隧道掘進旋轉刀架的製作方法
2023-06-15 13:40:51 1
專利名稱：隧道掘進旋轉刀架的製作方法
技術領域：
本發明涉及隧道掘進機械技術領域，特別涉及一種隧道掘進旋轉刀架。
背景技術：
現有的硬巖掘進機均採用的是盤形滾動刀具，安裝在整體刀架上，其工作原理是靠TBM (Tunnel Boring Machine)隧道掘進機撐靴通過刀架傳遞過來的推力使刀刃壓入巖石，對巖石產生擠壓、剪切、拉裂等作用，當壓力超過巖石的屈服極限，巖石產生裂紋，並擴展交匯到自由面，從而發生剝離，形成巖石碎片剝離，從而起到掘進的作用。中國專利偏心多軸多刀盤式掘進機的切削刀盤(CN200320108605 )，由兩個旋轉方向相反的矩形刀盤組成，在切削時兩個旋轉方向相反的矩形刀盤同步作偏心旋轉切削， 切削刀盤在半徑為25CM的範圍內運轉，切削刀盤內設置一種進刀角、退刀角相等的全方位切削的十字形或者頂蓋形切削刀，設置於四根偏心軸的前端部位，位於頂管的最前端， 每個刀盤分別與四根偏心軸通過螺栓聯接；中國專利可變換刀盤式掘進機的切削刀盤 (CN200410089261)，由輻條式刀盤、面板式箱體刀盤組以及螺栓組成，輻條式刀盤、面板式箱體刀盤組分別為獨立構件，刀盤面板形式以輻條式刀盤時，刀盤面板採用輻條式刀盤；或者刀盤面板形式以面板式時，將面板式箱體刀盤組通過螺栓連接在輻條式刀盤的大箱體座和小箱體座上，即形成面板式刀盤。上述的掘進機的切削刀盤均採用的是盤形滾動刀具，安裝在整體刀架上，這種依靠擠壓破巖的工作方式，必須要提供非常大的壓力，整個刀盤上安裝有多個盤形刀具，而壓力方向與掘進方向一致，形成的合力較大，而這個壓力均由撐靴的推力提供，結果無論是掌子面還是撐靴工作面，都產生了巨大的附加應力，其壓力級別甚至與巖石的屈服極限同級， 從而對圍巖引入了巨大的擾動外力，極容易誘發巖石崩塌。同時，現有的掘進機刀具直徑是固定的，無法解決圍巖變形後卡死機器的問題，由於受限於擠壓破巖原理，掘進速度難以進一步提高。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種結構簡單，操作方便，扣合緊密的隧道掘進旋轉刀架。本發明的目的通過以下技術方案來實現
隧道掘進旋轉刀架，它包括刀體，刀體上設有至少兩個切削單元安裝盤，相鄰兩個切削單元安裝盤在刀體軸向上設有一段間隔，且位於刀體後端的切削單元安裝盤的外徑大於其前面的切削單元安裝盤的外徑，切削單元安裝盤上分布有切削單元，切削單元包括至少一個切削刀具組件和切削單元旋轉刀架，切削刀具組件安裝在切削單元旋轉刀架上，切削單元旋轉刀架安裝於切削單元安裝盤上，所述切削刀具組件包括刀具、主軸、主軸動力傳動系統、主軸驅動馬達和直線伺服驅動單元，刀具安裝在主軸前端，主軸通過主軸動力傳動系統與高速主軸驅動馬達連接，主軸的後端通過連接軸與直線伺服驅動單元連接。
所述的切削單元安裝盤設有驅動馬達。所述的切削單元旋轉刀架設有驅動馬達。本發明具有以下優點
本發明採用高速切削技術，用高速擴孔的方式進行掘進，採用了與現有隧道掘進方法完全不同的原理，可以顯著提高切削效率，掘進速度快，設計最大掘進速度上相比現有技術至少提高1倍以上，理論上最大掘進速度甚至比現有技術至少提高3倍以上；高速切削本身就可以顯著降低切削所需要的附加壓力，同時切削刀具系統設計考慮到分散各刀具的應力方向，從而明顯降低破碎巖石過程中對圍巖的擾動力，有效的防止了巖爆和塌方的發生；另一方面，因採用的是擴孔加工方式，系統適應圍巖變形能力顯著增強。
圖1為本發明的結構示意圖
圖2為本發明安裝於上機體上的零件的裝配結構示意3為本發明的零件安裝於上機體上後的結構示意圖
圖中，1-刀體，2-切削單元安裝盤，3 -切削單元，4-切削刀具組件，5-切削單元旋轉刀架，6-刀具，7-主軸，8-主軸動力傳動系統，9-主軸驅動馬達，10-直線伺服驅動單元， 11-連接軸。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的描述
如圖ι所示，隧道掘進旋轉刀架，它包括刀體1，刀體1上設有三個切削單元安裝盤2， 相鄰兩個切削單元安裝盤2在刀體1軸向上設有一段間隔，且位於刀體1後端的切削單元安裝盤2的外徑大於其前面的切削單元安裝盤2的外徑，切削單元安裝盤2上分布有切削單元3，切削單元3包括三個切削刀具組件4和切削單元旋轉刀架5，切削刀具組件4安裝在切削單元旋轉刀架5上，切削單元旋轉刀架5安裝於切削單元安裝盤2上，所述切削刀具組件4包括刀具6、主軸7、主軸動力傳動系統8、主軸驅動馬達9和直線伺服驅動單元10， 刀具6安裝在主軸7前端，主軸7通過主軸動力傳動系統8與高速主軸驅動馬達9連接，主軸7的後端通過連接軸11與直線伺服驅動單元10連接。切削單元安裝盤2和切削單元旋轉刀架5均設有驅動其繞其軸心轉動的驅動馬達。本發明的工作過程如下進入工作狀態時，直線伺服驅動單元10通過連接軸11推出刀具6，刀具6在主軸驅動馬達9的驅動下做高速旋轉，同時，切削單元安裝盤2和切削單元旋轉刀架5均在各自驅動馬達的驅動下繞各自軸心做旋轉運動，刀具6由切削單元安裝盤2和切削單元旋轉刀架5帶動做複合運動，從而能夠保證刀具6的運動軌跡能夠分布到整個硬巖切割工作面上，完成切削掘進的過程。
權利要求
1.隧道掘進旋轉刀架，其特徵在於它包括刀體(1)，刀體(1)上設有至少兩個切削單元安裝盤(2)，相鄰兩個切削單元安裝盤(2)在刀體(1)軸向上設有一段間隔，且位於刀體 (1)後端的切削單元安裝盤(2)的外徑大於其前面的切削單元安裝盤(2)的外徑，切削單元安裝盤(2)上分布有切削單元(3)，切削單元(3)包括至少一個切削刀具組件(4)和切削單元旋轉刀架(5)，切削刀具組件(4)安裝在切削單元旋轉刀架(5)上，切削單元旋轉刀架(5) 安裝於切削單元安裝盤(2)上，所述切削刀具組件(4)包括刀具(6)、主軸(7)、主軸動力傳動系統(8)、主軸驅動馬達(9)和直線伺服驅動單元(10)，刀具(6)安裝在主軸(7)前端，主軸(7)通過主軸動力傳動系統(8)與高速主軸驅動馬達(9)連接，主軸(7)的後端通過連接軸(11)與直線伺服驅動單元(10)連接。
2.根據權利要求1所述的隧道掘進旋轉刀架，其特徵在於所述的切削單元安裝盤(2) 設有驅動馬達。
3.根據權利要求1所述的隧道掘進旋轉刀架，其特徵在於所述的切削單元旋轉刀架 (5)設有驅動馬達。
全文摘要
本發明公開了隧道掘進旋轉刀架，它包括刀體(1)，刀體(1)上設有至少兩個切削單元安裝盤(2)，相鄰兩個切削單元安裝盤(2)在刀體(1)軸向上設有一段間隔，且位於刀體(1)後端的切削單元安裝盤(2)的外徑大於其前面的切削單元安裝盤(2)的外徑，切削單元安裝盤(2)上分布有切削單元(3)，切削單元(3)包括至少一個切削刀具組件(4)。本發明有益效果在於採用高速切削技術，用高速擴孔的方式進行掘進，掘進速度快，理論上最大掘進速度至少比現有技術提高了3倍以上；降低了切削所需要的附加壓力，有效的防止了巖爆和塌方的發生；適應圍巖變形能力顯著增強。
文檔編號E21D9/10GK102312674SQ20111025299
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者劉勇謀, 李志偉 申請人:劉勇謀, 李志偉