用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘

摘要

本发明公开一种用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘，包括：刀盘本体，安装在盾构机的驱动装置上，所述刀盘本体为圆盘状；刀盘开口，设置在所述刀盘本体上并与盾构机的土舱连通；中心重型扁齿双联滚刀，设置在所述刀盘本体上；切刀，设置在所述刀盘本体上；边缘重型扁齿双刃滚刀，设置在刀盘本体的边缘；正面重型扁齿双刃滚刀，设置在刀盘本体上；边缘刮刀，设置在刀盘本体的边缘；保径刀，设置在所述刀盘本体的边缘；边缘重型扁齿双刃滚刀，设置在所述刀盘本体的边缘；所述正面重型扁齿双刃滚刀的切削刃高于所述切刀的切削材料块。本发明所述刀盘提高了在中风化泥质粉砂岩盾构掘进中的破岩效果，并能够加强刀盘的抗磨能力。

说明书

技术领域

本发明涉及盾构机专用刀盘技术领域，具体涉及一种用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘。

背景技术

盾构机常被用在城市地铁施工应用中，盾构机的主要组成部分包括盾壳、刀盘及刀具、刀盘驱动、推进系统、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备等。盾构机在隧道施工中，通过刀盘的旋转，推进系统给予向前的推力，使刀具对前方土体进行切削，切削的土体从刀盘开口进入开挖仓，通过排土机构送出隧道外，在此过程中刀盘刀具与土体的适应程度至关重要，刀盘刀具于前方土体不适应，将使盾构机掘进非常缓慢甚至寸步难行，直接影响到盾构机的工作效率、工程进展及工程的经济效益，在面对中风化泥质粉砂岩的盾构掘进中，目前常规的刀盘磨损严重，这降低了盾构机的工作效率和刀盘的使用寿命。

例如，中国发明专利申请号为CN201811338216.3的专利申请文献公开了一种盾构机刀盘，包括盾构机刀盘壳、承接转杆和连接转盘，所述盾构机刀盘壳由外限径刀盘、内消磨刀盘、中心刀盘和筛选漏孔构成，所述外限径刀盘、内消磨刀盘和中心刀盘从外至内依次嵌套安装在盾构机刀盘壳正侧的内腔，所述外限径刀盘包括外限径刀具和导流滑槽，所述外限径刀具固定安装在外限径刀盘的正侧端面上，且导流滑槽开设在外限径刀盘的内侧壁上，所述内消磨刀盘固定安装在外限径刀盘的内腔，且内消磨刀盘包括主破碎刀具、辅破碎刀具和破碎槽口，所述主破碎刀具固定安装在内消磨刀盘的正侧端面上，所述主破碎刀具的外部设有辅破碎刀具，且主破碎刀具的内侧面上开设有破碎槽口，所述中心刀盘设在内消磨刀盘的内侧，且分块刀具固定安装在中心刀盘正侧的中部，所述分块刀具的两端分别通过焊接在中心刀盘正侧的中部，所述外限径刀盘、内消磨刀盘和中心刀盘的中部均开设有筛选漏孔。

上述现有技术公开了一种盾构机刀盘，在实际的应用过程中，即存在如上所述的技术问题。

基于现有技术存在的上述技术问题，本发明提出一种用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘。

发明内容

本发明提供一种用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘，采用复合式刀盘，减少刀具磨损，降低换刀次数，提高盾构机工作效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘，包括：

刀盘本体，安装在盾构机的驱动装置上，所述刀盘本体为圆盘状；

刀盘开口，设置在所述刀盘本体上并与盾构机的土舱连通；

中心重型扁齿双联滚刀，设置在所述刀盘本体上；

切刀，设置在所述刀盘本体上；

边缘重型扁齿双刃滚刀，设置在所述刀盘本体的边缘；

正面重型扁齿双刃滚刀，设置在所述刀盘本体上；

边缘刮刀，设置在所述刀盘本体的边缘；

保径刀，设置在所述刀盘本体的边缘；

边缘重型扁齿双刃滚刀，设置在所述刀盘本体的边缘；

所述正面重型扁齿双刃滚刀的切削刃高于所述切刀的切削材料块。

进一步地，所述刀盘本体包括第一十字刀架梁、第二十字刀架梁和刀盘圆圈梁，所述第一十字刀架梁固定在所述刀盘圆圈梁上，所述第二十字刀架梁固定在所述刀盘圆圈梁上，所述第一十字刀架梁和第二十字刀架梁之间固定连接，所述刀盘开口为所述第一十字刀架梁、所述第二十字刀架梁和所述刀盘圆圈梁之间的缝隙。

进一步地，所述第一十字刀架梁和所述刀盘圆圈梁之间还设有加强梁。

进一步地，所述中心重型扁齿双联滚刀设置在所述第一十字刀架梁的中心区域。

进一步地，所述正面重型扁齿双刃滚刀设置在所述第一十字刀架梁的外围区域。

进一步地，所述边缘重型扁齿双刃滚刀设置在所述加强梁上，所述边缘重型扁齿双刃滚刀抵近所述刀盘圆圈梁，所述边缘重型扁齿双刃滚刀与所述刀盘本体的夹角为7-60°。

进一步地，所述正面重型扁齿双刃滚刀包括第一滚刀、第二滚刀和第一驱动轴，所述第一滚刀和所述第二滚刀均固定安装在所述第一驱动轴上。

进一步地，所述正面重型扁齿双刃滚刀包括第三滚刀、第四滚刀和第二驱动轴，所述第三滚刀和所述第四滚刀均固定安装在所述第二驱动轴上。

进一步地，所述切刀固定设置在所述第二十字刀架梁的外围区域。

进一步地，所述边缘刮刀固定设置在所述第二十字刀架梁的边缘区域。

进一步地，所述保径刀固定设置在所述刀盘圆圈梁上，所述保径刀的设置位置位于所述第一十字刀架梁和所述第二十字刀架梁之间。

进一步地，所述用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘还包括圆环耐磨保护刀，所述圆环耐磨保护刀设置在所述刀盘本体的边缘。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：

本发明所述的用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘，通过刀盘本体、中心重型扁齿双联滚刀、正面重型扁齿双刃滚刀和切刀的配合设置，提高了在中风化泥质粉砂岩盾构掘进中的破岩效果，并能够加强刀盘的抗磨能力。

附图说明

图1是本发明实施例中的用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘的结构示意图；

图2是本发明实施例中的中心重型扁齿双联滚刀的结构示意图；

图3是本发明实施例中的正面重型扁齿双刃滚刀的结构示意图；

图4是本发明实施例中切刀的结构示意图；

图5是本发明实施例中边缘刮刀的结构示意图；

图6是本发明实施例中圆环耐磨保护刀的结构示意图。

图中：1-刀盘本体、11-第一十字刀架梁、111-横向刀架梁、112-竖向刀架梁、12-第二十字刀架梁、13-刀盘圆圈梁、14加强梁、2-刀盘开口、3-中心重型扁齿双联滚刀、31-第一滚刀、32-第二滚刀、33-第一驱动轴、4-切刀、41-切刀本体、42-切削材料块、5-边缘重型扁齿双刃滚刀、6-正面重型扁齿双刃滚刀、61-第三滚刀、62-第四滚刀、63-第二驱动轴、7-边缘刮刀、71-边缘刮刀本体、72-刮削材料块、8-保径刀、9-圆环耐磨保护刀。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，一种用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘，包括：

刀盘本体1，安装在盾构机的驱动装置上，所述刀盘本体1为圆盘状；

刀盘开口2，设置在所述刀盘本体1上并与盾构机的土舱连通；

中心重型扁齿双联滚刀3，设置在所述刀盘本体1上；

切刀4，设置在所述刀盘本体1上；

边缘重型扁齿双刃滚刀5，设置在所述刀盘本体1的边缘；

正面重型扁齿双刃滚刀6，设置在所述刀盘本体1上；

边缘刮刀7，设置在所述刀盘本体1的边缘；

保径刀8，设置在所述刀盘本体1的边缘；

所述正面重型扁齿双刃滚刀6的切削刃高于所述切刀4的切削材料块42；

所述中心重型扁齿双联滚刀3的切削刃高于所述切刀4的切削材料块42。

在本实施例中，利用所述正面重型扁齿双刃滚刀6的刀尖先行贯入岩层，通过挤压剪切破碎岩石，再通过所述切刀4切削破碎下来的岩石使其能直接进入对应所述刀盘开口2的开挖仓内，更好的提高了在中风化泥质粉砂岩的破岩效果，减少了刀盘刀具磨损，提高了掘进速度，所述正面重型扁齿双刃滚刀6刀刃间距100mm，开挖轨迹分别间距100mm，刀刃开挖轨迹间距小，破碎的岩层成小块，容易被所述切刀4切削入刀盘开口2内；同样的，所述中心重型扁齿双联滚刀3先行破岩，所述切刀4把破碎岩体切入土仓内，提高所述刀盘本体1的中心破岩能力，所述中心重型扁齿双联滚刀3刀刃间距180mm，中心重型扁齿双联滚刀3刀刃开挖轨迹分别间距90mm，刀刃开挖轨迹间距小，破碎的岩层成小块，容易被所述切刀4切入所述刀盘开口1内。

所述刀盘本体1包括第一十字刀架梁11、第二十字刀架梁12和刀盘圆圈梁13，所述第一十字刀架梁11固定在所述刀盘圆圈梁13上，所述第二十字刀架梁12固定在所述刀盘圆圈梁13上，所述第一十字刀架梁11和第二十字刀架梁12之间固定连接，所述刀盘开口2为所述第一十字刀架梁11、所述第二十字刀架梁12和所述刀盘圆圈梁13之间的缝隙，所述刀盘开口2作为盾构掘进中盾构切削下的土壤的通道，所述土壤进入所述刀盘开口2后通过螺旋输送设备将土壤运离盾构机。

所述第一十字刀架梁11和所述刀盘圆圈梁13之间还设有加强梁14。

如图2所示，所述中心重型扁齿双联滚刀3设置在所述第一十字刀架梁11的中心区域，其中，所述中心重型扁齿双联滚刀3包括第一滚刀31、第二滚刀32和第一驱动轴33，所述第一滚刀31和所述第二滚刀32均固定安装在所述第一驱动轴33上；所述第一十字刀架梁11包括横向刀架梁111和竖向刀架梁112，在所述横向刀架梁111和所述竖向刀架梁112上均安装有所述中心重型扁齿双联滚刀3，通过驱动所述第一驱动轴33使所述第一滚刀31和所述第二滚刀32对施工作业面进行切削，其中，所述第一滚刀31和所述第二滚刀32均采用φ432mm的滚刀，所述第一滚刀31和所述第二滚刀32切削刃的间距为180mm。

如图3所示，所述正面重型扁齿双刃滚刀6设置在所述第一十字刀架梁11的外围区域，在本实施例中，所述横向刀架梁111和所述竖向刀架梁112上均安装有四个所述正面重型扁齿双刃滚刀6，所述正面重型扁齿双刃滚刀6包括第三滚刀61、第四滚刀62和第二驱动轴63，所述第三滚刀61和所述第四滚刀62均固定安装在所述第二驱动轴63上，通过驱动所述第二驱动轴63使所述第三滚刀61和所述第四滚刀62对施工作业面进行切削，其中，所述第三滚刀61和所述第四滚刀62均采用φ432mm的滚刀，所述第三滚刀61和所述第四滚刀62切削刃的间距为100mm。

所述边缘重型扁齿双刃滚刀5设置在所述加强梁14上，所述边缘重型扁齿双刃滚刀5抵近所述刀盘圆圈梁13，所述边缘重型扁齿双刃滚刀5与所述刀盘本体1的盘面夹角为7-60°，其中，所述边缘重型扁齿双刃滚刀5位于所述第一十字刀架梁11的边缘区域，在本实施例中，所述边缘重型扁齿双刃滚刀5与所述正面重型扁齿双刃滚刀6的结构一致，仅设置位置和设置角度不同。

如图4所示，所述切刀4固定设置在所述第二十字刀架梁12的外围区域，所述第二十字刀架梁12的外围区域与所述第一十字刀架梁11的外围区域是重合的，所述切刀4包括切刀本体41和嵌在所述切刀本体41上的切削材料块42，所述切刀本体41通过螺栓固定设置在所述第二十字刀架梁12的外围区域，所述切刀本体41采用42CrMo，所述切削材料块42通过银钎焊固定在所述切刀本体41上。

如图5所示，所述边缘刮刀7固定设置在所述第二十字刀架梁12的边缘区域，所述边缘刮刀7包括边缘刮刀本体71和嵌在所述边缘刮刀本体71上的刮削材料块72，所述边缘刮刀本体71固定在所述第二十字刀架梁12的边缘区域。

所述保径刀8固定设置在所述刀盘圆圈梁13上，所述保径刀8的设置位置位于所述第一十字刀架梁11和所述第二十字刀架梁12之间。

如图6所示，所述用于中风化泥质粉砂岩盾构掘进的刀盘还包括圆环耐磨保护刀9，所述圆环耐磨保护刀9设置在所述刀盘本体的边缘，具体的，所述圆环耐磨保护刀9设置在所述第一十字刀架梁11和所述刀盘圆圈梁13之间及所述第二十字刀架梁12和所述刀盘圆圈梁13之间，通过所述圆环耐磨保护刀9，避免了所述刀盘本体1的边缘直接与地层土壤接触。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。