CN202300413U - 一种正方形掘进机 - Google Patents

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余彬泉
张冠军
张道广
段创峰
朱伯锦
朱晓肆
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Abstract

本实用新型公开了一种正方形掘进机，包括断面呈正方形的掘进机壳体和刀盘；所述的刀盘为1个，由相互夹角呈120°的3根刀排组成，在每两根刀排之间连接有刀圈；在掘进机壳体的隔舱板上设有内齿圈，在内齿圈内设有与其啮合的外齿轮；外齿轮的输出轴与刀盘相连，外齿轮与偏心轴相连，偏心轴与行星减速器相连。行星减速器由电机驱动。与现有技术相比，本实用新型的正方形掘进机的突出优点包括：结构简单，设计巧妙，在做到正方形端面切屑的同时，还具有良好的搅拌性，同时，该刀盘还可以用来组合成大的正方形掘进机、拱形掘进机、任意比例的矩形掘进机，具有很好的实用性，能够产生很好的经济效益和社会效益。

Description

一种正方形掘进机
技术领域
本实用新型涉及一种掘进机，具体涉及一种正方形掘进机及其由若干个正方形掘进机组合而成的矩形、拱形或其他形状的掘进机。 
背景技术
目前，常见的用于正方形、矩形和拱门形断面顶管隧道施工中的掘进机一般是由几个圆形断面刀盘组合而成，它的缺点是不能做到在100％断面中切削，始终存在着切削盲区；还有一种掘进机是由偏心多轴结构的刀盘组成，它能在各种断面形状中实现100％切削，但搅拌性能差，不能完全满足使用需求。 
实用新型内容
实用新型目的：针对现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种正方形掘进机，使其在做到100％端面切屑的同时，具有良好的搅拌性。本实用新型还有一目的，是提供一类有上述正方形掘进机组合而成的多种形状掘进机，以满足不同形状的断面顶管隧道的施工要求。 
技术方案：为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为： 
一种正方形掘进机，包括断面呈正方形的掘进机壳体和刀盘；所述的刀盘为1个，由相互夹角呈120°的3根刀排组成，在每两根刀排之间连接有刀圈；在掘进机壳体的隔舱板上设有内齿圈，在内齿圈内设有与其啮合的外齿轮；外齿轮的输出轴与刀盘相连，外齿轮与偏心轴相连，偏心轴与行星减速器相连。 
所述的刀圈呈弯曲状，沿刀盘中心呈径向向外弧形弯曲。 
在所述的刀盘的背面设有搅拌棒，在刀圈和刀排的正面均设有切削刀。 
所述的内齿圈与外齿轮的齿数比为4∶3。 
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的正方形掘进机的突出优点包括：结构简单，设计巧妙，在做到100％正方形端面切屑的同时，还具有良好的搅拌性，同时，该刀盘还可以用来组合成大的正方形掘进机、拱形掘进机、任意比例的矩形掘进机，具有很好的实用性，能够产生很好的经济效益和社会效益。 
附图说明
图1是正方形掘进机的刀盘主视图； 
图2是正方形掘进机的剖视图； 
图3是由2个刀盘组合成的高宽比为2∶1的矩形掘进机的主视图； 
图4是由2个刀盘组合成的高宽比为1∶2的矩形掘进机的主视图； 
图5是由4个刀盘组合成的大正方形掘进机的主视图； 
图6是由6个刀盘组合成的高宽比为2∶3的矩形掘进机的主视图； 
图7是由6个刀盘组合成的高宽比为3∶4的矩形掘进机的主视图； 
图8是由2个刀盘和1个圆形刀盘组合成的拱形掘进机的主视图； 
图9是由5个刀盘组合成的高宽比为5∶6的矩形掘进机的主视图。 
具体实施方式
下面结合具体附图对本实用新型做进一步的解释。 
如图1和图2所示，正方形掘进机的壳体1的断面形状为正方形，由隔板5将壳体1分为前端的泥土仓和后端设备仓。在掘进机壳体1的泥土仓内仅设1个刀盘2，刀盘2由相互夹角呈120°的3根刀排3组成，在每两根刀排3之间连接有刀圈4，刀圈4呈弯曲状，沿刀盘2中心呈径向向外弧形弯曲。在掘进机壳体1的隔舱板5上设有内齿圈6，在内齿圈6内设有与其啮合的外齿轮7；外齿轮7的输出轴8与刀盘2相连，外齿轮7与偏心轴9相连，偏心轴9与行星减速器12，行星减速器12由电机驱动13。在刀盘2的背面设有搅拌棒11，在刀圈4和刀排3的正面均设有切削刀10。在后端出土仓内设有螺旋输送机14，螺旋输送机14有两台，分别设置在掘进机下部的两侧。 
当电动机13得电旋转，通过行星减速器12减速后就带动偏心轴9一起旋转。与此同时，偏心轴9带动外齿轮7在沿内齿圈6公转的同时也做自转，不过两者的旋转方向是相反的，带动刀盘2旋转，切削刀10不停的进行切削，搅拌棒11进行不断的搅拌。 
为了让掘进机1的刀盘2在旋转过程中切削出正方形断面来，其各个零件的参数必须按一下数据选取：首先是选取一个正方形，以正方形的中心为圆心设置一个内齿圈6，再设置一个与内齿圈6有一个偏心量e且与内齿圈6相啮合的外齿轮7，内齿圈6与外齿轮7的齿数比必须为4∶3；最后，以正方形底边到外齿轮7的中心距离为刀盘2的一个刀排3的长度，然后按120°均布设置三根刀排3。再以正方形顶边到外齿轮中心为的距离R为半径作一个圆，再分别从三根刀 排3的顶点向该圆作六条切线，剪去多余的圆弧后就构成了刀盘轮廓线。该刀盘轮廓线在外齿轮7沿内齿圈6作公转的同时又作自转，其所形成的轨迹就是正方形。按刀盘轮廓线所设计的刀盘在掘进过程中所挖成的隧洞就是一个正方形。 
可通过采用多台、大小不等的正方形掘进机刀盘组合成各种高宽比、各种规格的矩形掘进机。如图3所示，为用两台同样规格的正方形掘进机刀盘按垂直方向组合而成矩形掘进机，它的高宽比为2∶1。如图4所示，为用两台同样规格的正方形掘进机刀盘按水平方向组合而成矩形掘进机，它的高宽比为1∶2。如图5所示，为由4台相同规格中型正方形掘进机刀盘组合而成的大型正方形掘进机。如图6所示，为用6台同样规格的正方形掘进机刀盘按垂直和水平方向组合而成矩形掘进机，它的高宽比为2∶3。如图7所示，为用2台大、3台小不同规格的正方形掘进机刀盘按垂直和水平方向组合而成矩形掘进机，它的高宽比为5∶6。如图7所示，为用2台大、4台小不同规格的正方形掘进机刀盘按垂直和水平方向组合而成矩形掘进机，它的高宽比为3∶4。如图8所示，为用2台相同规格的正方形掘进机刀盘按水平方向组合，同时，又在它们的上部设有一个向前伸出一定距离的圆形刀盘，由这三个刀盘共同组合成一个拱门形掘进机。图9是用2台大、3台小不同样规格的正方形掘进机刀盘按垂直和水平方向组合而成矩形掘进机，它的高宽比为5∶6。 

Claims (4)

1.一种正方形掘进机，包括断面呈正方形的掘进机壳体（1）和刀盘（2）；其特征在于：所述的刀盘（2）为1个，由相互夹角呈120°的3根刀排（3）组成，在每两根刀排（3）之间连接有刀圈（4）；在掘进机壳体（1）的隔舱板（5）上设有内齿圈（6），在内齿圈（6）内设有与其啮合的外齿轮（7）；外齿轮（7）的输出轴（8）与刀盘（2）相连，外齿轮（7）与偏心轴（9）相连，偏心轴（9）与行星减速器（12）相连。
2.根据权利要求1所述的正方形掘进机，其特征在于：所述的刀圈（4）呈弯曲状，沿刀盘（2）中心呈径向向外弧形弯曲。
3.根据权利要求1所述的正方形掘进机，其特征在于：在所述的刀盘（2）的背面设有搅拌棒（11），在刀圈（4）和刀排（3）的正面均设有切削刀（10）。
4.根据权利要求1所述的正方形掘进机，其特征在于：所述的内齿圈（6）与外齿轮（7）的齿数比为4：3。
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