1.一种掘进机刀盘结构的设计方法,其特征在于,将传统掘进机刀盘辐条上原有滚刀的位置用高压水枪(3-4)作替换,改变了传统掘进机刀盘中心部位的结构,在传统掘进机刀盘的中心部位增设一个用于连接辐条的辐条盘(2),并在辐条盘(2)的中心设有激光盘(1);
掘进机刀盘包括激光盘(1)、辐条盘(2)、辐条(3)和辐条盘座(4);辐条盘(2)上安装有辐条(3);辐条(3)的布置按照等角度布置,使掘进机刀盘径向的受力平衡,保证隧道挖掘过程中挖掘方向的稳定性;激光盘(1)安装于辐条盘(2)以及辐条盘座(4)的中心,辐条盘(2)与辐条盘座(4)用螺钉连接;
激光盘(1)的厚度等于辐条盘(2)与辐条盘座(4)的厚度之和,即激光盘(1)位于辐条盘(2)的空心圆柱内,激光盘(1)与辐条盘座(4)由2个不同的驱动轴分别驱动,辐条盘座(4)的驱动轴为空心轴,其内部装有激光盘(1)的驱动轴,两驱动轴单独驱动,使高压水枪(3-4)与激光发生器(1-1)的工作时刻错开;
激光盘(1)的正面安装有数个激光发生器(1-1),以激光盘(1)的中心为螺旋线中心,激光发生器(1-1)在激光盘(1)上呈螺旋线分布,从螺旋线的中心向外侧,每两个激光发生器(1-1)间的距离逐渐增大;激光发生器(1-1)与激光盘(1)盘面呈一定的角度布置,使激光发生器(1-1)所切割的岩石半径不受激光盘(1)半径的限制,随着岩石表面与掘进机刀盘距离的增大,激光发生器(1-1)所切割的岩石半径也相应增大;
其中每个激光发生器(1-1)所切割的岩石半径r由公式(1)确定:
其中:r为激光发生器(1-1)所能切割的岩石半径,r0为激光发生器(1-1)到激光盘(1)中心的距离,d为掘进机刀盘与待切割岩石表面间的距离,θ为激光发生器(1-1)与激光盘(1)的夹角;
在激光盘(1)的背面设置有激光盘传输孔(1-4),激光盘传输孔(1-4)用于激光发生器(1-1)与外界电源的连接通道;激光盘(1)的背面与其驱动轴的连接设有用于定位与联接的激光盘螺纹孔(1-2)以及传递驱动力的激光盘传力槽(1-3);
高压水枪(3-4)内部设有储水箱(3-5),在辐条(3)的背部开有两水箱入水孔(3-11),在水箱正面开有水箱出水孔(3-6),其个数与高压水枪(3-4)数量相同,高压水枪(3-4)与水箱出水孔(3-6)间用塑胶软管连接;辐条前板(3-3)与辐条其他部分的连接利用前板螺钉(3-8)连接;
辐条盘座(4)整体为圆形凸台,其凸台中心的尺寸与辐条盘(2)中心的空心圆柱相同,用于安装激光盘(1),辐条盘座(4)中的圆形凸台与辐条盘(2)进行连接,辐条盘座(4)底部与驱动轴联接,在辐条盘座(4)底部设置有围绕圆心等角度分布的辐条盘座固定孔(4-1),用于连接掘进机的动力装置,辐条盘座固定孔(4-1)的数量依据实际工况确定;在辐条盘座(4)的盘底开有辐条盘座传力槽(4-2),用于与驱动轴相连,传递驱动力矩。
2.根据权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述的辐条数为4、6或8,辐条盘(2)的边缘轮廓依据辐条个数而定,当取4根辐条时,辐条盘(2)为四边形;当取6根辐条时,辐条盘(2)为六边形;当取8根辐条时,则辐条盘(2)为八边形;便于辐条(3)的焊接安装,辐条盘(2)的中心为空心圆柱,用于安装激光盘(1),辐条盘(2)的后座设有辐条盘螺纹孔(4-3)用于与辐条盘座(4)联接,辐条盘螺纹孔(4-3)的位置处于外缘多边形的棱角处。
3.根据权利要求1或2所述的设计方法,其特征在于,在掘进机刀盘边缘装有无角度的滚刀(3-1)。