CN114753854A - 一种盘形滚刀的装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种盘形滚刀的装配方法，包括以下步骤：1）加热封闭端盖，将封闭端盖装配到刀体上压实；2）在刀体上安装刀圈，刀圈预先加热，使零件内圆受热膨胀涨大后立即装配，待零件冷却后，焊接开口环固定；3）封闭端盖与刀体之间夹装浮动密封；将柱形滚子逐一装入刀体内壁的矩形环腔，将密封环座压入刀体；4）组装刀轴，将球形滚子顺着刀轴通孔逐一装入刀体内圆形环腔，使用轴孔封堵件将刀轴通孔封堵密封；5）将扭矩环放在刀圈上，在压机上或者使用轴扳手，检查滚刀扭矩；6）用密封测试工具测试气密性；7）用漏斗重新装润滑油，或者重新装润滑脂，硅胶填充扳手孔、堵头和螺母间隙位置。适宜作为滚刀的装配方法应用。

Description

一种盘形滚刀的装配方法

技术领域

本发明涉及岩土挖掘领域的挖掘刀具，特别是涉及一种盘形滚刀的装配方法。

背景技术

盘形滚刀是一种破碎坚硬岩石的挖掘工具，安装于盾构、TBM、顶管等大型非开挖施工设备的头部，其作用是切割掌子面岩石并将岩石从掌子面上剥落下来。广泛应用于地铁隧道、铁路隧道、引水隧道以及城市地下管网施工工。

盘形滚刀是一种可更换刀圈的刀具，通常有单刃、双刃和多刃之分，常以辐射状或螺旋状分布装在盾构机刀盘上。盾构机在千斤顶的压力下向前掘进，同时盾构机刀盘作旋转运动，安装在盾构机刀盘上的刀具在随刀盘公转同时，自己在摩擦力和压力下作自转，从而利用刀圈刃口对岩石表面产生滚动切削作用。盘形滚刀安装在刀盘，滚刀刀圈在刀盘推力作用下，楔入岩石，然后随着刀盘转动，滚刀被动旋转，实现连续破岩，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴旋转，另一方面绕自身轴线自转；盘形滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆沟槽，盘形滚刀完成一次破岩过程。

如附图1所示，常规盘形滚刀在内部装有锥滚子轴承，刀轴贯穿所述轴承，在刀轴两端加装封闭端盖，将轴承密封。其中盘形滚刀通过锥滚子轴承驱动刀圈旋转，当盘形滚刀工作时除了要承受刀圈周向的正压力之外，还受到刀圈切向的摩擦力、以及侧向方向上交变应力的作用，受力复杂。然而发明人在施工过程中发现如下问题：1.轴承载荷能力的大小直接影响盘形滚刀的载荷能力，当岩石硬度较大，因为轴承能够承受的载荷较小，导致盾构机无法继续加大推力推进滚刀，滚刀只能在此基础上研磨刀圈，不仅无法有效破岩而且还造成刀圈磨损极易造成刀具的早期失效；2.滚刀内部轴承所受荷载过重造成轴承损坏，导致盘形滚刀无法正常工作，影响破岩效果，拖延施工进度；3.滚刀内部轴承的使用寿命有限，当轴承到达极限运转时间后，需要定期更换，费时费力，增加成本。4.滚刀被动旋转时，刀圈与岩石接触面大，摩擦力大，阻力大，滚刀内部轴承的旋转不够流畅，掘进效率低，而且容易导致滚刀刀圈崩刃、磨损过快等情况发生，大大降低了滚刀的使用寿命。5.滚刀内部轴承更换时，拆装流程繁琐，且轴承内圈需要用到专用台式压力机压出，施工工艺要求较高，要同时确保密封性及转动流畅性，跟换难度大。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明公开提供了一种盘形滚刀的装配方法，通过在滚刀内部使用柱形滚子、球形滚子代替轴承转动，刀轴、刀体直接充当柱形滚子、球形滚子的滚动体，解决延长盘形滚刀使用寿命，免于更换内部轴承的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种盘形滚刀的装配方法，包括以下步骤：

1）.加热封闭端盖，将封闭端盖装配到刀体上，并压实；

2）.在刀体上安装刀圈，刀圈预先加热，使零件内圆受热膨胀涨大后立即装配，待零件冷却后，即能达到过盈配合效果，焊接开口环固定；

3）.封闭端盖与刀体之间夹装浮动密封；将柱形滚子逐一装入刀体内壁的矩形环腔，将密封环座压入刀体；

4）.组装刀轴，将球形滚子顺着刀轴通孔逐一装入刀体内圆形环腔，使用轴孔封堵件将刀轴通孔封堵密封，用锤子或者加长管锁紧；

5）.将扭矩环放在刀圈上，在压机上或者使用轴扳手，检查滚刀扭矩；

6）.用密封测试工具测试气密性；

7）.用漏斗重新装润滑油，或者重新装润滑脂，硅胶填充扳手孔、堵头和螺母间隙位置。

一种盘形滚刀，包括刀体和环绕在所述刀体上的刀圈以及装配在所述刀体中的刀轴；

所述刀体内壁设有矩形环腔以及半圆形环腔；

所述刀轴外壁设有半圆形环腔以及刀轴通孔，所述刀轴通孔贯穿所述刀轴，所述刀轴通孔的一端与设置在所述刀轴外壁上的半圆形环腔连通；

当所述刀轴装配在所述刀体中时，设置在所述刀体内壁的半圆形环腔与设置在所述刀轴外壁的半圆形环腔相配合，共同构成圆形环腔，此时，通过所述刀轴通孔使所述圆形环腔与所述刀轴外部连通；

此时，设置在所述刀体内壁上的矩形环腔与所述刀轴外壁构成闭合腔；

在所述矩形环腔内装配有柱形滚子，通过所述刀轴通孔在所述圆形环腔内转配有球形滚子。

积极效果：本发明用柱形滚子和球形滚子替换刀体内的轴承，能够提高盘形滚刀所能承受的荷载极限，且使其不受轴承载荷极限的影响，延长盘形滚刀的使用寿命，球形滚子曲面受力能够有效分解盘形滚刀工作时所受到的轴向力及径向力，从而能够更流畅的在圆形环腔内旋转，进而使刀圈旋转流畅，破岩效率提高，适宜作为一种盘形滚刀的装配方法应用。

附图说明

图1为现有盘形滚刀主视剖面图；

图2为本发明的主视剖面图；

图3为轴孔封堵件剖视图。

图中，1.刀体，2.刀圈，3.刀轴，31.刀轴通孔，32.挡圈槽，4.柱形滚子，5.球形滚子，6.轴孔封堵件，61.密封槽，62.凹弧面，63.内螺纹，64.溢气孔，7.封闭端盖。

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。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明通过将刀轴与一侧端盖做成一体式，在刀轴上加工出适合球形滚子进入的孔，将球形滚子通过刀轴通孔进入到滚刀内部结构中，球形滚子进去后使用轴孔封堵件封堵刀轴通孔，将刀轴、刀体组合在一起，柱状滚子环绕刀体依次径向排列，安装上浮动密封、锁紧端盖等滚刀其他配件。

据图所示，一种盘形滚刀的装配方法，包括以下步骤：

1）.加热封闭端盖7，将封闭端盖7装配到刀体1上，并压实；

2）.在刀体1上安装刀圈2，刀圈2预先加热，使零件内圆受热膨胀涨大后立即装配，待零件冷却后，即能达到过盈配合效果，焊接开口环固定；

3）.封闭端盖7与刀体1之间夹装浮动密封；将柱形滚子4逐一装入刀体1内壁的矩形环腔，将密封环座压入刀体1；

4）.组装刀轴3，将球形滚子5顺着刀轴通孔31逐一装入刀体1内圆形环腔，使用轴孔封堵件6将刀轴通孔31封堵密封，用锤子或者加长管锁紧；

5）.将扭矩环放在刀圈2上，在压机上或者使用轴扳手，检查滚刀扭矩；

6）.用密封测试工具测试气密性；

7）.用漏斗重新装润滑油，或者重新装润滑脂，硅胶填充扳手孔、堵头和螺母间隙位置。

一种盘形滚刀，包括刀体1和环绕在所述刀体1上的刀圈2以及装配在所述刀体1中的刀轴3；所述刀体1内壁设有矩形环腔以及半圆形环腔；所述刀轴3外壁设有半圆形环腔以及刀轴通孔31，所述刀轴通孔31贯穿所述刀轴3，所述刀轴通孔31作为安装球形滚子5的通道，所述刀轴通孔31的一端与设置在所述刀轴3外壁上的半圆形环腔连通；当所述刀轴3装配在所述刀体1中时，设置在所述刀体1内壁的半圆形环腔与设置在所述刀轴3外壁的半圆形环腔相配合，共同构成圆形环腔，此时，通过刀轴通孔31使所述圆形环腔与所述刀轴3外部连通；设置在所述刀体1内壁上的矩形环腔与所述刀轴3外壁构成闭合腔；在所述矩形环腔内装配有柱形滚子4，当所述刀轴3装进刀体1中时，柱形滚子4与刀轴3接触，在所述矩形环腔内装配有柱形滚子4，在所述圆形环腔内通过所述刀轴通孔31转配有球形滚子5。

所述柱形滚子4及球形滚子5为实心件选用钢材质，用滚子替换刀体1内的轴承，更够提高盘形滚刀所能承受的荷载极限，且使其不受轴承载荷极限的影响，球形滚子5曲面受力，能够有效分解盘形滚刀工作时所受到的轴向力及径向力，从而能够更流畅的在圆形环腔内旋转。进而使刀圈旋转流畅，破岩效率提高。

所述刀圈2与所述刀体1相对固定，所述刀体1通过柱形滚子4及球形滚子3能够相对于刀轴3旋转，通过刀体1、柱形滚子4、球形滚子3及刀轴3整体安装,共同构成了轴承结构，盘形滚刀使用寿命有效延长，仅需更换刀圈2便可持续使用，安装方便快捷。

在一些实施例中，所述刀轴通孔31倾斜贯穿刀轴3，为球形滚子提供合理的填装位置，方便安装球形滚子5，在所述刀轴通孔31内活动安装有轴孔封堵件6，逐一填装好球形滚子5后，利用轴孔封堵件6将刀轴通孔31封堵；为确保球形滚子旋转流畅，不因轴孔封堵件6卡滞，所述轴孔封堵件6与球形滚子5接触面做凹弧面处理，使球形滚子5减少摩擦阻力，所述刀轴通孔31为阶梯孔，首段通孔的孔内直径大于尾端通孔的孔内直径，且在靠近尾端通孔的首端通孔内设有挡圈槽32装配孔用挡圈，用于安装轴孔封堵件6。

所述轴孔封堵件6端头处设置密封槽61装配密封圈，使球形环腔密闭隔绝外部环境，进而避免外部杂质的侵入使球形滚子6受到损耗；在轴孔封堵件6端头设有内螺纹63，用于推送连接使用；轴孔封堵件6中部设有溢气孔64，便于润滑油中气泡排出，所述轴孔封堵件6尾端与球形滚子5接触面设置凹弧面62，确保球形滚子旋转流畅。

为了使刀体1相对于刀轴3流畅旋转，刀体1内壁的所述矩形环腔的数量设为两个且间隔设置，其中装配有柱形滚子4，所述圆形环腔的数量设为一个，其内装配有球形滚子5。

为了合理分配盘形滚刀受到的荷载，将所述圆形环腔设置在所述两个矩形环腔之间。

所述刀圈2可根据施工需要装配单刃或多刃刀圈。

在本申请公开的实施例中，所述刀轴3的一侧设有环状翼板32，当所述刀轴3安装在刀体1中时，所述环状翼板32起到端盖的作用，将所述刀体1一侧密封，减少装配零件，避免繁琐安装流程，在环状翼板32内侧夹装密封件，使其能够达到更好的密封效果。

为确保装置的密闭性与紧凑性，在所述刀体1的一侧安装有封闭端盖7，在其中夹装有密封件，在刀体另一侧有环状翼板32充当端盖，使盘形滚刀达到密封效果。

在一些实施例中，所述刀轴通孔31从刀轴3上的环形翼板一端连通至半圆形环腔，刀轴通孔倾斜开设的位置使得安装球形滚子装配简单，且不影响正常使用，更进一步的，刀轴倾斜角度在“45°—55°”之间，不对刀轴的整体强度造成影响，本实施例中为刀轴通孔的倾斜角度为“53°”。

在一些实施例中，封闭端盖7安装在所述刀体1的一侧，所述封闭端盖7开设有通孔，所述刀轴3从刀体1的另一侧进入刀体1并穿过封闭端盖7上的通孔并架设在其上，所述刀轴3与所述封闭端盖过盈镶嵌，此时所述封闭端盖7同时起到密封与支撑的作用，为刀轴3的安装提供支撑，也为刀体1相对于刀轴3的旋转提供稳定性。

在一些实施例中，封闭端盖7安装在刀体1的一侧，将所述刀体1的一侧封闭，刀轴3从刀体1的另一侧进入其中。

本发明的特点：

通过刀体1、柱形滚子4、球形滚子3及刀轴3整体安装,共同构成了轴承结构，盘形滚刀使用寿命有效延长，仅需更换刀圈2便可持续使用，安装方便快捷，在刀轴上开设倾斜的刀轴通孔安装球形滚子装配简单，且不影响正常使用，刀轴通孔从刀轴上的环形翼板一端连通至半圆形环腔。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (10)

1.一种盘形滚刀的装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）加热封闭端盖（7），将封闭端盖（7）装配到刀体（1）上，并压实；

2）在刀体（1）上安装刀圈（2），刀圈（2）预先加热，使零件内圆受热膨胀涨大后立即装配，待零件冷却后，即能达到过盈配合效果，焊接开口环固定；

3）封闭端盖（7）与刀体（1）之间夹装浮动密封；将柱形滚子（4）逐一装入刀体（1）内壁的矩形环腔，将密封环座压入刀体（1）；

4）组装刀轴（3），将球形滚子（5）顺着刀轴通孔（31）逐一装入刀体（）1内圆形环腔，使用轴孔封堵件（6）将刀轴通孔（31）封堵密封，用锤子或者加长管锁紧；

5）将扭矩环放在刀圈（2）上，在压机上或者使用轴扳手，检查滚刀扭矩；

6）用密封测试工具测试气密性；

7）用漏斗重新装润滑油，或者重新装润滑脂，硅胶填充扳手孔、堵头和螺母间隙位置。

2.根据权利要求1所述的一种盘形滚刀的装配方法，其特征在于：

一种盘形滚刀包括刀体（1）和环绕在所述刀体（1）上的刀圈（2）以及装配在所述刀体（1）中的刀轴（3）；

所述刀体（1）内壁设有矩形环腔以及半圆形环腔；

所述刀轴（3）外壁设有半圆形环腔以及刀轴通孔（31），所述刀轴通孔（31）贯穿所述刀轴（3），所述刀轴通孔（31）的一端与设置在所述刀轴（3）外壁上的半圆形环腔连通；

当所述刀轴（3）装配在所述刀体（1）中时，设置在所述刀体（1）内壁的半圆形环腔与设置在所述刀轴（3）外壁的半圆形环腔相配合，共同构成圆形环腔，此时，通过所述刀轴通孔（31）使所述圆形环腔与所述刀轴（3）外部连通；

此时，设置在所述刀体（1）内壁上的矩形环腔与所述刀轴（3）外壁构成闭合腔；

在所述矩形环腔内装配有柱形滚子（4），在所述圆形环腔内通过所述刀轴通孔（31）转配有球形滚子（5）。

3.根据权利要求2所述的一种盘形滚刀的装配方法，其特征在于：

所述矩形环腔的数量为两个且间隔设置；所述圆形环腔的数量为一个；所述圆形环腔设置在所述两个矩形环腔之间。

4.根据权利要求2所述的一种盘形滚刀，其特征在于：

所述刀轴通孔（31）为阶梯孔，首端通孔内设有挡圈槽（32）装配孔用挡圈，用于安装轴孔封堵件（6）。

5.根据权利要求2所述的一种盘形滚刀，其特征在于：

所述刀轴通孔（31）从刀轴（3）上的环形翼板一端连通至半圆形环腔，刀轴通孔倾斜角度为45°—55°。

6.根据权利要求4所述的一种盘形滚刀，其特征在于：

所述轴孔封堵件（6）端头处设置密封槽（61）装配密封圈，在轴孔封堵件（6）尾端设有内螺纹（63），轴孔封堵件（6）中部设有溢气孔（64），所述轴孔封堵件（6）尾端与球形滚子（5）接触面设置凹弧面（62）。

7.根据权利要求2所述的一种盘形滚刀，其特征在于：

所述刀圈（2）为单刃或多刃刀圈。

8.根据权利要求2所述的一种盘形滚刀，其特征在于：

所述刀轴（3）的一侧设有环状翼板（32）。

9.根据权利要求2所述的一种盘形滚刀，其特征在于：

所述刀体（1）的一侧安装有封闭端盖（7）。

10.根据权利要求9所述的一种盘形滚刀，其特征在于：

所述封闭端盖（7）作为所述刀轴（3）的支撑件，使所述刀轴（3）穿过所述封闭端盖（7）并架设在其上；所述封闭端盖（7）将所述刀体（1）的一侧封闭。

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