CN210622806U - 一种盾构机用滚刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾构机用滚刀，属于盾构机刀具技术领域，滚刀包括滚刀芯轴、刀体和端盖，刀体套设在滚刀芯轴的轴颈上，端盖设有两个，两个端盖分别套设在滚刀芯轴上且位于刀体的两侧,端盖的端面与刀体的端面之间设有承受轴向载荷的端面滑动轴承，端面滑动轴承分别与端盖和刀体滑动连接，刀体与滚刀芯轴的轴颈之间设有承受径向载荷的轴瓦，轴瓦与滚刀芯轴滑动连接。本滚刀在径向承载采用滑动式轴瓦，轴向承载采用端面滑动轴承的方式，承载能力是传统圆锥滚子轴承结构滚刀的数倍。因此能够在刀体上设置多个刀刃，保证了每个刀刃都具有足够的破岩压力，多个刀刃的设计能够在硬岩工况下有更高的破岩效率，提高了盾构施工效率，缩短了施工工期。

Description

一种盾构机用滚刀

技术领域

本实用新型涉及盾构机刀具技术领域，具体是涉及一种盾构机用滚刀。

背景技术

盾构机作为一种先进、高效、环保的隧道掘进施工高端装备，以其自动化程度高、掘进效率高、施工安全、对周围岩层扰动小等优点成为城市地铁、公路、市政管廊、水利水电等工程隧道掘进施工的首选装备。而盾构刀具作为盾构机的“牙齿”，安装在刀盘面板上，按不同轨迹半径凸前布置，直接与岩土接触，是盾构机掘进施工的关键部件。

盾构机滚刀是一种破岩刀具，主要通过刀刃对岩层的滚动碾压作用挤压破碎岩石，盾构机滚刀性能的好坏直接决定了盾构机的破岩效率。现在市场上广泛应用的盾构机滚刀的标准结构，是将两套圆锥滚子轴承背靠背安装在同一个刀体的内腔中，刀刃装配在刀体外圆上。工作时刀轴不动，刀刃随刀体以及轴承外圈一起绕刀轴转动，同时滚刀随刀盘绕刀盘中心公转，以达到破碎岩石的目的。

然而现有结构的滚刀普遍存在以下缺陷：一、受圆锥滚子轴承的承载能力的限制，决定了滚刀的承载能力；因为滚刀的承载能力固定，在硬岩工况下，只能采用单刀刃的切削结构，导致在硬岩工况，滚刀的破岩效率比较差。同时在承载较大或冲击载荷较大的工况环境里，易出现因滚刀变形、崩碎、断裂而导致滚刀损坏失效的问题。二、滚刀的刀体和刀刃采用装配式分体设计，刀体和刀刃分体式过盈连接内应力导致的滚刀强度下降，稳定性较差，从而导致滚刀被迫停止工作，降低了滚刀的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术中的盾构机滚刀受圆锥滚子轴承的承载能力的限制，滚刀的承载能力固定，在硬岩工况下，只能采用单刀刃的切削结构，导致在硬岩工况，滚刀的破岩效率比较差的不足，提供一种盾构机用滚刀。

本实用新型提供一种盾构机用滚刀，所述滚刀包括滚刀芯轴、刀体和端盖，所述刀体套设在滚刀芯轴的轴颈上，所述端盖设有两个，两个端盖分别套设在滚刀芯轴上且位于刀体的两侧；

所述端盖的端面与刀体的端面之间设有承受轴向载荷的端面滑动轴承，所述端面滑动轴承分别与端盖和刀体滑动连接；

所述刀体与滚刀芯轴的轴颈之间设有承受径向载荷的轴瓦，所述轴瓦与滚刀芯轴滑动连接。

优选方案：所述刀体的外圆上设有多个刀刃，所述多个刀刃沿刀体的轴向方向间隔排列，所述多个刀刃与刀体为一体成型结构。

优选方案：所述端面滑动轴承为圆环形片状结构，所述端面滑动轴承套设在滚刀芯轴的轴颈上；

所述轴瓦为中空的管状结构，所述轴瓦套设在滚刀芯轴的轴颈上，所述轴瓦与刀体过盈连接。

优选方案：所述滚刀芯轴的两端设有轴承压力平衡系统，所述滚刀芯轴内开设有润滑通道，所述轴承压力平衡系统与润滑通道连通，所述轴承压力平衡系统向润滑通道内通入润滑剂，所述润滑通道向端面滑动轴承和轴瓦提供润滑剂。

优选方案：所述端盖的端面与刀体的端面之间还设有浮动密封，所述端盖与刀体通过螺纹固定连接。

优选方案：所述刀刃设有三个，三个刀刃沿刀体的轴向方向间隔均布排列。

优选方案：所述滚刀芯轴的轴颈的径向方向开设有多个润滑孔，所述端面滑动轴承的端面开设有多个通油槽。

优选方案：所述轴瓦和端面滑动轴承为轴承合金材料。

优选方案：所述浮动密封为双金属浮动油封，所述双金属浮动油封包括左橡胶圈、左金属密封环、右橡胶圈和右金属密封环，所述左橡胶圈和左金属密封环与端盖相对静止连接，所述右橡胶圈和右金属密封环与刀体相对静止连接，所述左金属密封环与右金属密封环相对转动连接。

优选方案：所述轴瓦向刀体的两侧方向延伸。

在上述技术方案的基础上，与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1)本实用新型的盾构机用新型滚刀，滚刀在端盖的端面与刀体的端面之间设有承受轴向载荷的端面滑动轴承，在刀体与滚刀芯轴的轴颈之间设有承受径向载荷的轴瓦。本滚刀在径向承载采用滑动式轴瓦，轴向承载采用端面滑动轴承的方式，承载能力是传统圆锥滚子轴承结构滚刀的数倍。因此能够在刀体上设置多个刀刃，保证了每个刀刃都具有足够的破岩压力，多个刀刃的能够在硬岩工况下有更高的破岩效率，提高了盾构施工效率，缩短了施工工期。

2)本实用新型的盾构机用新型滚刀，在刀体的外圆上设有多个刀刃，多个刀刃沿刀体的轴向方向间隔排列，且多个刀刃与刀体为一体成型结构。刀刃和刀体采用一体式结构，避免了分体式的刀刃和刀体过盈连接内应力导致的滚刀强度下降，一体式结构设计节约了空间，使得刀体内孔尺寸可以设计得更大，从而可以容纳更大直径的轴瓦，更大的轴瓦意味着滚刀具有更高的承载力，提高滚刀的结构强度，提高了滚刀的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构剖视图。

附图标记：1-轴承压力平衡系统，2-滚刀芯轴，3-端盖，4-端面滑动轴承，5-浮动密封，6-轴瓦，7-刀刃，8-刀体，9-润滑通道。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供本实用新型一种盾构机用滚刀，所述滚刀包括滚刀芯轴2、刀体8和端盖3，刀体8与滚刀轴心2同轴设置且套设在滚刀芯轴2的轴颈上，端盖3设有两个，两个端盖3分别套设在滚刀芯轴2上且位于刀体8的两侧。

位于刀体8左侧端盖3的端面与刀体8的左端面之间设有承受轴向载荷的端面滑动轴承4，位于刀体8右侧端盖3的端面与刀体8的右端面之间也设有承受轴向载荷的端面滑动轴承4。该端面滑动轴承4为圆环形片状结构，端面滑动轴承4套设在滚刀芯轴2的轴颈上，该端面滑动轴承4分别与端盖3和刀体8滑动浮动连接，端面滑动轴承4旋转时，端盖3和端面滑动轴承4之间、端面滑动轴承4和刀体8的端面之间相对旋转运动，这种滑动浮动的装配关系使得端盖3、端面滑动轴承4、刀体8之间的旋转速度减少，减少机械磨损。

在刀体8与滚刀芯轴2的轴颈之间设有承受径向载荷的轴瓦6，轴瓦6为中空的管状结构，轴瓦6套设在滚刀芯轴2的轴颈上，轴瓦6向刀体8的两侧方向延伸。该轴瓦6与滚刀芯轴2滑动连接。轴瓦6与刀体8过盈连接，轴瓦6与刀体8组成相对静止的整体，在与滚刀芯轴2的轴颈共同组成径向承载机构。

工作原理

本实用新型的盾构机用新型滚刀，滚刀在端盖3的端面与刀体8的端面之间设有承受轴向载荷的端面滑动轴承4，在刀体8与滚刀芯轴2的轴颈之间设有承受径向载荷的轴瓦6。本滚刀在径向承载采用滑动式轴瓦6，轴向承载采用端面滑动轴承4的方式。在同等的滚刀尺寸和载荷的条件下，传统的采用圆锥滚子轴承的圆锥滚子内圈与圆锥滚子外圈形成转动副，圆锥滚子轴承的受力面积为多个受力圆锥滚子与圆锥滚子内圈、圆锥滚子外圈的接触面之和，受力面积小，圆锥滚子轴承单位面积的压应力大容易破损。而本结构的轴承与滚刀芯轴2、刀体8和端盖3之间是面面接触，增大了受力面积，单位面积的压应力小，不容易破损，能在更大载荷的工况条件下平稳运行，故本结构的轴承的承载能力是传统圆锥滚子轴承结构滚刀的数倍。因此能够在刀体上设置多个刀刃，保证了每个刀刃都具有足够的破岩压力，多个刀刃的能够在硬岩工况下有更高的破岩效率。

优选实施例方案：所述刀体8的外圆上设有三个刀刃7，当然刀刃7数量也可以是两个或三个以上。所述三个刀刃7沿刀体8的轴向方向间隔排列，该三个刀刃7与刀体8为一体成型结构。刀刃7和刀体8采用一体式结构，避免了分体式的刀刃7和刀体8过盈连接内应力导致的滚刀强度下降，一体式结构设计节约了空间，使得刀体8内孔尺寸可以设计得更大，从而可以容纳更大直径的轴瓦6，更大直径的轴瓦6意味着滚刀具有更高的承载力，提高滚刀的结构强度，提高了滚刀的使用寿命。

优选实施例方案：滚刀芯轴2的两端设有轴承压力平衡系统1，在滚刀芯轴2内开设有润滑通道9，该轴承压力平衡系统1与润滑通道9连通。轴承压力平衡系统1向润滑通道9内通入润滑剂，润滑通道9向端面滑动轴承4和轴瓦6提供润滑剂。滚刀芯轴2的轴颈的径向方向开设有多个润滑孔，在端面滑动轴承4的端面开设有多个通油槽，轴瓦6和端面滑动轴承4的通油槽内注入润滑剂，润滑剂对轴瓦6和端面滑动轴承4的摩擦面进行自润滑，提高端面滑动轴承4和轴瓦6良好的润滑效果，减轻运动部件之间的摩擦力。

优选实施例方案：在端盖3的端面与刀体8的端面之间还设有浮动密封5，浮动密封5优选但不限于为双金属浮动油封，双金属浮动油封用于密封端盖3与刀体8之间的连接面。双金属浮动油封包括左橡胶圈、左金属密封环、右橡胶圈和右金属密封环，左橡胶圈和左金属密封环与端盖3相对静止连接，右橡胶圈和右金属密封环与刀体8相对静止连接，左金属密封环与右金属密封环相对转动连接。防止外部的杂质进入滚刀内部和滚刀内部的润滑剂流出滚刀外。双金属浮动油封的左金属密封环与右金属密封环之间发生相对旋转运动。双金属浮动油封密封效果好，摩擦阻力小，使用寿命长。该端盖3与刀体8通过螺纹固定连接，端盖3与刀体8在滚刀轴心2上同步转动。

优选实施例方案：轴瓦6和端面滑动轴承4为轴承合金材料。轴瓦6和端面滑动轴承4采用轴承合金材料在于轴承合金又称铜合金，主要是铜、锡、铅、锑或其它金属的合金，由于其摩擦系数小、耐磨性好、塑性高、跑合性能好、导热性好和抗胶和性好及与油的吸附性好，故适用于重载工况条件下稳定工作。

本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种盾构机用滚刀，所述滚刀包括滚刀芯轴(2)、刀体(8)和端盖(3)，所述刀体(8)套设在滚刀芯轴(2)的轴颈上，所述端盖(3)设有两个，两个端盖(3)分别套设在滚刀芯轴(2)上且位于刀体(8)的两侧，其特征在于：

所述端盖(3)的端面与刀体(8)的端面之间设有承受轴向载荷的端面滑动轴承(4)，所述端面滑动轴承(4)分别与端盖(3)和刀体(8)滑动连接；

所述刀体(8)与滚刀芯轴(2)的轴颈之间设有承受径向载荷的轴瓦(6)，所述轴瓦(6)与滚刀芯轴(2)滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述刀体(8)的外圆上设有多个刀刃(7)，所述多个刀刃(7)沿刀体(8)的轴向方向间隔排列，所述多个刀刃(7)与刀体(8)为一体成型结构。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述端面滑动轴承(4)为圆环形片状结构，所述端面滑动轴承(4)套设在滚刀芯轴(2)的轴颈上；

所述轴瓦(6)为中空的管状结构，所述轴瓦(6)套设在滚刀芯轴(2)的轴颈上，所述轴瓦(6)与刀体(8)过盈连接。

4.根据权利要求1所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述滚刀芯轴(2)的两端设有轴承压力平衡系统(1)，所述滚刀芯轴(2)内开设有润滑通道(9)，所述轴承压力平衡系统(1)与润滑通道(9)连通，所述轴承压力平衡系统(1)向润滑通道(9)内通入润滑剂，所述润滑通道(9)向端面滑动轴承(4)和轴瓦(6)提供润滑剂。

5.根据权利要求1所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述端盖(3)的端面与刀体(8)的端面之间还设有浮动密封(5)，所述端盖(3)与刀体(8)通过螺纹固定连接。

6.根据权利要求2所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述刀刃(7)设有三个，三个刀刃(7)沿刀体(8)的轴向方向间隔均布排列。

7.根据权利要求3所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述滚刀芯轴(2)的轴颈的径向方向开设有多个润滑孔，所述端面滑动轴承(4)的端面开设有多个通油槽。

8.根据权利要求3所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述轴瓦(6)和端面滑动轴承(4)为轴承合金材料。

9.根据权利要求5所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述浮动密封(5)为双金属浮动油封，所述双金属浮动油封包括左橡胶圈、左金属密封环、右橡胶圈和右金属密封环，所述左橡胶圈和左金属密封环与端盖(3)相对静止连接，所述右橡胶圈和右金属密封环与刀体(8)相对静止连接，所述左金属密封环与右金属密封环相对转动连接。

10.根据权利要求1所述的一种盾构机用滚刀，其特征在于：所述轴瓦(6)向刀体(8)的两侧方向延伸。

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