一種用於硬巖矩形切削斷面的偏心滾刀平動刀盤的製作方法

2023-12-10 12:28:40 2

本發明屬於隧道施工機械的技術領域，具體涉及一種用於硬巖矩形切削斷面的偏心滾刀平動刀盤。

背景技術：

近年來，從安全性、節能、勞動環境的改善等觀點出發，在隧道開挖領域，機械化程度快速發展。在山嶺、地鐵隧道施工中，從安全性、快速施工的必要性和經濟性考慮，硬巖掘進機的應用受到了關注。雖然現在硬巖掘進機的施工業績主要集中在引水隧道領域，也多為圓形刀盤盾構，但是在公路、鐵路隧道和市政、地鐵隧道的開挖中，硬巖掘進機同樣需求巨大，隨著硬巖掘進機的應用範圍的逐步拓寬，各種各樣的隧道開挖面也對新型盾構提出了異形斷面要求，而適應新型截面的異形盾構刀盤設計又是其重中之重。

偏心多軸機構刀盤以其扭矩較小、切削刀具的磨損量一致等優勢在軟土地層中已有所應用，而此機構在異形硬巖盾構機刀盤應用上也是極具誘惑的，但針對硬巖地層，滾刀不是像切削刀那樣的切削型刀具，而是通過使刀具自身旋轉的同時衝擊壓碎和剪切碾碎在硬巖上的壓碎型刀具，因此在硬巖盾構機上採用偏心多軸開挖機構時，也存在著諸多問題，如所有滾刀刀具的旋轉半徑都是相同的，而且都較小，所以滾刀的隨動性成為問題；此外，受滾刀刀座尺寸的影響，在刀盤上可配置刀具的數量也受到限制。導致只靠平行連杆運動無法開挖出規定刀間距的軌跡，並會出現開挖盲區。對此，一種能夠適應於異形斷面硬巖掘進的新型滾刀刀盤亟需被設計。

技術實現要素：

本發明提出一種用於硬巖矩形切削斷面的偏心滾刀平動刀盤，解決了現有技術中偏心多軸滾刀刀盤在硬巖地層應用的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種用於硬巖矩形切削斷面的偏心滾刀平動刀盤，包括刀盤體、刀具、驅動系統，刀盤體通過驅動系統驅動，所述刀盤體為輻條式矩形刀盤體；刀具又包括正滾刀，其中正滾刀安裝於正滾刀刀座之上，正滾刀刀座與刀座轉軸通過螺栓緊固連接為一體，刀座轉軸通過軸承連接於刀盤體，正滾刀刀座中心與刀座轉軸中心偏心。

所述正滾刀刀座在刀具滾轉方向兩端配有刮刀；所述刀盤體四周分布有邊滾刀，邊滾刀與前進方向成45°夾角向外斜伸。

所述驅動系統包括偏心驅動軸和主驅動，刀盤體通過軸承由至少3個偏心驅動軸驅動。

所述正滾刀刀座、刀盤體、偏心驅動軸在軸向方向均設置有止推軸承；所述每個偏心驅動軸配合有一個驅動電機。

所述刀盤體和主驅動在水平方向和垂直方向上設置有驅動偏移機構。

所述驅動偏移機構包括水平導軌、水平油缸、豎直導軌、豎直油缸，其中豎直導軌布置於水平導軌內，水平導軌固定於盾體之上，驅動箱體通過豎直油缸的推拉可在豎直導軌內上下移動，驅動箱體和豎直導軌一起通過水平油缸的推拉可在水平導軌內左右移動。

本發明與現有技術相比所具有的有效益處和實質性技術進步有：

本發明提供了一種用於硬巖矩形切削斷面的偏心滾刀平動刀盤，該新型刀盤體由多個偏心驅動軸驅動而做平行連杆運動，使得所有刀具的運動軌跡趨於一致，實現刀具的磨損量不受安裝位置的影響；該新型刀盤的正滾刀具偏心設置，具有隨刀盤平動而自動旋轉的特點，此外，刀盤體和主驅動整體可在水平方向和垂直方向上實現整體滑移，解決了滾刀等壓碎型刀具偏心多軸運動開挖時存在開挖盲區問題，實現了偏心多軸開挖機構在隧道硬巖掘進機上的應用。

同時，該輻條式矩形刀盤體為小刀盤形式，亦可通過多刀盤組合模式開挖，使其能夠適應不同大小的異形開挖面。綜上述，該偏心滾刀平動刀盤具有小扭矩、施工安全、適應性強、成本低廉的優點，為現代隧道施工建設提供了技術支持。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明刀盤主視結構示意圖。

圖2為本發明刀盤左視結構示意圖。

圖3為本發明刀盤右視結構示意圖。

圖4為本發明實施例2左視圖。

圖5為本實施例2主視圖。

其中：1-邊滾刀；2-刀盤體；3-正滾刀刀座；4-正滾刀；5-刮刀；6-止推軸承；7-刀座轉軸；8-偏心驅動軸；9-驅動箱體；10-盾體；11-豎直油缸；12-水平導軌；13-豎直導軌；14-主驅動；15-水平油缸。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1

如圖1~3所示，本發明提供了一種用於硬巖矩形切削斷面的偏心滾刀平動刀盤，包括刀盤體2、刀具、驅動系統，刀盤體2通過驅動系統驅動，所述刀盤體2為輻條式矩形刀盤體；刀具包括正滾刀4，其中正滾刀4安裝於正滾刀刀座3之上，正滾刀刀座3與刀座轉軸7通過螺栓緊固連接為一體，刀座轉軸7通過軸承連接於刀盤體2，正滾刀刀座3中心與刀座轉軸7中心偏心。

所述正滾刀刀座3在刀具滾轉方向兩端配有刮刀5；所述刀盤體2四周分布有邊滾刀1，邊滾刀1與前進方向成45°夾角向外斜伸。

所述驅動系統包括偏心驅動軸8和主驅動14，刀盤體2通過軸承由至少3個偏心驅動軸8驅動。

所述正滾刀刀座3、刀盤體2、偏心驅動軸8在軸向方向均設置有止推軸承6；所述每個偏心驅動軸8配合有一個驅動電機。

所述刀盤體2和主驅動14在水平方向和垂直方向上設置有驅動偏移機構。

所述驅動偏移機構包括水平導軌12、水平油缸15、豎直導軌13、豎直油缸11，其中豎直導軌13布置於水平導軌12內，水平導軌12固定於盾體10之上，驅動箱體9通過豎直油缸11的推拉可在豎直導軌13內上下移動，驅動箱體9和豎直導軌13一起通過水平油缸15的推拉可在水平導軌12內左右移動。

本實施例工作過程：工作時，驅動電機通過變速箱帶動偏心驅動軸8同步旋轉，偏心驅動軸8再帶動刀盤體2做平行連杆運動，所有刀具在刀盤體2的帶動下以偏心驅動軸8偏心量為半徑做迴轉運動。其中，正滾刀4、刮刀5隨正滾刀刀座3可繞刀座轉軸7自由旋轉，進而實現刀盤體2運動時正滾刀4隨轉破巖，刮刀5隨即將碎巖刮除，同時邊滾刀1對巖石進行剪切碾碎，保證開挖尺寸。

與此同時，主驅動14安裝於驅動箱體9內，驅動箱體9布置於豎直導軌13內，豎直導軌13布置於水平導軌12內，水平導軌12固定於盾體10之上。驅動箱體9通過豎直油缸11的推拉可在豎直導軌13內上下移動，驅動箱體9和豎直導軌13一起通過水平油缸15的推拉可在水平導軌12內左右移動，進而實現刀盤四個方向的擴挖。

實施例2

如圖4、5所示，為本新型刀盤在矩形頂管上的應用，將四組該新型刀盤布置於盾體前端左上、左下、右上、右下位置，並以偏移機構可偏移最大距離作為刀盤間距，同時保證四組刀盤處於同一豎直平面內。每組新型刀盤通過四組偏心驅動軸驅動，在主頂油缸的頂推下新型刀盤工作實現對異形斷面硬巖隧道的掘進。

其它結構同實施例1。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。