一种硬岩掘进组合刀盘及其制备的新型硬岩隧道掘进机的制作方法

本实用新型涉及大型重工装备制造领域，具体为一种硬岩掘进组合刀盘及其制备的新型硬岩隧道掘进机。

背景技术：

现时在硬岩隧道掘进领域广泛使用的几种掘进机械有盾构机、打眼爆破机、悬臂式掘进机。盾构机确实是硬岩掘进领域当之无愧的大国重器，它主要的使用对象是大型长距离的地铁、跨江跨海的隧道开挖，但是由于其采用的掘进理论是重力磨压，故需要强大的动力和体积支撑，一般的盾构机体积庞大、笨重，施工前需要先挖出一个大型的工作台面，安装盾构机，从运载到安装又要一个多月，耗时费力，并且价格昂贵，这些都极大的限制了盾构机的使用、特别对山区，短距离的硬岩隧道掘进，该机更无法使用；打眼爆破机是一种落后的掘进机械，效率低，毛洞还需再二次维护，由于采用炸药爆破，施工中多有事故发生，施工一线尘土飞扬、噪声震耳；悬臂式掘进机体积小、重量轻，但是其掘进理论与盾构机相同，采用的磨压法，重量轻、体积小，使得其工作效率低。盾构机、悬臂式掘进机采用磨压法进行打洞，将硬岩打磨成粉末，这种实际是对硬岩进行了过度的打磨，耗能多。

技术实现要素：

为解决掘进机对硬岩进行过度的打磨，耗能多的技术问题，提供一种硬岩掘进组合刀盘及其制备的新型硬岩隧道掘进机。

本实用新型的技术方案是：

一种硬岩掘进组合刀盘，包括呈锥状壳体的滚筒动力支架，在滚筒动力支架的前端固定切割刀盘，切割刀盘为一组同圆心的不同直径的环形金刚石切刀，环形金刚石切刀与沿中心呈放射状设置的岩片切压刀盘固定，岩片切压刀盘上设置切压刀片，岩片切压刀盘径向内侧与主动轴固定，主动轴穿过锥状壳体轴线伸出锥状壳体，岩片切压刀盘周边与滚筒动力支架的内表面固定。

所述滚筒动力支架的内表面紧邻岩片切压刀盘设置锥状碎石滑槽，锥状碎石滑槽小口端设置碎石出口，当碎石滑槽旋转至低位碎石部位时，碎石滑槽将碎石铲入碎石滑槽，当碎石滑槽旋转至高位时，碎石由碎石出口滑出滚筒动力支架的锥状壳体的侧壁。

所述当碎石滑槽旋转至低位的碎石部位时，碎石滑槽将碎石铲入碎石滑槽，当碎石滑槽旋转至高位时，碎石由碎石出口滑出滚筒动力支架的锥状壳体的侧壁，指沿旋转方向，碎石滑槽小口端相对于大口端滞后，碎石滑槽的横截面中心连线呈一段圆锥螺旋线，这样能够保证碎石通过碎石滑槽由碎石出口顺利滑出。

所述主动轴内为中空的注水通道，主动轴内连通岩片切压刀盘内注水通道，岩片切压刀盘内注水通道连通环形金刚石切刀侧壁注水通道，环形金刚石切刀侧壁注水通道由环形金刚石切刀端头通出体外。

相邻环形金刚石切刀的间距为5cm-20cm。

所述滚筒动力支架由沿周边分割的锥状壳体组合而成。

所述碎石滑槽为三个，三个碎石滑槽沿圆周均匀分布。

一种新型硬岩隧道掘进机，包括硬岩掘进组合刀盘，所述硬岩掘进组合刀盘的主动轴连接动力源；所述硬岩掘进组合刀盘由托架转动支撑。

一种新型硬岩隧道掘进机，包括硬岩掘进组合刀盘，所述硬岩掘进组合刀盘的主动轴连接动力源；所述硬岩掘进组合刀盘由托架转动支撑；所述主动轴内的注水通道连接高压水源。

相对现有技术，本实用新型的切割刀盘为一组同圆心的不同直径的环形金刚石切刀，在工作的过程中对主动轴旋转对硬岩进行切割，将硬岩呈片状切下，然后被岩片切压刀盘上的切压刀片切成小片，这样省时省力，并且产生的粉尘较少。

附图说明

图1为硬岩掘进组合刀盘示意图；

图2为切割刀盘、切压刀盘及主动轴装配的示意图；

图3为滚筒动力支架俯视示意图；

图4为滚筒动力支架剖视示意图；

图5为带有硬岩掘进组合刀盘的掘进车示意图。

具体实施方式

如图1至4所示，一种硬岩掘进组合刀盘，包括呈锥状壳体的滚筒动力支架1，在滚筒动力支架1的前端固定切割刀盘5，切割刀盘5为一组同圆心的一层套一层的环形金刚石切刀，环形金刚石切刀就像空心玻璃钻头一样，环形金刚石切刀与沿中心呈放射状设置的岩片切压刀盘固定，岩片切压刀盘上设置切压刀片6，切压刀片6沿旋转方向类似斧头的结构，岩片切压刀盘径向内侧与主动轴4固定，主动轴4穿过锥状壳体轴线伸出锥状壳体，岩片切压刀盘周边与滚筒动力支架1的内表面固定。

所述滚筒动力支架1的内表面紧邻岩片切压刀盘设置锥状碎石滑槽7，锥状碎石滑槽7小口端设置碎石出口3，当碎石滑槽7旋转至低位碎石部位时，碎石滑槽7将碎石铲入碎石滑槽7，当碎石滑槽7旋转至高位时，碎石由碎石出口3滑出滚筒动力支架1的锥状壳体的侧壁。

所述当碎石滑槽7旋转至低位的碎石部位时，碎石滑槽7将碎石铲入碎石滑槽7，当碎石滑槽7旋转至高位时，碎石由碎石出口3滑出滚筒动力支架1的锥状壳体的侧壁，指沿旋转方向，碎石滑槽7小口端相对于大口端滞后，碎石滑槽7的横截面中心连线呈一段圆锥螺旋线，这样能够保证碎石通过碎石滑槽7由碎石出口3顺利滑出。

所述主动轴4内为中空的注水通道41，主动轴4内连通岩片切压刀盘内注水通道，岩片切压刀盘内注水通道连通环形金刚石切刀侧壁注水通道，环形金刚石切刀侧壁注水通道由环形金刚石切刀端头通出体外。

相邻环形金刚石切刀的间距为5cm-20cm。

所述滚筒动力支架1由沿周边分割的锥状壳体组合而成，相邻锥状壳体通过分合扣2连接，实现可拆卸的功能。

所述碎石滑槽7为三个，三个碎石滑槽7沿圆周均匀分布。

一种新型硬岩隧道掘进机，包括硬岩掘进组合刀盘，所述硬岩掘进组合刀盘的主动轴4连接动力源；所述硬岩掘进组合刀盘由托架转动支撑。

一种新型硬岩隧道掘进机，包括硬岩掘进组合刀盘，所述硬岩掘进组合刀盘的主动轴4连接动力源；所述硬岩掘进组合刀盘由托架转动支撑；所述主动轴4内的注水通道连接高压水源。

动力源提供动力，主动轴4带动硬岩掘进组合刀盘旋转，切割刀盘5上的一组同圆心的不同直径的环形金刚石切刀将硬岩切割成一片一片的，然后再被岩片切压刀盘上的切压刀片6切成小块硬岩，当碎石滑槽7旋转至低位碎石部位时，碎石滑槽7将碎石铲入碎石滑槽7，当碎石滑槽7旋转至高位时，碎石由碎石出口3滑出滚筒动力支架1的锥状壳体的侧壁，高压水源提供的冷却水进入主动轴4的注水通道41，再进入岩片切压刀盘内注水通道，然后进入环形金刚石切刀侧壁注水通道，最后从环形金刚石切刀侧壁注水通道的环形金刚石切刀端头通出体外，从而对环形金刚石切刀进行冷却。

如图1至5所示，将硬岩掘进组合刀盘安装在掘进车上， 在掘进车上硬岩掘进组合刀盘的下方设置两组托架转动支撑，位于硬岩掘进组合刀盘的左右两侧，托架转动支撑具体为在托架支撑上固定支撑轴，支撑轴上设置支撑轴承18，支撑轴承18外圈与滚筒动力支架1接触，对硬岩掘进组合刀盘进行支撑，滚筒动力支架1的后端固定在刀盘支架上，刀盘支架的中心固定在主动轴4上，主动轴4的注水通道41通过高压管道14与水箱连接，在高压管道14上设置水泵，提供高压水，主动轴4通过主动轴固定架固定在掘进车上，掘进车的动力输出轴19上安装齿轮，在主动轴4上对应安装齿轮，二者通过链条13传动，在掘进车上对应碎石出口3设置机载传送带16。所述刀盘支架包括前刀盘支架9和后刀盘支架11，前刀盘支架9和后刀盘支架11通过螺栓连接，在前刀盘支架9和后刀盘支架11之间沿圆周面均匀设置副动力轴10，副动力轴10可以为液压缸、花兰，副动力轴10为液压缸时，液压缸的液压杆固定在后固定架上，当开始工作前，控制系统使液压缸工作，液压缸的缸体顶到前刀盘支架9，对其进行支撑。

主动轴4固定支架包括主动轴4前固定支架12和主动轴4后固定支架20，主动轴4前固定支架12设置在刀盘支架后端，主动轴4前固定支架12设置在主动轴4后固定支架20后端，主动轴4固定支架为梯形台，在梯形台上设置横向通孔，在通孔内设置前压力轴承，主动轴4与前压力轴承内圈配合。

掘进车包括驾驶室15，在驾驶室15内设置控制系统，在水箱内设置上、下液位检测器，上、下液位检测器通过线路与控制系统连接，水箱内设置上、下液位检测器的上下液位用于检测水箱的液位高度，当水箱的水位高于上液位检测器时，控制系统控制停止加水，当水箱的水位低于下液位检测器时，控制系统控制开始加水。

主动轴4带动硬岩掘进组合刀盘旋转，切割刀盘5上的一组同圆心的不同直径的环形金刚石切刀将硬岩切割成一片一片的，然后再被岩片切压刀盘上的切压刀片6切成小块硬岩，当碎石滑槽7旋转至低位碎石部位时，碎石滑槽7将碎石铲入碎石滑槽7，当碎石滑槽7旋转至高位时，碎石由碎石出口3滑出滚筒动力支架1的锥状壳体的侧壁，水箱中的水被水泵抽到高压水管14中，然后进入主动轴4的注水通道41，再进入岩片切压刀盘内注水通道，然后进入环形金刚石切刀侧壁注水通道，最后从环形金刚石切刀侧壁注水通道的环形金刚石切刀端头通出体外，从而对环形金刚石切刀进行冷却。

控制系统还包括卫星定位仪、激光导航仪、物探避险仪、动力控制仪，卫星定位仪用于定位挖掘的位置，激光导航仪用于指导挖掘的方向，物探避险仪用于检测掘进机前方是否有断层，当探测到有断层时，将掘进机撤出，通过其他方式，将断层清除后，在继续使用掘进机工作，防止断层周围的岩石软，出现塌陷。

还包括可伸缩的渣石外运传装置17，在渣石外运传装置的上表面设置外运传送带，在渣石外运传装置底部设置车轮，在渣石外运传装置的前后端分别设置前端挂钩、后端挂钩，在掘进车的后端设置卡环，渣石外运传装置的前端挂钩或者后端挂钩挂在卡环内。