CN201843620U - 顶管掘进机的切削刀盘 - Google Patents

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葛以衡
张振
陈佳璋
朱继文
葛金科
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Abstract

本实用新型涉及地下工程施工机械领域，具体涉及一种顶管掘进机的切削刀盘，该刀盘采用主轴连接支撑，切削刀盘面板上布置薄壳式主切削刀，在主切削刀之间安装破碎型撕裂刀，切削刀盘面板外沿设置边缘超挖刀，中心部位设置中心刀盘，本实用新型结构简单、受力合理、掘进效率高、施工成本低，可实现对土体的全断面切削，泥水压力平衡，对周围土体扰动小，适宜于对含有砂砾和礓化硬质等软土复杂地层条件下的掘进施工。

Description

顶管掘进机的切削刀盘
技术领域
 本实用新型涉及地下工程施工机械领域，具体涉及一种适宜于复杂软土地层条件的泥水平衡的顶管掘进机的切削刀盘。
背景技术
在大刀盘泥水平衡顶管掘进机的设计和施工选择中，为了适应软土地层，例如上海及长三角地区的土层顶管隧道施工要求，常采用大刀盘泥水平衡顶管掘进机。目前施工前的地质资料提供的只是部分的钻探资料，还不能完全准确反映实际地质情况，但是在施工时常常会遇到各种复杂不同的地层，而且不同软土地区的地层变化也较大，经常遇到含有砾石、砂礓以及各种地下障碍物的复杂地层条件。
现有泥水平衡顶管掘进机的切削刀盘结构大多适用于砂土和软土的均匀地层，对砂砾等硬质土层破碎和开挖性能差，而带有破碎功能的顶管掘进机适用于岩盘等硬质地层，在软土地层中使用效果会适得其反。所以，研究一种适用于如上海及长三角软土地区复杂地层条件下的顶管掘进机刀盘结构是泥水平衡顶管掘进机设计中迫切解决的技术问题。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种顶管掘进机的刀盘切削破碎装置，要进一步降低成本，克服现有技术缺点，提供一种结构简单实用，性能可靠的刀盘结构，并能在含砂砾、礓化等复杂地层条件下仍能顺利施工的技术问题。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
一种顶管掘进机的切削刀盘，所述切削刀盘采用面板式结构，切削刀盘表面设有进泥开口，所述刀盘支撑采用主轴支撑，所述刀盘位于主轴前端，其特征在于所述刀盘面板上均匀对称固定设置有若干薄壳式主切削刀，所述主切削刀与主切削刀之间设置安装有破碎型撕裂刀，所述刀盘的面板外沿均匀设置若干边缘刀，位于所述刀盘的面板中心部位设置有中心刀盘。
所述主切削刀沿径向排列对称设置。
所述撕裂刀径向布置在主切削刀与主切削刀之间，每个刀盘面板截线上不少于2把。
所述主切削刀在所述刀盘面板上的安装高度不大于所述撕裂刀在所述刀盘面板上的安装高度。
所述刀盘面板上的进泥开口率为20%-30%。
所述刀盘面板上的进泥开口沿径向排列设置，每一排列中，开口大小由内向外逐渐扩大。
本实用新型的优点是：
1、采用面板式全断面切削刀盘，通过合理的刀具选择和布置，以及高性能撕裂刀的增设，大大提高了设备应对含砂砾和礓化硬质等软土复杂地层的开挖性能和破碎能力。
2、渐变进泥开口设置和合适的开口率，配置泥水改良材料的注入口及刀盘背面搅拌装置，有利于于提高泥水的流动性和开挖面的土体稳定性。
附图说明
图1是本实用新型安装在顶管机的纵剖视示意图；
图2是本实用新型刀盘面板结构示意图；
图3是本实用新型主刀头结构示意图；
图4是本实用新型撕裂刀头结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-4所示，标号1-15分别表示：切削刀盘面板1、切削刀头2、泥水仓3、主轴4、行星减速器5、主驱动马达6、薄壳式主切削刀7、边缘超挖刀8、撕裂刀9、中心刀盘10、进泥开口11、主切削刀YG8硬质合金刀齿12、主切削刀刀座13、撕裂刀YG8硬质合金刀齿14、撕裂刀刀座15。
本实施例切削刀盘采用面板式结构，刀盘支撑采用中心轴（即主轴4）支撑，由主驱动装置带动主轴4旋转，主轴4前端连接切削刀盘面板1，切削刀盘面板1上布置薄壳式主切削刀7，主切削刀7之间加装破碎型撕裂刀9，中心部位设置中心刀盘10，刀盘面板外沿设置边缘超挖刀8。
如图1所示，这种泥水平衡顶管掘进机的切削刀盘装置，由动力机构主驱动马达6经过行星减速器5减速后，带动主轴4旋转，切削刀盘面板1采用中心轴支撑方式连接于主轴4头部，切削刀盘面板1上沿径向对称加装三种不同类型的切削刀。
参见图1、图2所示，切削刀盘面板1是全断面切削刀盘，切削刀盘上装有主切削刀7，主切削刀7径向对称布置，外周刀头数量比内周刀头数量多50%-60%。主切削刀7刀头之间间隔安装撕裂刀9，每个截线上布置3把，撕裂刀9高出主切削刀7刀头1-2cm。刀盘面板周边布置12把边缘超挖刀8负责周边土体刮削，刀盘面板中部布置有中心刀盘10。本实施例涉及切削刀盘可做到应对各类复杂软土地层的全断面切削，可减少刀头磨耗，加大开挖性能和破碎能力，切削后的土体通过进泥开口11进入泥水仓3，进泥开口率为20%，泥水仓内可达到泥水压力平衡，从而减少施工对周边环境的扰动。
参见图3、图4所示，主切削刀刀座13上安装主切削刀YG8硬质合金刀齿12，撕裂刀刀座15上安装撕裂刀YG8硬质合金刀齿14，图中阴影部分为高强度硬质碳化钨质合金刀齿，白色部分为高强度硬质钢。撕裂刀9合金刀齿14常温硬度高于主切削刀7合金刀齿12，撕裂刀9的数量可根据软土地层中砾石、砂礓等含量高低调整，其高度比主切削刀7高，撕裂刀9硬度大，抗冲击能力强，在切削刀盘旋转切削土体过程中，撕裂刀9事先切削土层中砂砾等障碍物，破碎效率高，同时保护主切削刀，增强了切削刀盘的切削能力和耐磨耗性能。
刀具配置具有一定的能力储备，每个截线上至少布置两把刀具，周边刀具相对布置较多。考虑刀盘的正反旋转切削，刀具对称布置。刀具一般采用螺栓固定便于更换。主切削刀7突出刀盘面板高度3-4cm，撕裂刀9突出刀盘面板高度5-6cm，超前切削土体并保护主切削刀，边缘超挖刀8伸出刀盘面板外沿1-2cm。
其要点是，刀具的布置充分考虑刀盘的受力性能，力求刀径向载荷的合力通过刀盘的中心，使主轴承受力状况良好。考虑到刀盘的受力均匀性，刀具布置应具有对称性。刀具的固定点在切削轮面上形成螺旋线，这样在开挖时刀具可以相互支撑。
上述切削刀盘上进泥开口11大小由内向外逐渐扩大，进泥开口11开口量为60-80mm，开口率是20%-30%。

Claims (6)

1.一种顶管掘进机的切削刀盘，所述切削刀盘采用面板式结构，切削刀盘表面设有进泥开口，所述刀盘支撑采用主轴支撑，所述刀盘位于主轴前端，其特征在于所述刀盘面板上均匀对称固定设置有若干薄壳式主切削刀，所述主切削刀与主切削刀之间设置安装有破碎型撕裂刀，所述刀盘的面板外沿均匀设置若干边缘刀，位于所述刀盘的面板中心部位设置有中心刀盘。
2.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机的切削刀盘，其特征在于所述主切削刀沿径向排列对称设置。
3.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机的切削刀盘，其特征在于所述撕裂刀径向布置在主切削刀与主切削刀之间，每个刀盘面板截线上不少于2把。
4.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机的切削刀盘，其特征在于所述主切削刀在所述刀盘面板上的安装高度不大于所述撕裂刀在所述刀盘面板上的安装高度。
5.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机的切削刀盘，其特征在于所述刀盘面板上的进泥开口率为20%-30%。
6.根据权利要求1所述的一种顶管掘进机的切削刀盘，其特征在于所述刀盘面板上的进泥开口沿径向排列设置，每一排列中，开口大小由内向外逐渐扩大。
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