CN113217006A - 一种锥形刀盘及掘进机 - Google Patents

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李建斌
张家年
赵华
贾连辉
朱英
黄士广
叶蕾
郑康泰
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    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
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Abstract

本发明提出一种锥形刀盘及掘进机，涉及工程隧道装备技术领域，该锥形刀盘包括刀盘本体，刀盘本体呈锥台形，在刀盘本体的锥顶和侧壁上分别能转动地安装有多个滚刀，在刀盘本体的侧壁上还安装有多个截齿。本发明提出的锥形刀盘及掘进机对软质岩石和硬质岩石都具有良好的破岩效率。

Description

一种锥形刀盘及掘进机
技术领域
本发明涉及工程隧道装备技术领域，特别涉及一种锥形刀盘及掘进机。
背景技术
掘进机是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备，被广泛应用于水电、铁路、地铁隧道工程。目前悬臂式掘进机，开挖刀盘采用的是截齿刀具，截齿刀具在软土和软岩地层中具有较高的开挖效率，但是遇到硬岩地层，开挖效率极低。特别是当岩石硬度大于截齿的切割能力时，需要停止使用掘进机，并更换为安装有滚刀刀具的刀盘。不但增加了掘进施工的施工工序和施工难度，也增加了施工时间和施工成本。
有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复实验设计出一种锥形刀盘及掘进机，以期解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明提出一种锥形刀盘及掘进机，对软质岩石和硬质岩石都具有良好的破岩效率。
为达到上述目的，本发明提出一种锥形刀盘，包括刀盘本体，其中，所述刀盘本体呈锥台形，在所述刀盘本体的锥顶和侧壁上分别能转动地安装有多个滚刀，在所述刀盘本体的侧壁上还安装有多个截齿。
如上所述的锥形刀盘，其中，所述截齿的高度小于同一圆周上所述滚刀的高度。
如上所述的锥形刀盘，其中，在所述刀盘本体的锥顶设置有第一布刀槽，所述第一布刀槽沿所述刀盘本体的径向设置，多个第一滚刀沿所述刀盘本体的径向顺序间隔设置在所述第一布刀槽内。
如上所述的锥形刀盘，其中，安装在所述第一布刀槽内的多个所述第一滚刀的刀尖的连线成为圆弧线。
如上所述的锥形刀盘，其中，在所述刀盘本体的侧壁上设置有多个第二布刀槽，多个所述第二布刀槽沿所述刀盘本体的圆周方向均布，各所述第二布刀槽内设置有多个第二滚刀，多个所述第二滚刀沿所述刀盘本体的径向顺序间隔设置，相邻的两个所述第二滚刀之间设置有至少一个所述截齿。
如上所述的锥形刀盘，其中，相邻的两个所述第二滚刀之间设置有两个所述截齿，两个所述截齿沿所述刀盘本体的圆周方向间隔设置。
如上所述的锥形刀盘，其中，安装在所述第二布刀槽内的多个所述第二滚刀的刀尖的连线为直线。
如上所述的锥形刀盘，其中，所述截齿的刀尖低于所述第二滚刀的刀尖。
如上所述的锥形刀盘，其中，相邻的两个所述第二布刀槽之间设置有多个所述截齿。
本发明还提出一种掘进机，其中，所述掘进机安装有如上所述的锥形刀盘。
本发明提出的锥形刀盘和掘进机与现有技术相比，具有如下特点和优点：
本发明提出的锥形刀盘和掘进机，在锥形的刀盘本体的锥顶(中心)布置了滚刀，在刀盘本体的侧壁同时布置了滚刀和截齿。锥形刀盘通过滚刀和截齿共同复合破岩，对硬质岩石和软质岩石均具有良好的破岩效果，提高了破岩效率，降低了锥形刀盘破岩过程中的冲击震动。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明提出的锥形刀盘的立体图(一)；
图2为本发明提出的锥形刀盘的立体图(二)
图3为本发明中锥形刀盘的纵向剖视图；
图4为本发明中滚刀的安装示意图；
图5为本发明中第一滚刀和第二滚刀的布置示意图。
附图标记说明：
100、锥形刀盘； 10、刀盘本体；
11、锥顶； 12、侧壁；
13、第一布刀槽； 14、第二布刀槽；
20、滚刀； 21、第一滚刀；
22、第二滚刀； 23、第三滚刀；
30、截齿； 40、刀盘法兰；
50、中心花键轴； 60、刀座；
61、螺栓； L1、第一滚刀的刀尖的连线；
L2、第二滚刀的刀尖的连线。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。
请参考图1至图5，本发明提出一种锥形刀盘100包括刀盘本体10，刀盘本体10呈锥台形，在刀盘本体10的锥顶11和侧壁12上分别能转动地安装有多个滚刀20，在刀盘本体10的侧壁12上还安装有多个截齿30。
本发明还提出一种掘进机(图中未示出)，掘进机安装有如上所述的锥形刀盘100。
本发明提出的锥形刀盘100和掘进机，在锥形的刀盘本体10的锥顶11(中心)布置了滚刀20，在刀盘本体10的侧壁12同时布置了滚刀20和截齿30。锥形刀盘100通过滚刀20和截齿30共同复合破岩，对硬质岩石和软质岩石均具有良好的破岩效果，提高了破岩效率，降低了锥形刀盘100破岩过程中的冲击震动。
本发明提出的锥形刀盘100和掘进机，利用锥形的刀盘本体10进行破岩，相比平面刀盘，增加了滚刀破岩自由面，提高了破岩效率，同时满足侧向摆动掘进需求。
在本发明一个可选的实施方式中，刀盘本体10呈正锥形，锥形的角度为35°～55°。
在本发明一个可选的实施方式中，截齿30的高度小于同一圆周上滚刀20的高度(即截齿30的刀尖高度小于滚刀20的刀尖高度)。采用上述结构，以滚刀20破岩为主，截齿30作为辅助刀具。
在该实施方式一个可选的例子中，截齿30的刀尖低于滚刀20的刀尖10mm～30mm。
优选的，截齿30的刀尖低于滚刀20的刀尖15mm。
在该实施方式一个可选的例子中，滚刀20为盘形滚刀；优选的，滚刀20为14寸盘形滚刀。
在该实施方式一个可选的例子中，滚刀20和截齿30均采用前装方式安装在刀盘本体10上。
在一个可选的例子中，如图4所示，滚刀20能转动地安装在刀座60上，刀座60通过螺栓61能拆卸地安装在刀盘本体10上。
在本发明一个可选的例子中，刀盘本体10的锥顶11设置有第一布刀槽13，第一布刀槽13沿刀盘本体10的径向设置，多个第一滚刀21沿刀盘本体10的径向顺序间隔设置在第一布刀槽13内。
在一个可选的例子中，如图5所示，安装在第一布刀槽13内的多个第一滚刀21的刀尖的连线L1为圆弧线，以利于刀盘本体10侧向摆动掘进。
在本发明一个可选的实施方式中，在刀盘本体10的侧壁12上设置有多个第二布刀槽14，多个第二布刀槽14沿刀盘本体的圆周方向均布，且各第二布刀槽14沿刀盘本体10的径向设置，各第二布刀槽14内设置有多个第二滚刀22，多个第二滚刀22沿刀盘本体10的径向顺序间隔设置，相邻的两个第二滚刀22之间设置有至少一个截齿30。
在该实施方式一个可选的例子中，相邻的两个第二滚刀22之间设置有两个截齿30，两个截齿30沿刀盘本体10的圆周方向间隔设置。
在一个可选的例子中，如图5所示，安装在第二布刀槽14内的多个第二滚刀22的刀尖的连线L2为直线。
进一步的，截齿30的刀尖低于第二滚刀22的刀尖。
在该实施方式一个可选的例子中，相邻的两个第二布刀槽14之间设置有多个截齿30。
进一步的，截齿30的转动轨迹与其相邻的第二滚刀22的转动轨迹相同。即，在刀盘本体10的同一圆周上即设置有第二滚刀22又设置有截齿30。
采用上述结构，每个第二滚刀22轨迹上布置了同轨迹的截齿30(圆周方向)，第二滚刀22刀间距之间也布置了截齿30(径向)，既可以起到剥落滚刀破碎的岩脊作用，同时可以起到刀盘本体的支点作用，降低刀盘本体摆动掘进时刀盘本体与岩石作用。
在一个可选的例子中，相邻的两个第二布刀槽14之间还设置有第三滚刀23，第三滚刀23靠近锥底且位于与其相邻的第二滚刀22位于同一圆周上。
在本发明中，各第二布刀槽14内，第二滚刀22的布置情况可以相同也可以不同。
在一个可以选的中，侧壁12上设置有四个第二布刀槽14，四个第二布刀槽14沿侧壁12的圆周方向均布，相邻的两个第二布刀槽14内的第二滚刀22的布置情况不同；同时，相对的两个第二布刀槽14内的第二滚刀22的布置情况相同。具体的，在一个第二布刀槽14内布置有两个第二滚刀22，两个第二滚刀22之间设置有两个截齿30；在另一个第二布刀槽14内设置有三个第二滚刀22，每两个相邻的第二滚刀22之间设置两个截齿30。
在本发明一个可选的例子中，刀盘本体10通过刀盘法兰40和中心花键轴50与掘进机驱动臂相连接。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种锥形刀盘，包括刀盘本体，其特征在于，所述刀盘本体呈锥台形，在所述刀盘本体的锥顶和侧壁上分别能转动地安装有多个滚刀，在所述刀盘本体的侧壁上还安装有多个截齿。
2.如权利要求1所述的锥形刀盘，其特征在于，所述截齿的高度小于同一圆周上所述滚刀的高度。
3.如权利要求1所述的锥形刀盘，其特征在于，在所述刀盘本体的锥顶设置有第一布刀槽，所述第一布刀槽沿所述刀盘本体的径向设置，多个第一滚刀沿所述刀盘本体的径向顺序间隔设置在所述第一布刀槽内。
4.如权利要求3所述的锥形刀盘，其特征在于，安装在所述第一布刀槽内的多个所述第一滚刀的刀尖的连线成为圆弧线。
5.如权利要求3所述的锥形刀盘，其特征在于，在所述刀盘本体的侧壁上设置有多个第二布刀槽，多个所述第二布刀槽沿所述刀盘本体的圆周方向均布，各所述第二布刀槽内设置有多个第二滚刀，多个所述第二滚刀沿所述刀盘本体的径向顺序间隔设置，相邻的两个所述第二滚刀之间设置有至少一个所述截齿。
6.如权利要求5所述锥形刀盘，其特征在于，相邻的两个所述第二滚刀之间设置有两个所述截齿，两个所述截齿沿所述刀盘本体的圆周方向间隔设置。
7.如权利要求5所述的锥形刀盘，其特征在于，安装在所述第二布刀槽内的多个所述第二滚刀的刀尖的连线为直线。
8.如权利要求7所述的锥形刀盘，其特征在于，所述截齿的刀尖低于所述第二滚刀的刀尖。
9.如权利要求5所述的锥形刀盘，其特征在于，相邻的两个所述第二布刀槽之间设置有多个所述截齿。
10.一种掘进机，其特征在于，所述掘进机安装有如权利要求1至9中任意一项所述的锥形刀盘。
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