述主端面法兰的主变速箱和主驱动组件，所述主端面法兰连接所述主连接法兰。

优选地，所述中心驱动装置包括中心端面法兰以及安装于所述中心端面法兰的中心变速箱、中心驱动组件和中心伸缩组件，所述中心端面法兰连接所述中心连接法兰，所述中心伸缩组件包括中心伸缩油缸和多个中心防扭油缸，所述中心伸缩油缸上安装有行程传感器。

优选地，所述周边驱动装置包括周边端面法兰以及安装于所述周边端面法兰的周边变速箱、周边驱动组件和周边伸缩组件，所述周边端面法兰连接所述周边连接法兰，所述周边伸缩组件包括周边伸缩油缸和多个周边防扭油缸，所述周边伸缩油缸上安装有行程传感器。

优选地，所述盾体包括壳体以及安装于所述壳体内部的前隔板、后隔板和井子架，所述前隔板和所述后隔板上设置有用于连接所述主驱动装置的主支撑环，所述盾体还包括泥浆门系统、渣土破排系统、推进油缸和盾尾密封系统。

本发明提供一种盾构机，包括盾体、安装于盾体前端的刀盘安装体和用于驱动刀盘安装体旋转的主驱动装置，刀盘安装体前端面的中心安装有中心驱动装置，中心驱动装置连接有中心刀盘并驱动中心刀盘旋转，刀盘安装体前端面上围绕中心驱动装置安装有多个周边驱动装置，各个周边驱动装置均连接有周边刀盘并分别驱动各个周边刀盘旋转，刀盘安装体、中心刀盘和周边刀盘的旋转轴线均平行于前进方向。

挖掘过程中盾构机的中心刀盘和多个周边刀盘同时旋转，将超大掌子面分成若干小断面进行开挖，且每个刀盘自转单独控制，可对软硬不均地层实现差异性开挖，从而大幅度减小超大掌子面大压力梯度对掘进速度的影响，提升开挖精度。充分利用各个较小的刀盘转速大的优势，快速开挖掌子面，可避免超大直径盾构隧道现有技术中转速慢、掘进时间长的问题，从而大幅度提升盾构掘进效率。各刀盘可以不处于一个平面上，中心刀盘可适当靠后，有利于稳定中心区域掌子面。

附图说明

图1为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的主视示意图；

图3为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心刀盘的主视示意图；

图4为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心刀盘的侧视剖面图；

图5为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边刀盘的主视示意图；

图6为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边刀盘的侧视剖面图；

图7为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中刀盘安装体的主视示意图；

图8为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中刀盘安装体的侧视剖面图；

图9为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中刀盘安装体的内部结构示意图；

图10为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中主驱动装置的主视示意图；

图11为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中主驱动装置的侧视剖面图；

图12为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心驱动装置的主视示意图；

图13为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心驱动装置的侧视剖面图；

图14为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边驱动装置的主视示意图；

图15为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边驱动装置的侧视剖面图；

图16为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中盾体的侧视剖面图；

图17为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中井子架的结构示意图；

图18为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的安装位置侧视图；

图19为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的开挖区域示意图。

其中，1-中心刀盘、101-中心刀架、102-中心连接法兰、103-中心刀具、104-中心磨损检测装置；2-周边刀盘、201-周边刀架、202-周边连接法兰、203-周边刀具、204-周边磨损检测装置；3-刀盘安装体、301-常压箱体、302-主连接法兰、303-中心支撑环、304-周边支撑环、305-冲刷管路组件、306-回转接头组件、307-主动搅拌装置、308-运刀组件、309-换刀舱；4-主驱动装置、401-主端面法兰、402-主变速箱、403-主驱动组件、404-主密封件；5-盾体、501-壳体、502-前隔板、503-后隔板、504-主支撑环、505-井字架、506-盾体辅件；6-中心驱动装置、601-中心端面法兰、602-中心变速箱、603-中心驱动组件、604-中心伸缩组件、6041-中心伸缩油缸、6042-中心防扭油缸、605-中心密封件；7-周边驱动装置、701-周边端面法兰、702-周边变速箱、703-周边驱动组件、704-周边伸缩组件、7041-周边伸缩油缸、7042-周边防扭油缸、705-周边密封件。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种盾构机，通过中心刀盘和多个周边刀盘，将超大掌子面分成若干小断面进行开挖，提升工作效率，降低能耗，提升开挖精度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的主视示意图。

本发明具体实施方式提供一种盾构机，包括中心刀盘1、周边刀盘2、刀盘安装体3、主驱动装置4、盾体5、中心驱动装置6和周边驱动装置7，其中主驱动装置4安装于盾体5前端，主驱动装置4连接刀盘安装体3，用于驱动刀盘安装体3旋转，进一步地，刀盘安装体3前端面的中心安装中心驱动装置6，刀盘安装体3前端面还安装多个周边驱动装置7，多个周边驱动装置7围绕中心驱动装置6设置，中心驱动装置6连接中心刀盘1，用于驱动中心刀盘1旋转，各个周边驱动装置7均连接周边刀盘2，用于分别驱动各个周边刀盘2旋转，刀盘安装体3、中心刀盘1和周边刀盘2的旋转轴线均平行于前进方向。

开挖过程请参考图18和图19，图18为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的安装位置侧视图；图19为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式的开挖区域示意图。

具体挖掘过程为：快速开挖前，盾体5内的推进油缸顶住后部支撑，实时调节推进及辅助系统，根据实际开挖情况，调节推进速度。根据实际工况，实时调节各个刀盘自转速度，将超大掌子面划分为三个区域进行开挖，即周边刀盘2开挖对应的区域Ⅰ和中心刀盘1开挖对应的区域Ⅱ。同时根据掌子面实际水土压力，调节各个刀盘转速及驱动装置伸缩量，同时实时调节整个开挖仓内的保压系统，使掌子面的水土压力维持平衡状态。对区域Ⅰ、区域Ⅱ进行开挖的同时，刀盘安装体3不断旋转，带动所有刀盘绕中轴线公转，当周边刀盘2每次公转角度≥α时，整个掌子面剩余的区域Ⅲ被全部开挖，即完成整个超大掌子面全覆盖开挖。同时根据掌子面开挖下的渣土量，实时调节渣土输运系统，通过各个输运及辅助系统协调配合，将渣土顺畅地排出隧道外。掌子面开挖一段距离后，在盾体5尾部刚体结构保护下，采用管片拼装及辅助系统等措施，对管片进行衬砌，形成一环隧道结构，重复上述步骤，完成下一个掘进循环。

挖掘过程中盾构机的中心刀盘1和多个周边刀盘2同时旋转，将超大掌子面分成若干小断面进行开挖，且每个刀盘自转单独控制，可对软硬不均地层实现差异性开挖，从而大幅度减小超大掌子面大压力梯度对掘进速度的影响，提升开挖精度。充分利用各个较小的刀盘转速大的优势，快速开挖掌子面，可避免超大直径盾构隧道现有技术中转速慢、掘进时间长的问题，从而大幅度提升盾构掘进效率。各刀盘可以不处于一个平面上，中心刀盘可适当靠后，根据图中H1和H2得出刀盘面高差，有利于稳定中心区域掌子面。

目前盾构设备掘进速度采用的通用公式为：

掘进速度＝刀具贯入度×刀盘转速

可以看出，当刀具贯入度一定时，掘进速度与刀盘转速成正比，即为了进一步提高掘进速度通常需增大刀盘转速，然而对于超大直径盾构刀盘，其边缘线速度与中心线速度的差值随刀盘转速增大而递增，两处刀具的磨损速度差异也越显著，刀盘整体受力不均现象将明显加剧，因此超大直径盾构掘进速度一般受限于刀盘转速。

但采用本发明提供的一种盾构机开挖时，由于若干个周边刀盘2直径较小，同样的边缘线速度下，周边刀盘2转速可大幅度增加，相同贯入度下掘进速度明显增大。

进一步举例说明本发明可提升盾构掘进速度：

假设盾构机整体刀盘直径D₀＝16m，刀盘转速n₀＝1.5rpm，刀具每次贯入度为15mm，则可计算出：

掘进速度V＝5×1.5＝22.5(mm/min)

对于整体刀盘，其边缘线速度为：

V₀＝π×D₀×n₀/60＝1.26(m/s)

若采用本发明的盾构机，假定均匀布置8个直径D₁＝4.5m的外周刀盘，当外周刀盘转速采用n₀＝1.5rpm时，可计算其外边缘线速度为：

V₁₁＝π×D₁×n₀/60＝0.35(m/s)

考虑外周刀盘绕主刀盘体中轴线公转，假设外周刀盘自转1周，同时公转1/8圈，即公转速度为n₁＝1.5/8rpm，则仅公转时外周刀盘边缘线速度为：

V₁₂＝π×D₀×n₁/60＝0.16(m/s)

综上，外周刀盘边缘线速度最大值为：

V₁＝V₁₁+V₁₂＝0.51(m/s)

可以看出，本发明刀盘边缘的最大线速度仅为原本方案整体刀盘边缘线速度的40％左右，因此可充分发挥小刀盘掘进速度优势，可大幅度提升盾构开挖效率，提升盾构掘进速度。

请参考图3至图6，图3为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心刀盘的主视示意图；图4为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心刀盘的侧视剖面图；图5为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边刀盘的主视示意图；图6为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边刀盘的侧视剖面图。

具体地，中心刀盘1包括中心刀架101和安装于中心刀架101后端面的中心连接法兰102，中心刀架101的前端面安装有多个中心刀具103和多个中心磨损检测装置104。

其中，中心刀架101包括放射式排布的多个辐条，相邻辐条之间设置有面板，形成复合式刀盘结构，每个辐条上均设置有多个刀具安装孔和一个磨损检测安装孔，每个面板上均设置有多个刀具安装孔和一个磨损检测安装孔，面板上还增焊有合金耐磨块，中心刀具103安装于各个刀具安装孔，中心磨损检测装置104安装于各个磨损检测安装孔。

中心连接法兰102采用圆形锻件结构，前面沿周向均布若干沉头通孔，中心连接法兰102前面与中心刀架101上向后伸出的支腿焊接，且中心连接法兰102与中心刀架101保持同轴位置。可设置六个辐条和六个面板，其外圆环最大直径不大于8m。

中心刀具103包括切刀、滚刀、贝壳刀等，按一定规律布置在中心刀架101上，可采用螺栓连接和焊接连接。同时中心磨损检测装置104为两个液压式磨损检测装置，检测正面磨损量为15mm，两个液压式磨损检测装置分别安装在相应的磨损检测安装孔内。

同样地，周边刀盘2包括周边刀架201和安装于周边刀架201后端面的周边连接法兰202，周边刀架201的前端面安装有多个周边刀具203和一个周边磨损检测装置204。周边刀架201采用整体面板结构，直接在面板上设置多个刀具安装孔和一个磨损检测安装孔，并增焊有合金耐磨块。周边刀具203安装于各个刀具安装孔，周边磨损检测装置204安装于各个磨损检测安装孔。

周边连接法兰202采用圆形锻件结构，前面沿周向均布若干沉头通孔，周边连接法兰202前面与周边刀架201向后延伸的支腿焊接，且周边连接法兰202与周边刀架201保持同轴位置。

周边刀具203包括刮刀、滚刀等，按一定规律布置在周边刀架201上，可采用螺栓连接和焊接连接。周边磨损检测装置204为一个液压式磨损检测装置，检测正面磨损量为15mm，一个液压式磨损检测装置安装在相应的磨损检测安装孔内。也可根据情况调整各部件的类型、尺寸和连接方式，均在本发明的保护范围之内。

请参考图7至图9，图7为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中刀盘安装体的主视示意图；图8为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中刀盘安装体的侧视剖面图；图9为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中刀盘安装体的内部结构示意图。

为了实现各刀盘的稳定安装，刀盘安装体3的主体结构为常压箱体301，常压箱体301后端面安装有主连接法兰302，具体地，主连接法兰302采用圆环锻件结构，前面沿周向均布若干沉头通孔，主连接法兰302焊接在常压箱体301的辐臂背面，且保持与中心腔室同轴位置。常压箱体301的前端面设置有中心支撑环303和多个周边支撑环304，中心支撑环303通过中心驱动装置6连接中心连接法兰102，实现连接中心刀盘1，周边支撑环304通过周边驱动装置7连接周边连接法兰202，实现连接周边刀盘2。中心支撑环303采用圆环型焊件结构，前端面沿周向均布若干沉头螺纹孔，中心支撑环303的圆周面上按一定规律设置有若干油脂注入通孔，周边支撑环304采用圆环型焊件结构，前端面沿周向均布若干沉头螺纹孔，周边支撑环304的圆周面上按一定规律设置有若干油脂注入通孔。

具体地，常压箱体301包括中心腔室和放射式排布的多个辐臂腔室，且内部空间相互连通，即多个辐臂腔室围绕中心腔室设置，呈放射性星型结构，相邻辐臂腔室之间还连接有加强肋板，提升设备强度。中心支撑环303安装于中心腔室前端面，中心腔室后面开设有舱门孔、回转接头孔及其他管线接口，各个辐臂腔室的前端面均安装有一个周边支撑环304，按照对应位置安装中心刀盘1和周边刀盘2后形成周边刀盘2围绕中心刀盘1的结构。中心腔室正面沿周向设置有若干连接螺纹孔，八个辐臂腔室沿周向均匀布置，辐臂腔室还设置有若干刀盘冲刷孔，辐臂腔室前端面上焊接有合金耐磨板。适当调整常压箱体301的结构，均在本发明的保护范围之内。

进一步地，为了提高设备的可靠性，常压箱体301内设置有冲刷管路组件305和回转接头组件306，冲刷管路组件305包括冲刷头、管路和阀组，冲刷头焊接于辐臂腔室正端面上设置的刀盘冲刷孔内，回转接头组件306的后端连接中心腔室后端面的回转接头孔，回转接头组件306的前端分成两路固定在辐臂腔室内，管路、阀组及其余附件按实际需求，规范的布置在腔室内。

还可设置主动搅拌装置307，焊接在常压箱体301背部，主动搅拌棒装置307表面上均堆焊合金耐磨网格。还设置有运刀组件308和换刀舱309，运刀组件308包括运刀吊具、运刀轨道和运刀平台，运刀吊具安装在运刀轨道上，可沿轨道纵向方向滑动，运刀轨道分别固连在常压箱体301内各个检修舱门的顶部位置，运刀平台安装在常压箱体301内各个运刀路线位置。换刀舱309前端设置有密封门，密封门设置于常压箱体301前端面，对换刀舱309进行密封保护，换刀舱309内设置有自动换刀机械臂，具有伸缩、旋转等功能，实现刀具更换。

请参考图10至图15，图10为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中主驱动装置的主视示意图；图11为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中主驱动装置的侧视剖面图；图12为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心驱动装置的主视示意图；图13为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中中心驱动装置的侧视剖面图；图14为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边驱动装置的主视示意图；图15为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中周边驱动装置的侧视剖面图。

在本发明具体实施方式提供的盾构机中，主驱动装置4包括主端面法兰401以及安装于主端面法兰401的主变速箱402和主驱动组件403，主端面法兰401连接主连接法兰302，主驱动装置4连接盾体5，进而通过主驱动组件403驱动刀盘安装体3旋转。具体地，主端面法兰401为由锻件、环板焊接而成的环状焊接件，端面沿周向均布有若干螺纹孔，其中，主端面法兰401前端面沿周向均布有8个定位孔，孔径不小于150mm，也可调整相应的数量和尺寸。

主变速箱402为由锻件、环板、筋板等焊接成的环状焊接件，主变速箱402端面设计有与其他部位连接的螺纹孔，环形面设置有注油脂孔，主变速箱402后端面沿周向均布若干主驱动组件403的安装孔位。主驱动组件403包括变频电机、花键、减速机、扭矩限制器、齿轮、轴承及其他辅件，通过连接螺栓与变速箱402固连，并设置有主密封件404，通过密封环件、密封条、隔离环件、压紧环件及其余辅件对主驱动装置4进行内外密封。

中心驱动装置6包括中心端面法兰601以及安装于中心端面法兰601的中心变速箱602、中心驱动组件603和中心伸缩组件604，中心端面法兰601连接中心连接法兰102，中心驱动装置6固连在中心支撑环303上。

具体地，中心端面法兰601为由锻件、环板焊接而成的环状焊接件，端面沿周向均布有若干螺纹孔，其中，中心端面法兰601前端面沿周向均布有6个定位孔，孔径不小于100mm，也可调整相应的数量和尺寸。

中心变速箱602为由锻件、环板、筋板等焊接成的环状焊接件，中心变速箱602端面设计有与其他部位连接的螺纹孔，环形面设置有注油脂孔，中心变速箱602后端面沿周向均布若干中心驱动组件603的安装孔位。中心驱动组件603包括变频电机、花键、减速机、扭矩限制器、齿轮、轴承及其他辅件，通过连接螺栓与中心变速箱602固连。

优选地，中心伸缩组件604包括中心伸缩箱、中心伸缩油缸6041、中心防扭油缸6042，中心伸缩箱的前端和中心变速箱602后上端面固连，后端面上的伸缩油缸座和中心伸缩油缸6041前部采用圆柱轴铰接相连，中心伸缩油缸6041带有行程传感器，中心伸缩油缸6041后部与焊接在常压箱体301后内壁面上的伸缩油缸座铰接相连。防扭支撑架与中心伸缩组件604两侧采用螺栓固连，四个中心防扭油缸6042上下布置在中心伸缩组件604两侧的支撑封板上。并设置有中心密封件605，通过密封环件、密封条、隔离环件、压紧环件及其余辅件对中心驱动装置6进行内外密封。

周边驱动装置7包括周边端面法兰701以及安装于周边端面法兰701的周边变速箱702、周边驱动组件703和周边伸缩组件704，周边端面法兰701连接周边连接法兰202，周边驱动装置7固连在周边支撑环304上。

具体地，周边端面法兰701为由锻件、环板焊接而成的环状焊接件，端面沿周向均布有若干螺纹孔，其中，周边端面法兰701前端面沿周向均布有4个定位孔，孔径不小于100mm，也可调整相应的数量和尺寸。

周边变速箱702为由锻件、环板、筋板等焊接成的环状焊接件，周边变速箱702端面设计有与其他部位连接的螺纹孔，环形面设置有注油脂孔，周边变速箱702后端面沿周向均布若干周边驱动组件703的安装孔位。周边驱动组件703包括变频电机、花键、减速机、扭矩限制器、齿轮、轴承及其他辅件，通过连接螺栓与周边变速箱702固连。

优选地，周边伸缩组件704包括周边伸缩箱、周边伸缩油缸7041、周边防扭油缸7042，周边伸缩箱的前端和周边变速箱702后上端面固连，后端面上的伸缩油缸座和周边伸缩油缸7041前部采用圆柱轴铰接相连，周边伸缩油缸7041带有行程传感器，周边伸缩油缸7041后部与焊接在常压箱体301后内壁面上的伸缩油缸座铰接相连。防扭支撑架与周边伸缩组件704两侧采用螺栓固连，四个周边防扭油缸7042上下竖直布置在周边伸缩组件704两侧的支撑封板上。并设置有周边密封件705，通过密封环件、密封条、隔离环件、压紧环件及其余辅件对周边驱动装置7进行内外密封。

在上述各具体实施方式提供的盾构机的基础上，请参考图16和图17，图16为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中盾体的侧视剖面图；图17为本发明所提供的盾构机的一种具体实施方式中井子架的结构示意图。

盾体包括壳体501、前隔板502、后隔板503、主支撑环504、井字架505和盾体辅件506。其中壳体501为钢板卷圆后焊接而成的筒体结构，前隔板502采用环形状钢板结构，焊接在壳体501内壁面前部，且与壳体501同轴，后隔板503采用环形状钢板结构，焊接在壳体501内壁面中部，且与壳体501同轴。主支撑环504为具有阶梯状的圆筒结构，焊接在前隔板502和后隔板503内壁，与壳体501保持同轴位置，主支撑环504前端面沿周向均布有螺纹孔，用于与主驱动装置4连接。进一步地，井字架505为若干钢板焊接而成的类似井字型的中空骨架，焊接在壳体501内壁面靠中后部位置。

盾体辅件506包括沿轴向依次设置的泥浆门系统、渣土破排系统、推进油缸、盾尾密封系统。泥浆门系统设置在前隔板502底板位置，采用外置式布置，渣土破排系统采用碎石机或者搅拌器，安装在泥浆门之后的前隔板502和后隔板503之间，推进油缸前端安装在推进油缸座上，后端整体均布在壳体501内侧中部，盾尾密封系统由盾尾刷、注脂管路、注浆管路组成。

在本发明具体实施方式提供的盾构机中，盾体5内设置有辅助系统8，包括液压辅助系统、电气辅助系统2、其余辅助系统。其中液压辅助系统对整个盾构机的液压系统进行控制调节；电气辅助系统对整个盾构机的电气系统进行控制调节；其余辅助系统对整个盾构机除液压系统、电气系统外的其余系统进行控制调节。最终实现所有刀盘转速均可根据实际工况无极可调，且所有刀盘均具备刀盘刀具冲洗功能。

以上对本发明所提供的盾构机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种盾构机，其特征在于，包括盾体(5)、安装于所述盾体(5)前端的刀盘安装体(3)和用于驱动所述刀盘安装体(3)旋转的主驱动装置(4)，所述刀盘安装体(3)前端面的中心安装有中心驱动装置(6)，所述中心驱动装置(6)连接有中心刀盘(1)并驱动所述中心刀盘(1)旋转，所述刀盘安装体(3)前端面上围绕所述中心驱动装置(6)安装有多个周边驱动装置(7)，各个所述周边驱动装置(7)均连接有周边刀盘(2)并分别驱动各个所述周边刀盘(2)旋转，所述刀盘安装体(3)、所述中心刀盘(1)和所述周边刀盘(2)的旋转轴线均平行于前进方向。

2.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于，所述中心刀盘(1)包括中心刀架(101)和安装于所述中心刀架(101)后端面的中心连接法兰(102)，所述中心刀架(101)的前端面安装有多个中心刀具(103)和多个中心磨损检测装置(104)。

3.根据权利要求2所述的盾构机，其特征在于，所述中心刀架(101)包括放射式排布的多个辐条，相邻辐条之间设置有面板，每个所述辐条和每个所述面板上均设置有多个刀具安装孔和磨损检测安装孔，所述面板上设置有合金耐磨块。

4.根据权利要求3所述的盾构机，其特征在于，所述周边刀盘(2)包括周边刀架(201)和安装于所述周边刀架(201)后端面的周边连接法兰(202)，所述周边刀架(201)的前端面安装有多个周边刀具(203)和一个周边磨损检测装置(204)。

5.根据权利要求4所述的盾构机，其特征在于，所述刀盘安装体(3)包括常压箱体(301)和安装于所述常压箱体(301)后端面的主连接法兰(302)，所述常压箱体(301)的前端面设置有中心支撑环(303)和多个周边支撑环(304)，所述中心支撑环(303)通过所述中心驱动装置(6)连接所述中心连接法兰(102)，所述周边支撑环(304)通过所述周边驱动装置(7)连接所述周边连接法兰(202)，所述常压箱体(301)内设置有冲刷管路组件(305)和回转接头组件(306)，所述常压箱体(301)上还安装有主动搅拌装置(307)、运刀组件(308)和贯穿所述常压箱体(301)的换刀舱(309)。

6.根据权利要求5所述的盾构机，其特征在于，所述常压箱体(301)包括中心腔室和放射式排布的多个辐臂腔室，所述中心支撑环(303)安装于所述中心腔室前端面，各个所述辐臂腔室的前端面均安装有一个所述周边支撑环(304)。

7.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，所述冲刷管路组件(305)包括冲刷头、管路和阀组，所述冲刷头焊接于辐臂腔室正端面上设置的刀盘冲刷孔内，所述回转接头组件(306)的后端连接所述中心腔室后端面的回转接头孔，所述回转接头组件(306)的前端分成两路固定在所述辐臂腔室内。

8.根据权利要求7所述的盾构机，其特征在于，所述运刀组件(308)包括运刀吊具、运刀轨道和运刀平台，所述运刀吊具安装于运刀轨道并沿纵向滑动，所述运刀轨道分别固连于所述常压箱体(301)内各个检修舱门的顶部，所述换刀舱(309)前端设置有密封门，所述密封门设置于所述常压箱体(301)前端面，所述换刀舱(309)内设置有自动换刀机械臂。

9.根据权利要求8所述的盾构机，其特征在于，所述主驱动装置(4)包括主端面法兰(401)以及安装于所述主端面法兰(401)的主变速箱(402)和主驱动组件(403)，所述主端面法兰(401)连接所述主连接法兰(302)。

10.根据权利要求9所述的盾构机，其特征在于，所述中心驱动装置(6)包括中心端面法兰(601)以及安装于所述中心端面法兰(601)的中心变速箱(602)、中心驱动组件(603)和中心伸缩组件(604)，所述中心端面法兰(601)连接所述中心连接法兰(102)，所述中心伸缩组件(604)包括中心伸缩油缸(6041)和多个中心防扭油缸(6042)，所述中心伸缩油缸(6041)上安装有行程传感器。

11.根据权利要求10所述的盾构机，其特征在于，所述周边驱动装置(7)包括周边端面法兰(701)以及安装于所述周边端面法兰(701)的周边变速箱(702)、周边驱动组件(703)和周边伸缩组件(704)，所述周边端面法兰(701)连接所述周边连接法兰(202)，所述周边伸缩组件(704)包括周边伸缩油缸(7041)和多个周边防扭油缸(7042)，所述周边伸缩油缸(7042)上安装有行程传感器。

12.根据权利要求1至11任意一项所述的盾构机，其特征在于，所述盾体(5)包括壳体(501)以及安装于所述壳体(501)内部的前隔板(502)、后隔板(503)和井子架(505)，所述前隔板(502)和所述后隔板(503)上设置有用于连接所述主驱动装置(4)的主支撑环(504)，所述盾体(5)还包括泥浆门系统、渣土破排系统、推进油缸和盾尾密封系统。

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