CN220267697U - 一种新型盾构机滚刀结构及刀盘 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种新型盾构机滚刀结构及刀盘，涉及建筑施工设备技术领域，为了解决盾构机刀盘被岩石卡住的问题，其包括刀筒，所述刀筒内部均为中空结构，所述刀筒内部的开口处转动设置有滚刀，所述刀筒内部设置有用于驱动滚刀运动的驱动机构，所述驱动机构包括驱动轮、转轴和马达，所述转轴转动设置于刀筒内，所述马达连接在转轴上，所述驱动轮外壁开设有驱动槽，所述驱动槽与滚刀的刀圈相配合，所述刀筒内部设置有用于升降转轴位置的升降机构。本申请具有提高刀盘的破岩能力，延长滚刀使用寿命，降低滚刀更换频率的效果。

Description

一种新型盾构机滚刀结构及刀盘

技术领域

本申请涉及建筑施工设备技术领域，尤其是涉及一种新型盾构机滚刀结构及刀盘。

背景技术

盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国，近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。

用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。

盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘，该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面，挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

现有盾构施工过程中存在盾构机刀盘被岩石卡住的问题，滚刀只能在刀盘旋转提供的切向力作用下自转，滚刀出现无法自由旋转的情况，这将会导致滚刀偏磨，不但使得滚刀破岩效果大大降低，而且造成滚刀频繁更换，存在施工效率低、经济性差的问题，故有待改善。

实用新型内容

为了解决盾构机刀盘被岩石卡住的问题，本申请提供一种新型盾构机滚刀结构及刀盘。

本申请提供的一种新型盾构机滚刀结构及刀盘采用如下的技术方案：

一种新型盾构机滚刀结构，包括刀筒，所述刀筒内部均为中空结构，所述刀筒内部的开口处转动设置有滚刀，所述刀筒内部设置有用于驱动滚刀运动的驱动机构，所述驱动机构包括驱动轮、转轴和马达，所述转轴转动设置于刀筒内，所述马达连接在转轴上，所述驱动轮外壁开设有驱动槽，所述驱动槽与滚刀的刀圈相配合，所述刀筒内部设置有用于升降转轴位置的升降机构。

由于现有盾构施工过程中存在盾构机刀盘被岩石卡住的问题，滚刀只能在刀盘旋转提供的切向力作用下自转，滚刀出现无法自由旋转的情况，这将会导致滚刀偏磨，不但使得滚刀破岩效果大大降低，而且造成滚刀频繁更换，存在施工效率低、经济性差的问题；通过采用上述技术方案，滚刀基于刀盘的转动状态具有主动和从动两种工作模式，当刀盘正常工作时，此时滚刀与驱动轮之间处于分离状态，滚刀随着刀盘提供的切向力作用下自转，进行施工；当刀盘被岩石卡住时，升降机构工作，转轴朝向滚刀一侧上升，转轴带动驱动轮上升，直至驱动轮的驱动槽与滚刀刀圈配合，启动马达，驱动轮发生转动，在摩擦力的作用下带动滚刀主动转动，此时滚刀与岩石之间摩擦产生切向力，进而为刀盘提供外加驱动扭矩，实现刀盘辅助脱困；通过刀筒、驱动轮、驱动槽和升降机构的设置，有助于实现滚刀的主动和从动的两种工作模式，可辅助被岩石卡住的刀盘进行脱困，同时降低原有刀盘被岩石卡滞时，滚刀无法自由旋转导致滚刀偏磨的同时影响破岩能力的现象，有助于提高刀盘的破岩能力，延长滚刀使用寿命，降低滚刀更换频率，提高经济效益。

可选的，所述马达与转轴之间设置有用于变速的变速箱。

通过采用上述技术方案，变速箱安装在转轴与马达之间；通过变速箱的设置，能够改变原有的传动比，扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围，可满足滚刀的不同变速需求。

可选的，所述升降机构包括两滑轨、两滑块和用于驱动滑块移动的驱动组件，两所述滑轨分别设置于转轴长度方向的两侧，任一所述滑轨沿刀筒内壁高度方向设置，两所述滑块与两所述滑轨一一对应，所述滑块滑动连接在滑轨上，所述转轴的两端分别转动设置于两滑块上。

通过采用上述技术方案，升降组件包括两滑轨、两滑块和驱动组件组成；当刀盘被岩石卡住时，驱动组件带动滑块移动，滑块滑动在滑轨内，转轴朝向滚刀一侧上升，转轴带动驱动轮上升，直至驱动轮的驱动槽与滚刀刀圈配合，启动马达，驱动轮发生转动，在摩擦力的作用下带动滚刀主动转动，此时滚刀与岩石之间摩擦产生切向力，进而为刀盘提供外加驱动扭矩，实现刀盘辅助脱困；通过两滑轨、两滑块和驱动组件的设置，有助于实现驱动轮的位置变化，使得驱动轮与辊道之间的贴合与分离，升降稳定可靠，从而实现滚刀的主动和从动的两种工作模式。

可选的，每一所述滑块远离滑轨的一端设置有延伸凸块，所述转轴的两端分别转动连接在两延伸凸块上。

通过采用上述技术方案，滑块远离滑轨的一端一体成型延伸凸块；通过延伸凸块的设置，有助于实现对转轴的转动安装。

可选的，所述驱动组件包括升降框架和升降油缸，所述升降油缸铰接设置于刀筒的底壁上，所述升降油缸的输出端与升降框架铰接设置，所述升降框架的两端分别与两滑块相连。

通过采用上述技术方案，驱动组件包括升降框架和升降油缸；当刀盘被岩石卡住时，升降油缸带动升降框架上升，两侧滑块随着升降框架朝向滚刀一侧移动，直至驱动轮的驱动槽与辊道的刀圈配合，升降油缸停止运动并保持此状态，启动马达，驱动轮发生转动，在摩擦力的作用下带动滚刀主动转动，此时滚刀与岩石之间摩擦产生切向力，进而为刀盘提供外加驱动扭矩，实现刀盘辅助脱困；通过升降油缸和升降框架的设置，有助于实现驱动轮的升降功能，承载能力强、占用空间小，能够保证驱动轮稳定完成升降操作。

可选的，所述刀筒的底壁上设置有第一铰接板，所述升降油缸的底部与第一铰接板铰接设置，所述升降框架的底部设置有第二铰接板，所述升降油缸的输出端与第二铰接板铰接设置。

通过采用上述技术方案，第一铰接板焊接固定在刀筒的底部上，第二铰接板焊接固定在升降框架的底部，且升降油缸的两端分别铰接设置在第一铰接板和第二铰接板上；通过第一铰接板和第二铰接板的设置，有助于提高升降油缸与刀筒和升降框架之间连接的稳定性，安装可靠，保证升降油缸能够稳定对驱动轮进行升降。

可选的，所述刀筒内壁的开口处设置有两刀座，两所述刀座均连接在刀筒的内壁上，且两所述刀座相对设置于滚刀的两侧，所述滚刀转动设置于两刀座上。

通过采用上述技术方案，两刀座安装固定在刀筒的内壁上，滚刀转动布置于两刀座之间；通过刀座的设置，刀座作为固定滚刀的重要部件，能够保证滚刀在转动过程中保持稳定的位置和方向，从而保证滚刀的工作效率，使得滚刀安装可靠。

可选的，两所述刀座之间设置有滚刀轴，所述滚刀轴的两端分别转动设置于两刀座上，所述滚刀套设固定在滚刀轴上。

通过采用上述技术方案，滚刀轴通过轴承转动安装在两刀座之间，且滚刀可通过键连接方式套接固定在滚刀轴上；通过滚刀轴的设置，能够为滚刀传递相应转速，保证滚刀转动平稳。

可选的，一种新型盾构机刀盘，包含上述新型盾构机滚刀结构。

由于滚刀只能在刀盘旋转提供的切向力作用下自转，此时无法为刀盘提供外力辅助，通常需要主驱动提供更大的扭矩，有时甚至超过额定扭矩，此时主驱动存在损坏的风险，施工过程中一旦出现主驱动或主轴承的损坏，将会导致巨大的经济损失，严重时会导致施工终止的问题；通过采用上述技术方案，滚刀可辅助被岩石卡住的刀盘进行脱困，减小原有刀盘结构脱困过程中主驱动的负载，降低主驱动因超过额定在和而出现损坏的风险，提高施工安全性、可靠性，保证施工效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过刀筒、驱动轮、驱动槽和升降机构的设置，有助于实现滚刀的主动和从动的两种工作模式，可辅助被岩石卡住的刀盘进行脱困，减小原有刀盘结构脱困过程中主驱动的负载，降低主驱动因超过额定在和而出现损坏的风险，提高施工安全性、可靠性，保证施工效率，同时降低原有刀盘被岩石卡滞时，滚刀无法自由旋转导致滚刀偏磨的同时影响破岩能力的现象，有助于提高刀盘的破岩能力，延长滚刀使用寿命，降低滚刀更换频率，提高经济效益；

通过两滑轨、两滑块和驱动组件的设置，有助于实现驱动轮的位置变化，使得驱动轮与辊道之间的贴合与分离，升降稳定可靠，从而实现滚刀的主动和从动的两种工作模式；

通过升降油缸和升降框架的设置，有助于实现驱动轮的升降功能，承载能力强、占用空间小，能够保证驱动轮稳定完成升降操作。

附图说明

图1是本申请实施例中一种新型盾构机滚刀结构的示意图。

图2是本申请实施例中一种新型盾构机刀盘的结构示意图。

附图标记说明：1、刀筒；2、刀盘本体；3、滚刀；4、驱动机构；41、驱动轮；42、转轴；43、马达；5、驱动槽；6、升降机构；61、滑轨；62、滑块；63、驱动组件；631、升降框架；632、升降油缸；7、变速箱；8、延伸凸块；9、第一铰接板；10、第二铰接板；11、刀座；12、滚刀轴。

实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种新型盾构机滚刀结构。参照图1,新型盾构机滚刀结构包括刀筒1，刀筒1内部均为中空结构，刀筒1内壁的开口处安装固定有两刀座11，两刀座11相对布置，两刀座11之间安装有滚刀轴12，滚刀轴12的两端分别通过轴承转动连接在两刀座11上，滚刀轴12上套接固定有滚刀3，本实施例中滚刀3可通过键连接方式实现滚刀3与滚刀轴12的固定，刀座11作为固定滚刀3的重要部件，能够保证滚刀3在转动过程中保持稳定的位置和方向，从而保证滚刀3的工作效率，使得滚刀3安装可靠。

参照图1，刀筒1内部安装有驱动机构4，驱动机构4包括驱动轮41、转轴42和马达43；刀筒1内部还安装有用于升降转轴42的升降机构6，升降机构6包括两滑轨61、两滑块62和驱动组件63，本实施例中每一滑轨61沿刀筒1内壁的高度方向布置，滑轨61安装固定在刀筒1内壁上，两滑轨61之间相对设置，两滑块62与两滑轨61一一对应，滑块62滑动连接在滑轨61内。

参照图1，每一滑块62远离滑轨61的一端一体成型有延伸凸块8，本实施例中转轴42的两端分别通过轴承转动连接在两延伸凸块8上，且转轴42与滚刀轴12之间平行设置，以实现对转轴42的转动安装。

参照图1，马达43的输出端安装有变速箱7，本实施例中变速箱7与转轴42相连，用以改变原有的传动比，扩大转矩和转速的变化范围，可满足不同变速需求；驱动轮41通过键连接方式套接固定在转轴42上，驱动轮41设置于滚刀3的正下方，驱动轮41的外壁上开设有驱动槽5，驱动槽5沿驱动轮41外壁的圆周方向开设，且本实施例中驱动槽5与滚刀3的刀圈相配合；驱动轮41发生转动，在摩擦力的作用下带动滚刀3主动转动，滚刀3与岩石之间摩擦产生切向力，进而为刀盘提供外加驱动扭矩，实现刀盘辅助脱困。

参照图1，驱动组件63包括升降框架631和升降油缸632，升降框架631分别连接固定在两延伸凸块8上，升降框架631的底壁焊接固定有第一铰接板9，升降油缸632的输出端铰接在第一铰接板9上，本实施例中升降油缸632朝向滚刀3方向竖直设置，刀筒1底壁上焊接固定有第二铰接板10，升降油缸632的底部铰接在第二铰接板10上，用以实现转轴42的升降功能，承载能力强，同时提高升降油缸632与刀筒1和升降框架631之间连接的稳定性，安装可靠；且本实施例中滚刀3内置有用于切换滚刀3主动和从动两种工作模式的转动检测传感器。

本申请实施例一种新型盾构机滚刀结构的实施原理为：当刀盘正常工作时，此时滚刀3与驱动轮41之间处于分离状态，滚刀3随着刀盘提供的切向力作用下自转，进行施工；

当刀盘被岩石卡住时，控制升降油缸632顶出，升降油缸632带动升降框架631上升，两侧滑块62随着升降框架631朝向滚刀3一侧移动，转轴42带动驱动轮41上升，直至驱动轮41的驱动槽5与滚刀3刀圈配合，升降油缸632停止运动并保持此状态，启动马达43，马达43通过变速箱7带动驱动轮41转动，在摩擦力的作用下带动滚刀3主动转动，此时滚刀3与岩石之间摩擦产生切向力，进而为刀盘提供外加驱动扭矩，实现刀盘辅助脱困；通过刀筒1、驱动轮41、驱动槽5和升降机构6的设置，有助于实现滚刀3的主动和从动的两种工作模式，可辅助被岩石卡住的刀盘进行脱困，减小原有刀盘结构脱困过程中主驱动的负载，降低主驱动因超过额定在和而出现损坏的风险，提高施工安全性、可靠性，保证施工效率，同时降低原有刀盘被岩石卡滞时，滚刀3无法自由旋转导致滚刀3偏磨的同时影响破岩能力的现象，有助于提高刀盘的破岩能力，延长滚刀3使用寿命，降低滚刀3更换频率，提高经济效益。

参照图2，基于相同的发明构思，本申请实施例还公开一种新型盾构机刀盘，新型盾构机刀盘包括上述新型盾构机刀筒结构，若干刀筒1结构分布设置于刀盘本体2上，且本实施例中新型刀筒1滚刀3结构在刀盘本体2上的布置数量可根据实际施工状况调整，新型刀筒1滚刀3结构与常规滚刀结构可实现互换。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：包括刀筒(1)，所述刀筒(1)内部均为中空结构，所述刀筒(1)内部的开口处转动设置有滚刀(3)，所述刀筒(1)内部设置有用于驱动滚刀(3)运动的驱动机构(4)，所述驱动机构(4)包括驱动轮(41)、转轴(42)和马达(43)，所述转轴(42)转动设置于刀筒(1)内，所述马达(43)连接在转轴(42)上，所述驱动轮(41)外壁开设有驱动槽(5)，所述驱动槽(5)与滚刀(3)的刀圈相配合，所述刀筒(1)内部设置有用于升降转轴(42)位置的升降机构(6)。

2.根据权利要求1所述的一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：所述马达(43)与转轴(42)之间设置有用于变速的变速箱(7)。

3.根据权利要求1所述的一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：所述升降机构(6)包括两滑轨(61)、两滑块(62)和用于驱动滑块(62)移动的驱动组件(63)，两所述滑轨(61)分别设置于转轴(42)长度方向的两侧，任一所述滑轨(61)沿刀筒(1)内壁高度方向设置，两所述滑块(62)与两所述滑轨(61)一一对应，所述滑块(62)滑动连接在滑轨(61)上，所述转轴(42)的两端分别转动设置于两滑块(62)上。

4.根据权利要求3所述的一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：每一所述滑块(62)远离滑轨(61)的一端设置有延伸凸块(8)，所述转轴(42)的两端分别转动连接在两延伸凸块(8)上。

5.根据权利要求3所述的一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：所述驱动组件(63)包括升降框架(631)和升降油缸(632)，所述升降油缸(632)铰接设置于刀筒(1)的底壁上，所述升降油缸(632)的输出端与升降框架(631)铰接设置，所述升降框架(631)的两端分别与两滑块(62)相连。

6.根据权利要求5所述的一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：所述刀筒(1)的底壁上设置有第一铰接板(9)，所述升降油缸(632)的底部与第一铰接板(9)铰接设置，所述升降框架(631)的底部设置有第二铰接板(10)，所述升降油缸(632)的输出端与第二铰接板(10)铰接设置。

7.根据权利要求1所述的一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：所述刀筒(1)内壁的开口处设置有两刀座(11)，两所述刀座(11)均连接在刀筒(1)的内壁上，且两所述刀座(11)相对设置于滚刀(3)的两侧，所述滚刀(3)转动设置于两刀座(11)上。

8.根据权利要求7所述的一种新型盾构机滚刀结构，其特征在于：两所述刀座(11)之间设置有滚刀轴(12)，所述滚刀轴(12)的两端分别转动设置于两刀座(11)上，所述滚刀(3)套设固定在滚刀轴(12)上。

9.一种新型盾构机刀盘，其特征在于：包含权利要求1-8任一所述的新型盾构机滚刀结构。