CN210598978U - 多段曲面盾构刀盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多段曲面盾构刀盘，包括刀盘主体和中心鱼尾刀，所述中心鱼尾刀位于刀盘主体的中心，刀盘主体和中心鱼尾刀之间通过多条曲面刀梁连接，多条曲面刀梁以中心鱼尾刀为圆心呈环形均布在刀盘主体和中心鱼尾刀之间的环形区域内；曲面刀梁向与中心鱼尾刀和刀盘主体切割面朝向相同的一面拱起形成多段曲面。本实用新型盾构刀梁为多段曲面结构，使安装在上面的刀具包络线呈多段曲面状，将掌子面土体分成不同的应力状态区域，实现刀盘切削能力与地层切削难度相匹配，达到刀盘等量磨损的目的，避免土体重复破碎和刀盘偏磨现象的发生，可以延长刀盘寿命和提高掘进效率，减少更换刀具次数，节约施工成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土掘进及隧道建设领域，尤其涉及一种多段曲面多段曲面盾构刀盘。
背景技术
目前，我国城市轨道交通建设正面临着史无前例的高潮，伴随我国城镇化进程的加速发展，城市轨道交通建设环境日益复杂，盾构法施工已成为轨道交通建设的首选方案和主流方法。盾构施工时经常会遇到砂卵石地层，砂卵石地层具有松散易坍塌、渗透性高、卵石可以硬度高研磨性强等特征。现有盾构刀盘在砂卵石地层中掘进时，存在刀具磨损快和偏磨等问题，一旦出现刀具磨损严重后就需要人员进入土压仓更换刀具，除花费巨大外还会影响施工进度。对于平面刀盘，由于掌子面土体都处于半无限体状态，各处切削难度相同，土体切削难度与刀盘切削能力不匹配，会导致刀盘中心切削慢边缘切削快，边缘处土体会发生重复破碎导致掘进速度慢刀具磨损严重等问题。
实用新型内容
针对上述现有技术中的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种防偏磨的多段曲面盾构刀盘。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多段曲面盾构刀盘，包括刀盘主体和中心鱼尾刀，所述中心鱼尾刀位于刀盘主体的中心，刀盘主体和中心鱼尾刀之间通过多条曲面刀梁连接，多条曲面刀梁以中心鱼尾刀为圆心呈环形均布在刀盘主体和中心鱼尾刀之间的环形区域内；曲面刀梁向与中心鱼尾刀和刀盘主体切割面朝向相同的一面拱起形成曲面。
优选地，曲面刀梁的拱面上沿其走向分布有一列楔形撕裂刀，相邻楔形撕裂刀之间的间距从曲面刀梁与中心鱼尾刀连接的一端向另一端依次减小。
优选地，还包括圆形横梁，所述圆形横梁位于所述环形区域内，在所述圆形横梁和刀盘主体之间跨接有多块曲面扇形面板，多块扇形曲面板之间呈环形均匀分布。
优选地，在所述曲面刀梁的两侧面各设置有一列刮刀，两侧的刮刀与拱面的楔形撕裂刀一一对应。
优选地，所述扇形曲面板与曲面刀梁朝同一方向弯曲，扇形曲面板板面较大的一端与刀盘主体连接，另一端与环形横梁连接；在所述曲面扇形板上分布有耐磨楔形块。
优选地，扇形曲面板板面较大一端上的耐磨楔形块比较小一端上的耐磨楔形块小。
优选地，在扇形曲面板板面较大一端的边缘倾斜设置有多个滚刀，所述滚刀的朝向刀盘主体外侧倾斜。
优选地，所述中心鱼尾刀包括刀座，竖直设置在刀座上的三角形尖刃，在三角形尖刃的两侧分别设置有一列刮刀，刮刀贴合三角形尖刃的刃板设置。
优选地，所述扇形曲面板上开有容置滚刀的刀槽，滚刀的刀刃突出刀槽，沿滚刀倾斜方向在刀槽上加工有一盖板，所述盖板外侧设置有耐磨楔形块。
优选地，所述刮刀包括固定块和一体成型于固定块上的刮刃；曲面刀梁两侧刮刀的刮刃具有朝向远离曲面刀梁方向倾斜的刃面；三角形尖刃两侧刮刀的刮刃具有朝向远离三角形尖刃方向倾斜的刃面。
与现有技术相比，本实用新型实施例至少具有以下优点：
(1)盾构刀梁为多段曲面结构，使安装在上面的刀具包络线呈多段曲面状，将掌子面土体分成不同的应力状态区域，实现刀盘切削能力与地层切削难度相匹配，达到刀盘等量磨损的目的，避免土体重复破碎和刀盘偏磨现象的发生，可以延长刀盘寿命和提高掘进效率，减少更换刀具次数，节约施工成本。
(2)刀具在刀梁上的布置是非均匀的，在磨损严重的边缘区布置密度大，在靠近中心区布置密度小，进一步减轻刀盘偏磨。
(3)多段曲面结构刀盘与地层接触面积更大，作用在单位面积上的力就越小，有利于减缓刀盘的磨损，延长刀盘的寿命。
附图说明
图1为本实用新型多段曲面盾构刀盘防偏磨的原理示意图；
图2为本实用新型多段曲面盾构刀盘的立体结构示意图；
图3为本实用新型多段曲面盾构刀盘结构的主视图；
图4为图3中A-A向的剖面结构示意图；
图5为本实用新型多段曲面盾构刀盘的中心鱼尾刀的结构示意图；
图6为本实用新型多段曲面盾构刀盘的曲面刀梁的结构示意图；
图7为本实用新型多段曲面盾构刀盘的扇形曲面板的结构示意图。
图中，1、刀盘主体；2、曲面刀梁；3、中心鱼尾刀；4、环形横梁；5、扇形曲面板；6、楔形撕裂刀；7、刮刀；8、滚刀；9、耐磨楔形块；10、三角形尖刃；11、盖板；。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
如图3和图4所示，一种多段曲面盾构刀盘，包括刀盘主体1和中心鱼尾刀3，中心鱼尾刀3位于刀盘主体1的中心，刀盘主体1和中心的中心鱼尾刀3之间通过多条曲面刀梁2连接，多条曲面刀梁2以中心鱼尾刀3为圆心呈环形均布在刀盘主体1和中心鱼尾刀3之间的环形区域内；曲面刀梁2向与中心鱼尾刀3和刀盘主体1切割面朝向相同的一面拱起形成多段曲面。
如图2和图3所示，曲面刀梁2的拱面上沿其走向分布有一列楔形撕裂刀6，相邻楔形撕裂刀6之间的间距从曲面刀梁2与中心鱼尾刀3连接的一端向另一端依次减小。
如图2所示，为了减小刀盘开口率同时为了增加盾构刀盘的有效切割面，还包括圆形横梁，圆形横梁位于环形区域内，在圆形横梁和刀盘主体1之间跨接有多块曲面扇形面板，多块扇形曲面板5之间呈环形均匀分布。
如图6所示，在曲面刀梁2的两侧面各设置有一列刮刀7，两侧的刮刀7与拱面的楔形撕裂刀6一一对应。
如图2和图7所示，扇形曲面板5与曲面刀梁2朝同一方向弯曲，扇形曲面板5板面较大的一端与刀盘主体1连接，另一端与环形横梁4连接；在曲面扇形板上分布有耐磨楔形块9。
扇形曲面板5板面较大一端上的耐磨楔形块9比较小一端上的耐磨楔形块9小。
在扇形曲面板5板面较大一端的边缘倾斜设置有多个滚刀8，滚刀8的朝向刀盘主体1外侧倾斜。
如图2和图5所示，中心鱼尾刀3包括刀座，竖直设置在刀座上的三角形尖刃10，在三角形尖刃10的两侧分别设置有一列刮刀7，刮刀7贴合三角形尖刃10的刃板设置。
扇形曲面板5上开有容置滚刀8的刀槽，滚刀8的刀刃突出刀槽，沿滚刀8倾斜方向在刀槽上加工有一盖板11，盖板11外侧设置有耐磨楔形块9。
刮刀7包括固定块和一体成型于固定块上的刮刃；曲面刀梁2两侧刮刀7的刮刃具有朝向远离曲面刀梁2方向倾斜的刃面；三角形尖刃10两侧刮刀7的刮刃具有朝向远离三角形尖刃10方向倾斜的刃面。
本实施例中的多段曲面盾构刀盘能够有效避免偏磨的原理如下：
如图1所示，多段曲面盾构刀盘将掌子面(掌子面又称礃子面，是坑道施工中的一个术语。即开挖坑道，如采煤、采矿或隧道工程中不断向前推进的工作面)土体的状态对称地分为三个区域：区域I，土体处于无限体状态，切削难度最大；区域II，土体处于半无限体状态，切削难度较大；区域III，土体处于自由面状态，切削难度最小。刀盘在旋转切割土体时，半径越大线速度就越大，切削能力也就越强。对于多段曲面盾构刀盘，边缘处土体切削难度最大，而刀盘在该处的切削能力最强，中心处土体切削难度最小，但刀盘线速度也最小，土体切削难度与刀盘切削能力相匹配，这就实现了刀盘等量磨损，可以避免刀具偏磨。
如图2所示，在刀盘主体1上呈放射状均匀布置有6条曲面刀梁2，在中心位置通过中心鱼尾刀3连接各曲面刀梁2。为增加曲面刀梁2的强度，在刀盘主体1和中心鱼尾刀之间设置有环形横梁4，并且将曲面刀梁2与环形横梁4连接。为减小刀盘开口率，在两条曲面刀梁2之间设置有曲面扇形面板，曲面扇形面板的一端与刀盘主体1连接，另一端与环形横梁4连接。在每条曲面刀梁2的拱面面都安装有一列共计6个楔形撕裂刀6，为增强边缘楔形撕裂刀6的耐磨性，楔形撕裂刀6的间距从中心到边缘越来越小。在每条曲面刀梁2的两侧都安装有刮刀7，刮刀7的间距也是从中心到边缘越来越小，与楔形撕裂刀6保持一致。为进一步加强盾构刀盘边缘的切削能力，在曲面扇形面板上安装有两具外扬的滚刀8。为增强曲面扇形面板的耐磨性，在表面镶有耐磨楔块。为保护中心的中心鱼尾刀3，在中心鱼尾刀3的的刀座上安装有三角形尖刃10和位于三角形尖刃10刃面两侧的刮刀7。安装在曲面刀梁2上的所有刀具(楔形撕裂刀6以及两侧的刮刀7)最终形成如图1中所示的刀盘刀具包络线，最终实现土体切削难度与刀盘切削能力的匹配，达到刀盘等量磨损的目的。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多段曲面盾构刀盘，包括刀盘主体(1)和中心鱼尾刀(3)，所述中心鱼尾刀(3)位于刀盘主体(1)的中心，其特征在于，刀盘主体(1)和中心鱼尾刀(3)之间通过多条曲面刀梁(2)连接，多条曲面刀梁(2)以中心鱼尾刀(3)为圆心呈环形均布在刀盘主体(1)和中心鱼尾刀(3)之间的环形区域内；曲面刀梁(2)向与中心鱼尾刀(3)和刀盘主体(1)切割面朝向相同的一面拱起形成多段曲面。
2.根据权利要求1所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，多段曲面刀梁(2)的拱面上沿其走向分布有一列楔形撕裂刀(6)，相邻楔形撕裂刀(6)之间的间距从多段曲面刀梁(2)与中心鱼尾刀(3)连接的一端向另一端依次减小。
3.根据权利要求1所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，还包括圆形横梁，所述圆形横梁位于所述环形区域内，在所述圆形横梁和刀盘主体(1)之间跨接有多块曲面扇形面板，多块扇形曲面板(5)之间呈环形均匀分布。
4.根据权利要求2所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，在所述曲面刀梁(2)的两侧面各设置有一列刮刀(7)，两侧的刮刀(7)与拱面的楔形撕裂刀(6)一一对应。
5.根据权利要求3所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，所述扇形曲面板(5)与多段曲面刀梁(2)朝同一方向弯曲，扇形曲面板(5)板面较大的一端与刀盘主体(1)连接，另一端与环形横梁(4)连接；在所述曲面扇形板上分布有耐磨楔形块(9)。
6.根据权利要求5所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，扇形曲面板(5)板面较大一端上的耐磨楔形块(9)比较小一端上的耐磨楔形块(9)小。
7.根据权利要求5或6所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，在扇形曲面板(5)板面较大一端的边缘倾斜设置有多个滚刀(8)，所述滚刀(8)的朝向刀盘主体(1)外侧倾斜。
8.根据权利要求4所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，所述中心鱼尾刀(3)包括刀座，竖直设置在刀座上的三角形尖刃(10)，在三角形尖刃(10)的两侧分别设置有一列刮刀(7)，刮刀(7)贴合三角形尖刃(10)的刃板设置。
9.根据权利要求7所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，所述扇形曲面板(5)上开有容置滚刀(8)的刀槽，滚刀(8)的刀刃突出刀槽，沿滚刀(8)倾斜方向在刀槽上加工有一盖板(11)；所述盖板(11)外侧设置有耐磨楔形块(9)。
10.根据权利要求8所述的多段曲面盾构刀盘，其特征在于，所述刮刀(7)包括固定块和一体成型于固定块上的刮刃；曲面刀梁(2)两侧刮刀(7)的刮刃具有朝向远离曲面刀梁(2)方向倾斜的刃面；三角形尖刃(10)两侧刮刀(7)的刮刃具有朝向远离三角形尖刃(10)方向倾斜的刃面。
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| CN112145194A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘 |
| CN112360493A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-12 | 安徽唐兴机械装备有限公司 | 一种可伸缩的顶管机刀盘 |
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