CN113266384A - 一种隧道用矩形截割刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道用矩形截割刀盘，包括传动箱，转动轴，第一刀盘与第二刀盘；第二刀盘与第一刀盘通过转动轴配合连接，传动箱与第二刀盘进行驱动连接，通过传动箱可实现公转，可对负截割出现的区域进行截割预处理；第一刀盘与转动轴偏心设置，且传动箱与第一刀盘进行驱动连接；第一刀盘可通过传动箱与转动轴进行公转并同时进行自转；当第一刀盘公转与自转转速之比为1‑4，同时第一刀盘半径与刀盘轴偏心距之比为7‑9时，即可满足第一刀盘切割矩形截面的要求，彻底解决了现有技术只能切割圆形截面的技术问题。

Description

一种隧道用矩形截割刀盘

技术领域

本发明涉及隧道巷道施工技术领域，具体涉及一种隧道用矩形截割刀盘。

背景技术

在现有的隧道巷道施工隧道中，采用的大部分截割形状都是圆形截割。TBM、盾机构、顶管机等都是圆形截割掘进，形成的巷道形状都是圆形，但在隧道实际使用中，这种圆形巷道很大部分都与实际使用要求不太符合，有些还必须进行填充或修形使之成为矩形巷道来满足使用要求，因此有时需要满足矩形巷道的使用要求，需要对已截割的巷道形状进行二次修形，使巷道形状与隧道实际需要一致。

由此可见，如何能够使一次打出来的巷道为与使用要求近似一致，大大提工作效率为本领域需解决的问题。

发明内容

针对于现有隧道巷道施工效率低的技术问题，本发明的目的在于提供一种隧道用矩形截割刀盘，通过转动轴与刀盘之间的偏心设置以及刀盘能够进行公转及自转，能够一次打出来的矩形巷道，与使用要求近似一致，很好地克服了现有技术所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明提供的一种隧道用矩形截割刀盘，包括传动箱，转动轴与第一刀盘；所述第一刀盘与转动轴偏心设置；所述传动箱与第一刀盘进行驱动连接；所述第一刀盘可通过传动箱与转动轴进行公转并同时进行自转；所述当第一刀盘公转与自转转速之比为1-4，同时第一刀盘半径与刀盘轴偏心距之比为7-9时，即可满足第一刀盘切割矩形截面的要求。

进一步地，所述传动箱包括太阳轮、行星轮和内齿圈；所述太阳轮位于中心，行星轮位于太阳轮与内齿圈中间，内齿圈固定于第一侧，太阳轮设置于第二侧；所述行星轮第二侧与太阳轮啮合，第一侧与内齿圈啮合，当太阳轮转动时，带动行星轮转动，行星轮在绕着太阳轮做公转的过程中也在自转。

进一步地，所述第一刀盘与行星轮的主轴连接成为一体，使得第一刀盘跟随传动箱内的行星轮自转并绕着太阳轮的主轴转动，从而实现自转和公转。

进一步地，所述第一刀盘包括中心圈，若干修形铲齿，若干第一刀柄以及若干固定板；所述中心圈设置在转动轴上；所述若干第一刀柄等距分布在以中心圈为中心的圆周上；所述若干固定板分别设置在若干第一刀柄远离中心圈的一端；所述若干矩形修形铲齿分别设置在固定板上。

进一步地，所述若干修形铲齿包括边缘刮刀齿和竖直刮刀齿；所述边缘刮刀齿与竖直刮刀齿分别均匀分布并固定在固定板上。

进一步地，所述隧道用矩形截割刀盘还包括第二刀盘；所述第二刀盘设置在第一刀盘前面，并与第一刀盘通过转动轴进行配合连接，可对负截割出现的区域进行截割预处理。

进一步地，所述第二刀盘与传动箱中的太阳轮的主轴进行连接，第二刀盘与太阳轮一起绕着太阳轮主轴转动。

进一步地，所述第二刀盘包括中心盖板，柄板，若干第二刀柄，若干截齿以及中心刀；所述中心盖板设置在柄板上；所述若干第二刀柄等距分布在以中心盖板为中心的圆周上并设置在柄板上；所述中心刀设置在中心盖板上，与中心盖板一体成型；所述若干截齿分别分布在若干第二刀柄上。

进一步地，所述中心盖板为一个圆形板和一个矩形板连在一起所组成的结构。

进一步地，所述中心刀是由三个小刀片组成；所述其中一个小刀片分布的一部分分布在矩形板，另一部分分布在圆形板上，另外两个小刀片分布在圆形板上。

本发明提供的隧道用矩形截割刀盘，通过转动轴与刀盘之间的偏心设置以及刀盘能够进行公转及自转，当刀盘公转与自转满足一定的比值，同时刀盘半径与偏心距之比满足一定的比值后，即可达到切割矩形截面的要求，使得对已截割的巷道形状不用进行二次修形，大大提高了施工效率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本矩形截割刀盘的传动截割示意图；

图2为本矩形截割刀盘的整体组装结构示意图；

图3为本矩形截割刀盘的整体组装结构剖视图；

图4为本矩形截割刀盘的后刀盘结构示意图；

图5为本矩形截割刀盘的截割轨迹形状随R1/R2值的变化曲线示意图；

图6为本矩形截割刀盘的前刀盘结构示意图。

下面为附图中的部件标注：

1.前刀盘2.后刀盘3.转动轴4.传动箱101.中心盖板102.第二刀柄103.中心刀104.截齿105.柄板201.中心圈202.第一刀柄203.固定板204.后刀盘刮刀齿205.边缘刮刀齿206.竖直刮刀齿

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对于现有隧道巷道截割装置大部分截割形状都是圆形截割，但是这种圆形巷道很大部分都与实际使用要求不太符合，因此需要对已截割的巷道进行二次修形，由此，大大降低了工作效率。

为此，本发明提供了矩形截割刀盘，其可通过矩形截割刀盘组合或者矩形截割刀盘与圆形截割刀盘组合，形成任意大小的总矩形截割形状的隧道，能够使一次打出来的巷道为与使用要求近似一致，大大提高了施工效率。

参见图1-图3，矩形截割刀盘包括前刀盘1，后刀盘2，转动轴3和传动箱4；其中，转动轴穿3过后刀盘2并与前刀盘1进行连接；传动箱4通过轴套和平键分别与后刀盘2和前刀盘1进行连接。

传动箱4包含太阳轮、行星轮和内齿圈，太阳轮位于中心，行星轮位于太阳轮与内齿圈中间，内齿圈固定于外侧，行星轮内侧与太阳轮啮合，外侧与内齿圈啮合，当太阳轮转动时，带动行星轮转动，行星轮在绕着太阳轮做公转的过程中也在自转。

太阳轮伸出转轴与前刀盘1通过键与螺栓连接，因此前刀盘1与太阳轮同步转动，行星轮与后刀盘2通过螺栓或焊接成一体，因此后刀盘2与行星轮同步公转和自转。

进一步地，其中，后刀盘2用于对隧道和巷道的矩形截割，后刀盘2与转动轴3偏心设置；后刀盘2转动中心处开孔，转轴4由孔穿过后刀盘2与前刀盘1进行连接。后刀盘2与行星轮通过螺栓或焊接的方式连接在一起，行星轮在自转和绕着太阳轮公转的过程中，后刀盘2也相应地跟随行星轮一起进行自转和公转。配合刀盘的结构及调节太阳轮与行星轮速度比，从而可以实现矩形断面截割。

参见图4，后刀盘2包括中心圈201和若干第一刀柄202；中心圈201设置在转动轴3上；若干第一刀柄202分布在中心圈201圆周上。

本方案中，采用三个第一刀柄202，分布在以中心圈201为中心的360度圆周上；其中，相邻两个第一刀柄202相互之间的夹角为120度。

第一刀柄202的数量为至少两个，其具体数量不做限定，可根据实际情况而定。

在三个第一刀柄202远离中心圈201的一端上分别设有固定板203，通过螺栓固定在第一刀柄202上。

在每个固定板203上均设有后刀盘刮刀齿204，用于在前刀盘1对隧道进行截割后对隧道的边缘进行修形；后刀盘刮刀齿204包括两种刮刀齿，一种为具有截割和装载效果的边缘刮刀齿205，其不仅可以修形截割，还具有装载的效果；另一种为具有截割效果的竖直刮刀齿206；其中，边缘刮刀齿205和竖直刮刀齿206均通过螺栓固定在固定板203上；边缘刮刀齿205与竖直刮刀齿206分别可根据实际情况均匀分布焊接在固定板上。

参见图5，后刀盘2的设计采用后刀盘2相对于转动轴3为偏心设置，自转与公转相结合的方式达到近似的矩形截割形状；当自转转速与公转转速满足一定的比值；同时后刀盘刮刀齿204分布的半径R1与偏心距R2之比满足一定的比值时得到一个近似于矩形的截割形状；其次，后刀盘刮刀齿204的分布半径R1与刀盘轴偏心距R2之比值不同时，截齿截割轨迹的形状也不同，后刀盘2上的截齿旋转一周，其截割方向一直在变化。

作为举例，当公转与自转转速之比为1-4，R1/R2值为7-9时，截齿截割的形状最接近一个带四个圆角的正方形。

当R1/R2值越小时，后刀盘2上的刮刀齿204旋转一周其截割方向变化越明显，当R1/R2值小到一定程度时会出现负向旋转截割的情况，而且正截割负截割交替变化出现。由于负截割对后刀盘上的截齿工作情况不利，为了规避负截割现象的发生，采取将其公转的轴超前伸出设计一个前刀盘1，且前刀盘的半径为R3,其中R2<R3<R1。

前刀盘1用于将负截割出现的区域先截割掉进行处理，这样既满足了矩形截割的形状，后刀盘刮刀齿204的寿命也达到要求，前刀盘1与太阳轮伸出转轴与连接在一起，实现与太阳轮同步转动，这样的设计既巧妙又简单可靠。

其中，参见图6，前刀盘1包括中心盖板101，柄板105；中心盖板101通过螺钉连接在柄板105上。

本方案中，在柄板上设有三个第二刀柄102；其以固定在柄板105上的中心盖板101为中心，沿着中心盖板360度的圆周上分布，相邻两个第二刀柄102相互之间的夹角为120度设置，并设置在柄板105上。

第二刀柄102的数量为至少两个，其具体数量不做限定，可根据实际情况而定。

每个第二刀柄102上均设有若干截齿104，前刀盘1上的截齿104采用可稍微适应不同方向切割的刀型截齿，刀型截齿按照截割节圆均匀布置在第二刀柄102上，节圆间距为25mm。

其中，中心盖板101为一个圆形板和一个矩形板连在一起所组成的结构；中心盖板上设有中心刀103，中心刀103与中心盖板101一体成型。

中心刀103用于对隧道进行第一次截割，是由三个小刀片组成，三个小刀片相互之间为夹角120度进行设置连接；其中，一个小刀片分布的一部分分布在矩形板，另一部分分布在圆形板上，另外两个小刀片分布在圆形板上。

下面举例说明其在具体应用时的工作过程：

将后刀盘2偏心设置在转动轴3上，且在转动轴3穿过后刀盘2伸出端设置前刀盘1，太阳轮伸出转轴与前刀盘1通过键与螺栓连接，因此前刀盘1与太阳轮同步转动，行星轮与后刀盘2通过螺栓或焊接成一体，因此后刀盘2与行星轮同步公转和自转。

刀盘工作时，首先通过前刀盘1的截齿104把不利于后刀盘2工作的中部位置切割掉，后刀盘2通过自身自转转速与公转转速满足一定的比值；同时后刀盘截齿分布的半径与偏心距之比满足一定的比值时通过竖直刮刀齿206和边缘刮刀齿205对前刀盘1已切割的形状进行截割和修形，修形成近似于矩形带四个圆角的形状，圆角出现在断面边角处可以减少断面的应力集中。

由上述方案构成的隧道用矩形截割刀盘，通过后刀盘与转动轴偏心设置，且能够同时公转及自转，当后刀盘与偏心距的比值和公转及自转的比值均达到一定的数值后，即可进行矩形截面的截割，使得对已截割的巷道形状不用进行二次修形，大大提高了施工效率。

同时，相对后刀盘的前面设有前刀盘，其用于切割不利于后刀盘工作的位置，大大提高了后刀盘的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，包括传动箱，转动轴与第一刀盘；所述第一刀盘与转动轴偏心设置；所述传动箱与第一刀盘进行驱动连接；所述第一刀盘可通过传动箱与转动轴进行公转并同时进行自转；所述当第一刀盘公转与自转转速之比为1-4，同时第一刀盘半径与刀盘轴偏心距之比为7-9时，即可满足第一刀盘切割矩形截面的要求。

2.根据权利要求1所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述传动箱包括太阳轮、行星轮和内齿圈；所述太阳轮位于中心，行星轮位于太阳轮与内齿圈中间，内齿圈固定于第一侧，太阳轮设置于第二侧；所述行星轮第二侧与太阳轮啮合，第一侧与内齿圈啮合，当太阳轮转动时，带动行星轮转动，行星轮在绕着太阳轮做公转的过程中也在自转。

3.根据权利要求1所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述第一刀盘与行星轮的主轴连接成为一体，使得第一刀盘跟随传动箱内的行星轮自转并绕着太阳轮的主轴转动，从而实现自转和公转。

4.根据权利要求1所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述第一刀盘包括中心圈，若干修形铲齿，若干第一刀柄以及若干固定板；所述中心圈设置在转动轴上；所述若干第一刀柄等距分布在以中心圈为中心的圆周上；所述若干固定板分别设置在若干第一刀柄远离中心圈的一端；所述若干矩形修形铲齿分别设置在固定板上。

5.根据权利要求4所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述若干修形铲齿包括边缘刮刀齿和竖直刮刀齿；所述边缘刮刀齿与竖直刮刀齿分别均匀分布并固定在固定板上。

6.根据权利要求1所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述隧道用矩形截割刀盘还包括第二刀盘；所述第二刀盘设置在第一刀盘前面，并与第一刀盘通过转动轴进行配合连接，可对负截割出现的区域进行截割预处理。

7.根据权利要求6所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述第二刀盘与传动箱中的太阳轮的主轴进行连接，第二刀盘与太阳轮一起绕着太阳轮主轴转动。

8.根据权利要求6所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述第二刀盘包括中心盖板，柄板，若干第二刀柄，若干截齿以及中心刀；所述中心盖板设置在柄板上；所述若干第二刀柄等距分布在以中心盖板为中心的圆周上并设置在柄板上；所述中心刀设置在中心盖板上，与中心盖板一体成型；所述若干截齿分别分布在若干第二刀柄上。

9.根据权利要求8所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述中心盖板为一个圆形板和一个矩形板连在一起所组成的结构。

10.根据权利要求8所述的一种隧道用矩形截割刀盘，其特征在于，所述中心刀是由三个小刀片组成；所述其中一个小刀片分布的一部分分布在矩形板，另一部分分布在圆形板上，另外两个小刀片分布在圆形板上。

Images